REVIEW

チトクローム P450オキシドレダクターゼ（POR）異常症の分子基盤： POR 遺伝子発現制御機構
深見 真紀１），曽根田 瞬１），矢澤 隆志２），宮本薫２），緒方

勤１，３）

１）独立行政法人国立成育医療研究センター研究所分子内分泌研究部
２）福井大学医学部生命情報医科学講座分子生体情報学領域
３）浜松医科大学小児科

はじめに

OHP に代表されるステロイド中間代謝産物の蓄積が生じる．女児の外性器男性化には，胎盤での CYP１
９A１活

チトクローム P４５０オキシドレダクターゼ（POR）は，性低下によるテストステロンの蓄積と backdoor

path-

すべてのミクロゾーム P４５０酵素と一部の非 P４５０ミクロway と称される胎児期・新生児期特異的男性ホルモン産ゾーム酵素の活性化に関与する電子伝達系補酵素であ生経路を介した dihydrotestosterone（DHT）過 剰 産 生る［１］．POR は，ヒトにおいて５０種類以上の酵素の活が関与すると推測される．胎盤に蓄積したテストステロ性化に関与する．POR 遺伝子は，酵母からヒトまで種ンは，母体に流入し母体男性化の原因となる．また，本を超えて保存され，広範な組織で発現している［１］．

症においてしばしば認められる鎖肛や腎奇形は，CYP２６

従来，POR 異常症は胎性致死であると推測されていた活性低下に起因するビタミン A 代謝障害によって説明が，２００４年，ヒトにおいてはじめて POR 遺伝子変異がされる［５］．

同定された［２］．その後，２０１１年までに８０例以上の患者が相ついで報告されている．POR 異常症は常染色体POR 転写障害患者の同定劣性遺伝疾患であり，保因者は通常無症状である．
われわれはこれまでに，臨床的に POR 異常症と診断

POR 異常症患者の臨床症状された日本人患者３５例の遺伝子解析を行っている［４］．
POR 翻訳領域の直接塩基配列決定とエクソン４から７POR 異常症患者では，骨形成異常，複合型副腎ステを包含するプローブを用いた FISH 解析では，３５例中３２ロイド産生障害，男女に共通する性分化疾患と性成熟遅例でホモ接合性または複合ヘテロ接合性変異が同定され延，患児妊娠中の母体男性化など，多彩な臨床症状が認た．また，本邦においては日本人特異的創始者変異であめられる［３］．これは，下記の POR 依存性ミクロゾーる R４５７H が変異アリルの７５％以上を占めることが見いム酵素の活性低下によって説明される（図１）［４］．骨出された．さらに，全例において少なくとも一方のアリ形成異常は，骨細胞内コレステロール合成に関与する

ルには残存活性陽性ミスセンス変異が存在することか

epoxidase（SQLE）と CYP５１A１，およびビタら，POR の完全な機能喪失は胎性致死であることが示

ミン A 代謝に関与する CYP２６A１，B１，C１の活性低下に唆された．なお，３例では一方のアリルに R４５７H 変異よって説明される．コレステロール合成障害は，Hedge-が同定されたが，他方のアリルには異常が同定されなhog シグナルの異常を介して骨細胞の分化増殖の異常をかった．この成績は，POR 異常症患者の約１２％で一方招くと推測される．副腎と性腺のホルモン産生障害には，のアリルに変異が存在しないとする過去の報告に一致す

ステロイド合成酵素である CYP１７A１，CYP２
１A２，CYPる［３］．

squalene

１９A１の活性低下が寄与する．これらの酵素の活性低下

われわれは，この一見正常なアリルを有する３例（症により，コルチゾルと性ホルモンの産生が低下し，１７―．リンパ芽球様細例１―３）の詳細な解析を行った［６］
胞株の mRNA 解析では，３例ともに R４５７H を有するア

連絡先：深見真紀，独立行政法人国立成育医療研究センター研究所分子内分泌研究部〒１５７―８５３５ 東京都世田谷区大蔵２―１０―１
TEL ：０３―５４９４―７０２５FAX：０３―５４９４―７０２６e-mail : fukami-m@ncchd.go.jp

リルのみが発現していることが見い出された．この結果は，mRNA 分解阻害剤（cycloheximide）で処理した細胞株を用いた場合でも同様であった．以上の結果から，
この一見正常なアリルは，ゲノム DNA から mRNA へ

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真紀

他

図１

POR 異常症の臨床症状に関与する POR 依存性ミクロゾーム酵素（文献４より引用・改変）
ここに示した酵素の活性には，POR が必須である．このほか，ビタミン A 代謝に関与する POR 依存性酵素（CYP２６A１，B１，C１）の活性低下が骨症状と泌尿消化管奇形の原因となると推測される．

図２

転写障害患者における共通欠失領域の解析（文献６より引用・改変）
POR エクソン１周辺の１７８ bp の異種間相同配列（Fragment E に含まれるが，Fragment F には含まれない領域）が高い転写活性化能を有することが見い出された．

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チトクローム P４５０オキシドレダクターゼ（POR）異常症の分子基盤：POR 遺伝子発現制御機構

