• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Studies on the degradative enzyme of the novel bioactive substance D-glutamate that is related to heart diseases

Research Project

Project/Area Number 21K06085
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 43030:Functional biochemistry-related
Research InstitutionKitasato University

Principal Investigator

Katane Masumi  北里大学, 薬学部, 准教授 (90383653)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
KeywordsD-グルタミン酸シクラーゼ / D-グルタミン酸分解酵素 / D-グルタミン酸 / 5-オキソ-D-プロリン / D-アミノ酸 / 比色定量法 / 心臓 / 心不全 / D-ピログルタミン酸
Outline of Research at the Start

哺乳類といった高等生物の体内において、遊離の D-グルタミン酸(D-Glu)を分解する酵素は長い間不明であった。我々は、その酵素(D-Glu シクラーゼ)のクローニングに哺乳類で初めて成功し、本酵素の触媒機構を明らかにしてきた。しかし、哺乳類といった脊椎動物の D-Glu シクラーゼには細菌や無脊椎動物のホモログにはない機能未知のドメイン・領域が存在しており、これがどのような役割を担っているのか明らかになっていない。そこで本研究では、D-Glu シクラーゼ活性の迅速で簡便な測定法を開発し、構造機能相関を明らかにすることで、D-Glu シクラーゼによる D-Glu の代謝機構の全貌解明を目指す。

Outline of Final Research Achievements

In mammals, metabolism of free D-glutamate is regulated by D-glutamate cyclase (DGLUCY), which reversibly converts D-glutamate to 5-oxo-D-proline and H2O. In this study, we established a simple, accurate, and sensitive colorimetric assay method for measuring DGLUCY activity. Furthermore, we performed the study to elucidate the structure-function relationship of DGLUCY. Specifically, we cultured Escherichia coli cells that express the N-terminal region or C-terminal region of mouse DGLUCY, and tried to purify their recombinant proteins. The results indicated that the recombinant form of the N-terminal region of mouse DGLUCY was purified to near homogeneity. By contrast, the recombinant form of the C-terminal region of mouse DGLUCY was not recovered into the soluble fraction even under a wide range of culture conditions.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

我々は以前に、生体内で D-グルタミン酸(D-Glu)を分解する酵素として D-Glu シクラーゼを同定し、この酵素の発現レベルが心不全モデルマウスで低下していることなどを明らかにした。すなわち、哺乳類は D-Glu の分解経路を備えており、心機能に関連する新奇な生理活性物質として D-Glu を利用していると考えられる。
本研究では、吸光度計を用いた比色定量に基づき、DGLUCY 活性を迅速かつ簡便に測定する新規測定法を開発した。また、DGLUCY の構造機能相関を解析した。本研究成果は、心不全に至る分子機構の解明や、心不全の予防薬の開発にもつながる可能性を秘めていると考えられる。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (25 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (16 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Novel tetrahydrofolate‐dependent D‐serine dehydratase activity of serine hydroxymethyltransferases2023

    • Author(s)
      Miyamoto Tetsuya、Fushinobu Shinya、Saitoh Yasuaki、Sekine Masae、Katane Masumi、Sakai‐Kato Kumiko、Homma Hiroshi
    • Journal Title

      The FEBS Journal

      Volume: 291 Issue: 2 Pages: 308-322

    • DOI

      10.1111/febs.16953

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Identification of a novel D‐amino acid aminotransferase involved in D‐glutamate biosynthetic pathways in the hyperthermophile Thermotoga maritima2022

    • Author(s)
      Miyamoto Tetsuya、Moriya Toshiyuki、Katane Masumi、Saitoh Yasuaki、Sekine Masae、Sakai‐Kato Kumiko、Oshima Tairo、Homma Hiroshi
    • Journal Title

      The FEBS Journal

      Volume: 289 Issue: 19 Pages: 5933-5946

    • DOI

      10.1111/febs.16452

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Characterization of human cystathionine γ-lyase enzyme activities toward D-amino acids2022

