Construction of a virtual metabolic pathway map system for discovery of novel functional flavonoids

• Project/Area Number: 17K07810
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Food science
• Research Institution: National Institute of Genetics (2018-2019); Kazusa DNA Research Institute (2017)
• Principal Investigator: Sakurai Nozomu 国立遺伝学研究所, 情報研究系, 特任准教授 (30392286)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2018: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2017: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: メタボロミクス / フラボノイド / LC-MS / データベース / 食品 / 植物 / 仮想代謝マップ / メタボローム解析 / フラボノーム / メタボローム / 情報工学

Outline of Final Research Achievements

Flavonoids are plant-derived metabolites and many flavonoids showing bioactivities such as antioxidant activity. We have developed a system for comprehensive detection of flavonoids (flavonome) based on metabolomic and bioinformatic technologies. The aim of this study is at a development of a system for discovery of novel functional flavonoids. We developed databases which provide flavonomes obtained from more than 50 plants. Using the search functions of these databases we found candidate of novel flavonoids which accumulated in specific plant species.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

フラボノイド類は、抗酸化作用、抗がん作用など、機能性表示食品の関与成分としても注目されている。高感度な成分検出技術と情報科学技術を組み合わることで、これまで報告されていなかったフラボノイドが、身近な野菜などにも数多く潜在する可能性を示してきた。本課題では、野菜や果物を含めた50を超える植物で、フラボノイド候補を網羅的に比較できるウェブシステムを構築・公開し、例えばレタス、きく、よもぎなどキク科に特異的に存在する物など、多数の新規フラボノイド候補を見つけた。このウェブシステムは、新たなフラボノイドの探索とその植物や遺伝資源の活用につながる新たなデータ基盤となる。

