D-amino acids and cell proliferation

• Project/Area Number: 22K19408
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 48:Biomedical structure and function and related fields
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: SASABE JUMPEI 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (10398612)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2023: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000); Fiscal Year 2022: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
• Keywords: D-アミノ酸 / キラリティ / 細胞増殖 / 代謝調節

Outline of Research at the Start

生命活動にはアミノ酸の構造選択性があり、L-アミノ酸が利用されることが知られている。しかし、多くの生命で、D-アミノ酸が実際にはマイノリティーながら存在することが明らかとなり、このことが多様な生命機能を調節している可能性が浮上してきた。これまで哺乳類の細胞内エネルギー代謝ではL-アミノ酸のみが利用されると考えられてきたが、予備的な検討においてD-アミノ酸が細胞増殖に必須な細胞内代謝を調節することを発見した。そこで、本研究ではD-アミノ酸が細胞内エネルギー代謝に及ぼす分子機構を明らかにするとともに、個体レベルで癌細胞増殖抑制作用の有無を検討する。

Outline of Final Research Achievements

Among D-amino acids, D-serine suppresses cell proliferation by inhibiting one-carbon metabolism in mitochondria. Since serine metabolism loses its cell proliferative potential in neurons at the time of switch from L-serine synthesis to D-serine during neuronal development, such switch of serine enantiomer synthesis may be related to functional maturation of neurons.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

神経成熟には、増殖や分化から神経伝達へ機能的な変化があるが、それに伴って細胞内のセリン代謝がどのように変化するかこれまで知られていなかった。本研究の達成により、セリン代謝がL-からD-へと変化することが、神経機能に応じた代謝の変化であることが判明し、神経の代謝と機能を繋ぐ理解が深まることが予想される。