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2015 Fiscal Year Annual Research Report

細菌における高度不飽和脂肪酸含有生体膜ドメインの形成機構と生理機能

Research Project

Project/Area Number 15H04474
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

栗原 達夫  京都大学, 化学研究所, 教授 (70243087)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 川本 純  京都大学, 化学研究所, 助教 (90511238)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords生体膜 / リン脂質 / 高度不飽和脂肪酸 / エイコサペンタエン酸 / マイクロドメイン / 細菌
Outline of Annual Research Achievements

(1) エイコサペンタエン酸の生体内での動態を解析するためのツールとして、EPA のω末端にエチニル基(炭素-炭素三重結合をもつ官能基)を導入した化合物 (cEPA) を合成した。全 12 段階の反応で cEPA を合成する方法を確立し、これにより収率 5.2% で cEPA を得ることに成功した。対照実験で用いるための cPAL(パルミトレイン酸のω末端にエチニル基を導入した化合物)の合成法も確立した。次に、cEPA を Shewanella livingstonensis Ac10 の EPA 欠損株に添加し、cEPA が EPA の機能を代替できるか調べた。本菌の EPA 欠損株は、低温での生育速度が野生株に比べて著しく遅く、また、異常に伸長した細胞を形成するが、EPA を培地に添加することで、これらの生育阻害が抑制される。cEPA を培地に添加したところ、天然型 EPA を添加したときと同様、生育遅延と異常な細胞伸長が抑制された。また、cEPA がリン脂質のアシル鎖として取り込まれることも明らかとなった。以上のことから、本菌において cEPA は天然型 EPA と同様に機能すると考えられた。
(2) S. livingstonensis Ac10 の野生株および EPA 欠損株を、cEPA あるいは cPAL を添加した培地で、4 °Cで培養した。培養後の菌体を化学固定した後に、アジド基をもつ蛍光色素 Alexa FluorTM 488 azide を添加し、クリックケミストリーによりω末端エチニル基を蛍光標識することで、cEPA と cPAL を可視化した。cPAL を添加した場合、細胞全体に拡散した蛍光シグナルが検出される細胞が多かったのに対して、cEPA を添加した場合では、細胞内に不均一に蛍光シグナルが分布した細胞が多く観察された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

cEPA の効率的な合成法を確立するとともに、その細胞内での可視化に成功するなど、大きな進展があった。一方、EPA のリン脂質への導入を触媒する酵素 PlsC1 の細胞内局在化機構の解明には至っていないことから、「おおむね順調に進展している」と評価することが妥当と考えられる。

Strategy for Future Research Activity

PlsC1 の特性解析、特に細胞内局在性と局在化機構の解析を重点的に進める。また、EPA がリン脂質のアシル鎖としてのみならず、タンパク質の修飾剤として機能することが示唆されているので、cEPA を細胞に添加し、cEPA 修飾タンパク質を同定する実験も進める。

  • Research Products

    (20 results)

All 2017 2016

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (17 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Characterization of extracellular membrane vesicles of an Antarctic bacterium, Shewanella livingstonensis Ac10, and their enhanced production by alteration of phospholipid composition2017

    • Author(s)
      Yokoyama Fumiaki、Kawamoto Jun、Imai Tomoya、Kurihara Tatsuo
    • Journal Title

      Extremophiles

      Volume: 21 Pages: 723~731

    • DOI

      10.1007/s00792-017-0937-z

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development of a versatile method for targeted gene deletion and insertion by using the pyrF gene in the psychrotrophic bacterium, Shewanella livingstonensis Ac102016

    • Author(s)
      Ito T, Gong C, Kawamoto J, Kurihara T
    • Journal Title

      J. Biosci. Bioeng.

      Volume: 122 Pages: 645-651

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2016.06.004

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Regulatory mechanism of membrane protein production in an EPA-producing bacterium, Shewanella livingstonensis Ac102016

    • Author(s)
      Sugiura M, Park J, Kawamoto J, Esaki N, Kurihara T
    • Journal Title

      Trace Nutr. Res.

      Volume: 33 Pages: 35-42

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 細菌におけるエイコサペンタエン酸の生理機能2017

    • Author(s)
      栗原達夫、川本純、渡辺文太、小川拓哉
    • Organizer
      日本農芸化学会2017年度大会
    • Place of Presentation
      京都女子大学(京都市)
    • Year and Date
      2017-03-20
    • Invited
  • [Presentation] 陳在民、小倉隆太郎、小川拓也、川本純、栗原達夫2017

    • Author(s)
      Interaction between proteins involved in the biosynthesis of EPA-containing phospholipids in a psychrotrophic bacterium, Shewanella livingstonensis Ac10
    • Organizer
      日本農芸化学会2017年度大会
    • Place of Presentation
      京都女子大学(京都市)
    • Year and Date
      2017-03-19
  • [Presentation] 低温性 Shewanella 属細菌由来リゾホスファチジン酸アシル基転移酵素 PlsC の機能解析2017

    • Author(s)
      田中麻子、小川拓哉、川本純、栗原達夫
    • Organizer
      日本農芸化学会2017年度大会
    • Place of Presentation
      京都女子大学(京都市)
    • Year and Date
      2017-03-19
  • [Presentation] 低温性 Shewanella 属細菌の色素生産に関与するリゾホスファチジン酸アシル基転移酵素ホモログの機能解析2017