    • Author(s)
      Miyamoto Tetsuya、Saitoh Yasuaki、Katane Masumi、Sekine Masae、Sakai-Kato Kumiko、Homma Hiroshi
    • Journal Title

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      Volume: 86 Issue: 11 Pages: 1536-1542

    • DOI

      10.1093/bbb/zbac151

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] YgeA is involved in L- and D-homoserine metabolism in Escherichia coli2022

    • Author(s)
      Miyamoto Tetsuya、Saitoh Yasuaki、Katane Masumi、Sekine Masae、Homma Hiroshi
    • Journal Title

      FEMS Microbiology Letters

      Volume: 369 Issue: 1 Pages: 1-7

    • DOI

      10.1093/femsle/fnac096

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 寿命制御因子としての D-アミノ酸2021

    • Author(s)
      齋藤 康昭、片根 真澄、本間 浩
    • Journal Title

      アグリバイオ

      Volume: 5 Pages: 94-97

    • NAID

      40022631939

    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Journal Article] Identification and biochemical characterization of threonine dehydratase from the hyperthermophile Thermotoga maritima2021

    • Author(s)
      Miyamoto Tetsuya、Katane Masumi、Saitoh Yasuaki、Sekine Masae、Sakai-Kato Kumiko、Homma Hiroshi
    • Journal Title

      Amino Acids

      Volume: 53 Issue: 6 Pages: 903-915

    • DOI

      10.1007/s00726-021-02993-x

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Glyoxylate reductase/hydroxypyruvate reductase regulates the free D‐aspartate level in mammalian cells2021

    • Author(s)
      Katane Masumi、Matsuda Satsuki、Saitoh Yasuaki、Miyamoto Tetsuya、Sekine Masae、Sakai‐Kato Kumiko、Homma Hiroshi
    • Journal Title

      Journal of Cellular Biochemistry

      Volume: 122 Issue: 11 Pages: 1639-1652

    • DOI

      10.1002/jcb.30110

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Acetylornithine aminotransferase TM1785 performs multiple functions in the hyperthermophile Thermotoga maritima2021

    • Author(s)
      Miyamoto Tetsuya、Saitoh Yasuaki、Katane Masumi、Sekine Masae、Sakai‐Kato Kumiko、Homma Hiroshi
    • Journal Title

      FEBS Letters

      Volume: 595 Issue: 23 Pages: 2931-2941

    • DOI

      10.1002/1873-3468.14222

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] グルタミン酸ラセマーゼ:遊離型 D-グルタミン酸合成酵素の酵素学的性質の解析2024

    • Author(s)
      片根 真澄、中迫 研斗、八子 奏乙、齋藤 康昭、関根 正恵、宮本 哲也、加藤 くみ子、本間 浩
    • Organizer
      日本薬学会 第 144 年会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] シロイヌナズナにおける推定 D-アミノ酸オキシダーゼの機能解析2024

    • Author(s)
      関根 正恵、田中 碧、片根 真澄、宮本 哲也、杉木 俊彦、本間 浩、加藤 くみ子
    • Organizer
      日本薬学会 第 144 年会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] SHMT における新規 D-セリン分解活性の発見2023

    • Author(s)
      宮本 哲也、伏信 進矢、齋藤 康昭、関根 正恵、片根 真澄、加藤 くみ子、本間 浩
    • Organizer
      第 17 回 D-アミノ酸学会 学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] モデル植物シロイヌナズナにおける推定 D-アミノ酸アミノトランスフェラーゼ2023

    • Author(s)
      関根 正恵、片根 真澄、宮本 哲也、齋藤 康昭、本間 浩、加藤 くみ子
    • Organizer
      第 49 回 白金シンポジウム
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 哺乳類における遊離の D-グルタミン酸の合成酵素であるグルタミン酸ラセマーゼに関する研究2023

    • Author(s)
      片根 真澄、関根 正恵、齋藤 康昭、宮本 哲也、加藤 くみ子、本間 浩
    • Organizer
      第 49 回 白金シンポジウム
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 超好熱菌由来 O-アセチルホモセリンスルフヒドラーゼは複数の酵素活性を有する2023

