脳のカテコールアミン生合成酵素—チロシン水酸化酵素とビオプテリン補酵素を中心に

Catecholamine-synthesizing enzymes in the brain, with special reference to tyrosine hydroxylase and the biopterin cofactor

はじめに

　カテロールアミン（catecholamine，CA）〔ドーパミン（dopamine，DA），ノルアドレナリン（noradrenaline，NA），アドレナリン（adrenaline，AD）〕は，脳のCA作動性ニューロンで，チロシン（1）ドーパ（DOPA）（2）DA（3）NA（4）ADの経路で生合成され，（1）チロシン水酸化酵素（tyrosine hydroxylase，TH），（2）芳香族L-アミノ酸脱炭酸酵素（aromatic L-amino acid decarboxylase），またはドーパ脱炭酸酵素（DOPA decarboxylase，DDC），（3）ドーパミンβ-水酸化酵素（dopamineβ-hydroxylase，DBH），（4）フェニルエタノールアミンN-メチル基転移酵素（phenylethanolamine N-methyltransferase，PNMT）の四種のCA生合成酵素が存在する。DA作動性ニューロンにはTHとDDC，ノルアドレナリン作動性ニューロンにはTH，DDCとDBH，アドレナリン作動性ニューロンにはTH，DDC，DBHとPNMTが存在する（図1）。

　CA作動性ニューロンで，CA生合成酵素は細胞体でのみ、蛋白合成系により生産され，軸索内を軸索流により神経終末へ運ばれて貯蔵される。神経伝達物質としてのCAは原料のチロシンより神経終末で生産される。

　Tyrosine hydroxylase (TH), which catalyzes hydroxylation of tyrosine to dihydroxyphenylalanine (DOPA) and is the first and ratelimiting step in the biosynthesis of catecholamines (dopamine, noradrenaline, and adrenaline) in the catecholaminergic neurons of the brain, requires (6R)-L-erythro-tetrahydrobiopterin (BH₄) as cofactor, dihydropteridine reductase, NADH, and NADH generating system. BH₄ is synthesized from GTP in the catecholaminergic neurons, and may be a rate-limiting factor for TH activity and therefore for catecholamine biosynthesis.