    • Author(s)
      小川拓哉、太田昌希、川本純、栗原達夫
    • Organizer
      日本農芸化学会2017年度大会
    • Place of Presentation
      京都女子大学(京都市)
    • Year and Date
      2017-03-19
  • [Presentation] 低温性 Shewanella 属細菌由来 1-アシル-sn-グリセロール-3-リン酸アシル基転移酵素 PlsC の酵素学的特性解析2016

    • Author(s)
      小川拓哉、田中麻子、川本純、栗原達夫
    • Organizer
      第17回 極限環境生物学会年会
    • Place of Presentation
      東京工業大学(横浜市)
    • Year and Date
      2016-11-26
  • [Presentation] 低温菌 Shewanella livingstonensis Ac10 における新規リゾリン脂質アシル基転移酵素の細胞内局在性とその生理機能について2016

    • Author(s)
      豊竹洋佑、趙賢南、川本純、茂里康、江崎信芳、栗原達夫
    • Organizer
      第89回 日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      東北大学(仙台市)
    • Year and Date
      2016-09-27
  • [Presentation] ω末端修飾型脂肪酸プローブをもちいた細菌における脂肪酸修飾タンパク質の探索2016

    • Author(s)
      徳永智久、渡辺文太、川本純、栗原達夫
    • Organizer
      第89回 日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      仙台国際センター(仙台市)
    • Year and Date
      2016-09-27
  • [Presentation] 低温菌 Shewanella livingstonensis Ac10 による菌体外膜小胞の生産とエイコサペンタエン酸生産能の欠損が膜小胞分泌におよぼす影響2016

    • Author(s)
      横山文秋、川本純、今井友也、小川拓哉、栗原達夫
    • Organizer
      第89回 日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      仙台国際センター(仙台市)
    • Year and Date
      2016-09-27
  • [Presentation] 真正細菌型1-アシルグリセロール-3-リン酸アシル基転移酵素 PlsC の精製と酵素学的特性解析2016

    • Author(s)
      小川拓哉、田中麻子、川本純、栗原達夫
    • Organizer
      第89回 日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      仙台国際センター(仙台市)
    • Year and Date
      2016-09-26
  • [Presentation] Application of ω-ethynyl analog of eicosapentaenoic acid to studies on cold-adaptation mechanism of Shewanella livingstonensis Ac102016

    • Author(s)
      Tokunaga T, Watanabe B, Kawamoto J, Kurihara T
    • Organizer
      Extremophiles 2016
    • Place of Presentation
      京都大学(京都市)
    • Year and Date
      2016-09-15
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Substrate specificity and subcellular localization of multiple lysophosphatidic acid acyltransferases from a psychrotrophic bacterium, Shewanella livingstonensis Ac102016

    • Author(s)
      Toyotake Y, Cho HN, Kawamoto J, Ogawa T, Esaki N, Kurihara T
    • Organizer
      Extremophiles 2016
    • Place of Presentation
      京都大学(京都市)
    • Year and Date
      2016-09-14
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Molecular characterization of eicosapentaenoic acid-containing membrane vesicles produced by a psychrotrophic bacterium, Shewanella livingstonensis Ac102016

    • Author(s)
      Yokoyama F, Kawamoto J, Imai T, Ogawa T, Kurihara T
    • Organizer
      Extremophiles 2016
    • Place of Presentation
      京都大学(京都市)
    • Year and Date
      2016-09-13
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Kawamoto J, Kurihara T2016

    • Author(s)
      Physiological function of polyunsaturated fatty acids in microbial cold and high-pressure adaptation
    • Organizer
      5th International Workshop on Deep-Sea Microbiology
    • Place of Presentation
      京都大学(京都市)
    • Year and Date
      2016-09-10
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] EPA 産生細菌 Shewanella livingstonensis Ac10 における膜タンパク質の生産制御機構の解析2016

    • Author(s)
      杉浦美和、浅井梓、水谷彩乃、川本純、栗原達夫
    • Organizer
      第33回 日本微量栄養素学会学術集会
    • Place of Presentation
      京都リサーチパーク(京都市)
    • Year and Date
      2016-06-25
  • [Presentation] エイコサペンタエン酸の生理機能解析に有用なプローブ分子の開発2016

    • Author(s)
      栗原達夫
    • Organizer
      第444回 ビタミンB研究協議会
    • Place of Presentation
      富山国際会議場(富山市)
    • Year and Date
      2016-06-16
  • [Presentation] ω-エチニル型エイコサペンタエン酸の機能評価と生理機能解析への応用2016

    • Author(s)
      徳永智久、熊谷文仁、渡辺文太、川本純、栗原達夫
    • Organizer
      第58回 日本脂質生化学会
    • Place of Presentation
      秋田市にぎわい交流館AU(秋田市)
    • Year and Date
      2016-06-10
  • [Presentation] 低温菌 Shewanella livingstonensis Ac10 の菌体外膜小胞の特性とエイコサペンタエン酸が小胞形成に与える影響の解析2016

    • Author(s)
      横山文秋、川本純、今井友也、小川拓也、栗原達夫
    • Organizer
      第63回 日本生化学会 近畿支部例会
    • Place of Presentation
      神戸薬科大学(神戸市)
    • Year and Date
      2016-05-21

URL: 

Published: 2018-01-16  

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