図３

ヒト POR 遺伝子のプロモーター構造（文献６より引用・改変）

POR 非翻訳エクソン１直前の３つの SP１結合配列が，POR 遺伝子の広範性発現に必須であると推測される．
TR，甲状腺ホルモン受容体；ER，エストロゲン受容体．の転写が障害されていると推測される．なお，この３例レポーターの転写活性化がほとんど認められないことかの患者が無機能変異陽性患者と同等の重度の臨床症状をら，POR プロモーターに対する SP３の作用はわずかで有していたことは，この変異陰性アリルの発現がほぼ完あることが示唆された．また，リンパ球と HEK２９３細胞全に消失していることに一致する．

由来のゲノム DNA 解析では，この SP１結合配列周辺の２８２bp 領域がメチル化を受けていないことが見い出され

POR 近位プロモーター構造た．これは，POR が広範な組織で発現していることに一致する．

ついでわれわれは，これらの転写障害患者を対象にし以上の成績は，ヒト POR の発現が主として非翻訳エ

たアレイ comparative genomic hybridization（CGH）解

クソン１直前に位置する３つの非メチル化 SP１結合配列析を行い，POR 遺伝子周辺のコピー数異常について検への SP１蛋白の結合によって制御されていること，この討した．その結果，全例で POR 遺伝子周辺領域の微小領域の欠失によってほぼ完全な POR 転写障害が生じる欠失が同定された．症例１では非翻訳領域であるエクソことを示唆する．すなわち，エクソン１直前の塩基配列ン１を包含する２，４８７ bp の領域，
症例２と３ではエクソが POR の広範囲発現を制御する近位プロモーターとしン１および翻訳領域であるエクソン２を包含する４９，６０４て機能していると推測される．なお，Huang らが行っbp の領域がヘテロ接合性に欠失していた．これらの患た８４２人の多型解析では，この SP１結合配列内には多型者では微小欠失によって当該 POR アリルの転写が消失．このことは，この領域の塩が同定されていない［７］したと推測される．

基配列の機能的重要性を支持する．

３例の共通欠失領域である２，４８７ bpの領域のバイオインフォマティックス解析では，この領域内に８１０ bp のPOR 遺伝子の発現制御機構

CpG 配列，約３５０ bp の異種間保存配列，約１．
３kb のプロモーター関連ヒストン構造が同定された（図２）．一POR のプロモーター構造については先行研究がなさ方，組織特異的プロモーターに多く認められる TATAれている．Scott らは，異種間塩基配列比較により，PORBox は同定されなかった．HEK２９３細胞を用いたレポーの非翻訳エクソン１の塩基配列を明確とした［８］．そターアッセイでは，エクソン１周辺の１７８ bp の異種間相の後，Tee らは，甲状腺ホルモンが，エクソン１周辺の同配列が高い転写活性化能を有することが見い出された

３６１ bp の領域への甲状腺ホルモン受容体βの結合を介し（図２）．この１７８ bp 領域内には，転写因子 SP１の結合コて POR の発現を制御することを見い出した［９］．さ６/―２７，―４８/―３９，―１３２/―１２３の位置ンセンサス配列が―２らに Tee らは，甲状腺ホルモン受容体α，エストロゲンに存在した．なお，ラットの研究では，Sp１の結合が Por受容体α，Smad３，Smad４，AP―２も POR の発現調節にの発現に重要であることが見い出されている．われわれ

６３から―２４０関与すること，これらの因子の結合配列は―２は，レポーターアッセイと EMSA により，この３つのの間に存在することを明らかとした［９］．これは，前SP１結合配列に実際に SP１蛋白が結合すること，および述の SP１結合配列の上流に相当する．また，Tee らは，この配列に変異を導入することにより転写活性化能が消―１５２C→A の多型がステロイド合成や薬物代謝に影響を失することを明らかとした．さらに，内在性 SP 蛋白ファ及ぼすことを見い出した．この多型は AP―２結合コンセミリーを欠く昆虫 SL２細胞では１７８ bp 配列を組み込んンサス配列内に存在するが，この多型の機能の差は AP―だレポーターは転写活性化されないが，SP１発現ベク２に依存していないことから，未知の機序により PORターを共導入することにより濃度依存性に活性が生じる発現に影響を与えていると推測される［９］．

ことを見い出した．なお，SP３発現ベクターの導入では以上の知見とわれわれの研究成果を統合すると，POR

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他の発現制御には図３のようなプロモーター構造が関与していることが示唆される．すなわち，POR の基礎的発現には非翻訳エクソン１直前の配列への SP１の結合が必須であり，POR の個々の組織における発現調節にはその上流領域へのさまざまな因子の結合が関与していると推測される．

まとめヒト POR 遺伝子の非翻訳エクソン１直前に３つ のSP１結合配列が存在し，この配列への SP１蛋白結合がPOR の発現に必須であることが明らかとなった． また，各組織における POR 発現量の制御には，上流に存在する配列への転写因子の結合が関与していると推測される． POR は代表的広範性発現性遺伝子であることから，このようなプロモーター構造は他のハウスキーピング遺伝子にも認められる可能性がある．

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