The molecular mechanism of disorder of redox regulation system by vitamin B12 deficiency

• Project/Area Number: 19K05929
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 38050:Food sciences-related
• Research Institution: Tottori University
• Principal Investigator: YABUTA Yukinori 鳥取大学, 農学部, 准教授 (00379562)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: ビタミンB12 / 酸化ストレス / 活性酸素種 / 線虫 / レドックス / 酸化的ストレス / 活性酸素

Outline of Research at the Start

線虫（Caenorhabditis elegans）も我々哺乳類と同様にビタミンB12を生育に要求し、その欠乏はレドックス制御の破綻を引き起こすがその詳細な分子機構は不明である。しかし、生体内でビタミンB12はメチオニン合成酵素とメチルマロニル-CoAムターゼの補酵素として機能することから、これらのうちいずれかあるいは両方の機能不全がそれに関与すると思われた。そこで、これらの経路を個々にあるいは両方抑制した線虫を調製し、どちらの経路がレドックスバランスの崩壊に関与しているかを特定し、その分子メカニズムを解明する。

Outline of Final Research Achievements

The mechanism of oxidative stress induced by vitamin B12 deficiency was analyzed using various knockout Caenorhabditis elegans. The results revealed that dysfunction of methylmalonyl CoA metabolism is involved in the induction of oxidative stress. Since mitochondria are the major source of reactive oxygen species, we quantified ATP levels and mitochondrial genome levels.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

食品中のビタミンB12(B12)を吸収するためにはタンパク質の消化が必要であるが、高齢者では胃酸分泌の低下により消化力が低下していることからB12欠乏症が多発する。我々の研究により線虫においてB12の不足は酸化的ストレスを引き起こし、それはミトコンドリアの機能低下が関わっている事が示唆された。近年ミトコンドリアの機能低下は多くの疾病に関わっている事が報告されていることから、B12欠乏に伴うミトコンドリアの機能低下のメカニズムを明らかにすることで、超高齢化社会に突入した我が国では高齢者のQOLの向上や健康寿命の延長に寄与できる。

Research Products

• [Journal Article] Effects of Vitamin B12 Deficiency on Amyloid-β Toxicity in Caenorhabditis elegans. (2021)
  • Author(s): Andra A, Tanigawa S, Bito T, Ishihara A, Watanabe F, Yabuta Y.
  • Journal Title: Antioxidants Volume: 10 Issue: 6 Pages: 962-962
  • DOI: 10.3390/antiox10060962
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Ascorbate Biosynthesis Involves Carbon Skeleton Rearrangement in the Nematode Caenorhabditis elegans. (2020)
  • Author(s): Yabuta Y, Nagata R, Aoki Y, Kariya A, Wada K, Yanagimoto A, Hara H, Bito T, Okamoto N, Yoshida S, Ishihara A, Watanabe F.
  • Journal Title: metabolites Volume: 10 Issue: 8 Pages: 334-334
  • DOI: 10.3390/metabo10080334
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] ビタミンB12欠乏が引き起こす酸化ストレス誘導の分子メカニズムの解明 (2022)
  • Author(s): 陳サイジュツ、谷川尚子、美藤友博、渡邉文雄、藪田行哲
  • Organizer: 日本農芸化学会2022年度大会
• [Presentation] 線虫(Caenorhabditis elegans)のビタミンC生合成経路の同定とビタミンC低下線虫の特性 (2021)
  • Author(s): 永田隆太、青木優果、苅谷あゆみ、岡本奈穂、美藤友博、吉田晋一、石原亨、渡邉文雄、藪田行哲
  • Organizer: 日本ビタミン学会第73回大会
• [Presentation] 酸化ストレスに及ぼすB12代謝関連遺伝子欠損の影響 (2021)
  • Author(s): 谷川尚子、陳サイジュツ、美藤友博、渡邉文雄、藪田行哲
  • Organizer: 日本ビタミン学会第73回大会
• [Presentation] ビタミンB12添加はアミロイドβを発現した線虫（Caenorhabditis elegans）の麻痺を緩和する (2021)
  • Author(s): Andra Arif、谷川尚子、美藤友博、渡邊文雄、藪田行哲
  • Organizer: 日本農芸化学会中四国支部第58回講演会
• [Presentation] 線虫のビタミンC生合成経路の同定とビタミンC新機能の探索 (2021)
  • Author(s): 永田隆太、青木優果、苅谷あゆみ、和田滉佑、柳本綾子、原寛佳、岡本奈穂、美藤 友博、吉田晋一、石原亨、渡邊文雄、藪田行哲
  • Organizer: 日本農芸化学会2021年度大会
• [Presentation] 線虫（Caenorhabditis elegans）を用いたアミロイドβの凝集に及ぼすビタミンB12の影響 (2020)
  • Author(s): Andra Arif、藪田行哲、美藤友博、渡邊文雄
  • Organizer: 日本ビタミン学会第72会大会
• [Presentation] 線虫Caenorhabditis elegansのビタミンC生合成経路の同定 (2020)
  • Author(s): 薮田行哲，青木優果，苅谷あゆみ，和田滉佑，柳本綾子，原寛佳，岡本奈穂，美藤友博，吉田晋一，石原亨，渡邊文雄
  • Organizer: 日本農芸化学会2020年度大会
• [Presentation] 線虫Caenorhabditis elegansのビタミンC生合成経路の同定 (2019)
  • Author(s): 藪田行哲，苅谷あゆみ，青木優果，和田滉佑，柳本綾子，原寛佳，岡本奈穂，美藤友博，吉田晋，石原亨，渡邊文雄
  • Organizer: 日本農芸化学会西日本・中四国支部合同大会（第55回講演会）