Research Products

• [Journal Article] 食品成分のメタボローム解析と未知成分同定のための“食品メタボロームレポジトリ”の提案 (2019)
  • Author(s): 櫻井望
  • Journal Title: オレオサイエンス Volume: 19 Pages: 59-65
  • NAID: 130007711478
• [Journal Article] フラボノイドを判別する網羅的メタボローム解析技術 (2018)
  • Author(s): 櫻井望、秋元奈弓
  • Journal Title: バイオサイエンスとインダストリー Volume: 76 Pages: 226-227
• [Journal Article] Tools and databases for an integrated metabolite annotation environment for liquid chromatography-mass spectrometry-based untargeted metabolomics (2018)
  • Author(s): Sakurai N, Shibata D
  • Journal Title: Carotenoid Science Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] FlavonoidSearch: A system for comprehensive flavonoid annotation by mass spectrometry (2017)
  • Author(s): Akimoto N, Ara T, Nakajima D, Suda K, Ikeda C, Takahashi S, Muneto R, Yamada M, Suzuki H, Shibata D and Sakurai N
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 7 Issue: 1 Pages: 1243-1243
  • DOI: 10.1038/s41598-017-01390-3
  • NAID: 120006221993
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] メタボロミクスによる食品の質的評価技術の進展 (2017)
  • Author(s): 飯島陽子, 櫻井望
  • Journal Title: 食品と開発 Volume: 52 Pages: 4-7
• [Journal Article] 食品に含まれる有用成分の研究 ～メタボローム解析を通じた代謝経路の推定と有用成分の可能性について～ (2017)
  • Author(s): 櫻井望
  • Journal Title: 明日の食品産業 Volume: 477 Pages: 30-39
• [Journal Article] UC2 search: Using unique connectivity of uncharged compounds for metabolite annotation by database searching in mass spectrometry-based metabolomics (2017)
  • Author(s): Sakurai N, Narise T, Sim JS, Lee CM, Ikeda C, Akimoto N and Kanaya S
  • Journal Title: Bioinformatics Volume: 34 Issue: 4 Pages: 698-700
  • DOI: 10.1093/bioinformatics/btx649
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 新規フラボノイドを探索するFlavonoidSearchツール (2020)
  • Author(s): 櫻井望、秋元奈弓
  • Organizer: 日本農芸化学会2020年度大会シンポジウム
  • Invited
• [Presentation] 未活用な植物特化代謝資源を探索するための未知成分リファレンス構築の重要性～食品メタボロームレポジトリを通じて見えたもの～ (2020)
  • Author(s): 櫻井望
  • Organizer: 第61回日本植物整理学会年会シンポジウム
  • Invited
• [Presentation] Food Metabolome Repository: a reference of metabolite peaks for discovery and utilization of unknown chemicals (2020)
  • Author(s): Nozomu Sakurai, Kunihiro Suda
  • Organizer: The 4th Kyoto Biomolecular Mass Spectrometry Society Symposium
  • Invited
• [Presentation] Discovery of novel flavonoids in nature by metabolome analyses and the FlavonoidSearch system (2019)
  • Author(s): Nozomu Sakurai, Nayumi Akimoto
  • Organizer: The 9th International Conference on Polyphenols and Health
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Construction of a metabolome database for uncovering the chemical world in foods (2019)
  • Author(s): Nozomu Sakurai
  • Organizer: International Symposium on a New Era in Food Science and Technology 2019
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 食品メタボロームレポジトリ：注目成分を決める新たな基盤 (2019)
  • Author(s): 櫻井 望
  • Organizer: 日本農芸化学会2019年度大会
  • Invited
• [Presentation] Databases for metabolomics-assisted life science (2018)
  • Author(s): Sakurai N
  • Organizer: 2018 KSBS-BG21-GSP Joint Symposiums
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 掴もう！ メタボロームデータをもっと活用するためのコツ (2018)
  • Author(s): 櫻井 望
  • Organizer: 第51回植物バイオシンポジウム
  • Invited
• [Presentation] ケミカルセンサー開発によるメタボロームの高度利用 (2018)
  • Author(s): 櫻井 望
  • Organizer: 植物の栄養研究会 第４回研究交流会
  • Invited
• [Presentation] 食品に含まれる有用成分の研究 (2018)
  • Author(s): 櫻井 望
  • Organizer: 新食品会 第2回例会
  • Invited
• [Presentation] 抱合体、フラボノイドの網羅的解析手法の紹介とその応用 (2018)
  • Author(s): 櫻井 望
  • Organizer: CBI学会2018年大会 ㈱ツムラ スポンサードセッション
  • Invited
• [Presentation] ノンターゲットメタボロミクスの向上に向けて (2018)
  • Author(s): 櫻井 望
  • Organizer: 第10回LC/MSワークショップ
  • Invited
• [Presentation] 有用成分の探索による産業開拓へ向けたメタボローム解析の応用 (2018)
  • Author(s): 櫻井 望
  • Organizer: GEF産学共創パートナーシップ第３回研究会
  • Invited
• [Presentation] 食品に含まれる有用成分の研究 (2018)
  • Author(s): 櫻井 望
  • Organizer: 第27回異物異臭勉強会
  • Invited
• [Presentation] キー化合物を探索するためのメタボロームデータベース (2018)
  • Author(s): 櫻井 望
  • Organizer: 理研シンポジウム「植物の代謝制御と化学生物学の新展開」
  • Invited
• [Presentation] Metabolite annotations in plants and foods for human health (2017)
  • Author(s): Sakurai N, Suda K, Shibata D
  • Organizer: Korea Metabolomics Society 5th Annual Meeting
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 食品メタボロームデータベースの構築 (2017)
  • Author(s): 櫻井望、須田邦裕
  • Organizer: 日本食品科学工学会 第64回大会
• [Presentation] Lipids in Food Metabolome (2017)
  • Author(s): Sakurai N, Suda K
  • Organizer: The Asian Conference on Oleo Science 2017
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] フラボノイドのスペクトル理論ライブラリ構築と評価 (2017)
  • Author(s): 櫻井望
  • Organizer: 第11回メタボロームシンポジウム
  • Invited
• [Presentation] ケミカルワールドをどうとらえるか (2017)
  • Author(s): 櫻井望
  • Organizer: 仙台プラズマフォーラム
  • Invited
• [Presentation] Developments of databases and tools for metabolomics (2017)
  • Author(s): Sakurai N
  • Organizer: 1981st Biological Symposium in National Institute of Genetics
  • Invited
• [Remarks] 食品メタボロームレポジトリ
  • URL: http://metabolites.in/foods
• [Remarks] 植物メタボロームレポジトリ
  • URL: http://metabolites.in/plants