    • Author(s)
      宮本 哲也、齋藤 康昭、関根 正恵、片根 真澄、加藤 くみ子
    • Organizer
      日本薬学会 第 143 年会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 植物における推定 D-アミノ酸代謝酵素の機能解析2023

    • Author(s)
      関根 正恵、中山 穂南、西川 なつみ、片根 真澄、宮本 哲也、齋藤 康昭、本間 浩、加藤 くみ子
    • Organizer
      日本薬学会 第 143 年会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 線虫 C. elegans の老化過程におけるキラルアミノ酸の HPLC 分析2022

    • Author(s)
      菅 創佑、齋藤 康昭、宮本 哲也、関根 正恵、片根 真澄、本間 浩、加藤 くみ子
    • Organizer
      第 33 回 クロマトグラフィー科学会議
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] モデル植物シロイヌナズナにおける推定 D-アミノ酸アミノトランスフェラーゼの機能解析2022

    • Author(s)
      中山 穂南、西川 なつみ、田中 碧、関根 正恵、片根 真澄、宮本 哲也、齋藤 康昭、本間 浩、加藤 くみ子
    • Organizer
      第 33 回 クロマトグラフィー科学会議
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 超好熱菌 Thermotoga maritima における D-グルタミン酸合成に寄与する新規 D-アミノ酸アミノトランスフェラーゼの同定および機能解析2022

    • Author(s)
      宮本 哲也、森屋 利幸、片根 真澄、齋藤 康昭、関根 正恵、大島 泰郎、本間 浩、加藤 くみ子
    • Organizer
      第 95 回 日本生化学会大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 超好熱菌 Thermotoga maritima の O-アセチルホモセリンスルフヒドラーゼの D-アミノ酸代謝能の解析2022

    • Author(s)
      宮本 哲也、齋藤 康昭、関根 正恵、片根 真澄、加藤 くみ子
    • Organizer
      第 23 回 極限環境生物学年会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 細胞内外で異なる機能を持つ線虫 D-アミノ酸代謝酵素2022

    • Author(s)
      齋藤 康昭、片根 真澄、宮本 哲也、関根 正恵、本間 浩、加藤 くみ子
    • Organizer
      第 45 回 日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 低濃度鉛曝露による離乳後の仔ラットの注意力低下と海馬中 D, L-セリンへの影響2022

    • Author(s)
      大森 由紀、上窪 裕二、関根 正恵、杉谷 善信、松川 岳久、小林 桃子、武藤 剛、横山 和仁、角田 正史、片根 真澄、齋藤 康昭、宮本 哲也、加藤 くみ子、本間 浩、堀口 兵剛
    • Organizer
      第 92 回 日本衛生学会学術総会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 線虫の排泄行動における D-アスパラギン酸オキシダーゼの役割2021

    • Author(s)
      齋藤 康昭、片根 真澄、宮本 哲也、関根 正恵、加藤 くみ子、本間 浩
    • Organizer
      第 16 回 D-アミノ酸学会 学術講演会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 超好熱菌 Thermotoga maritima における D-アミノ酸代謝酵素の探索2021

    • Author(s)
      宮本 哲也、齋藤 康昭、片根 真澄、関根 正恵、本間 浩、加藤 くみ子
    • Organizer
      第 16 回 D-アミノ酸学会 学術講演会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 超好熱菌 Thermotoga maritima における多機能型アセチルオルニチンアミノトランスフェラーゼの同定及び機能解析2021

    • Author(s)
      宮本 哲也、齋藤 康昭、片根 真澄、関根 正恵、本間 浩、加藤 くみ子
    • Organizer
      第 94 回 日本生化学会大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Book] ビタミン・バイオファクター総合事典2021

    • Author(s)
      日本ビタミン学会
    • Total Pages
      672
    • Publisher
      朝倉書店
    • ISBN
      9784254102925
    • Related Report
      2021 Research-status Report

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi