2016 Fiscal Year Research-status Report
コエンザイムQが関与するシステイン代謝における酸化ストレス制御機構の解析
| Project/Area Number |
15K07360
|
|---|
| Research Institution | Shimane University |
|---|
Principal Investigator |
戒能 智宏 島根大学, 生物資源科学部, 准教授 (90541706)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | コエンザイムQ / ユビキノン / 酸化ストレス |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
コエンザイムQ10（CoQ10、ユビキノン10）は、ミトコンドリアにおける電子伝達機能の他に、脂溶性抗酸化物質としての新たな機能が注目されている物質である。分裂酵母は、ヒトと同じCoQ10を合成し、CoQ合成酵素遺伝子破壊株の生育にはシステイン（Cys）やグルタチオンなどの抗酸化物質の添加が必要であることや、CoQがsulfide-quinone oxidoreductase（Hmt2）を介してsulfideの酸化代謝に関与していることが示唆されている。昨年度の研究から、分裂酵母CoQ合成不能株では、電子伝達系の遺伝子、イオンや硫黄を含む分子種に関連するトランスポーターの遺伝子の発現に変動が見られたことから、細胞内のイオンや硫黄を含む分子種の代謝にCoQが関与していることが示唆されている。硫黄を含むアミノ酸であるシステインや、グルタチオンは抗酸化物質として知られる物質であり、CoQも抗酸化能を持つ物質である。そこで、分裂酵母CoQ欠損株やシステイン合成酵素遺伝子の破壊株を用いて酸化ストレスを与えたときの細胞内の活性酸素種（ROS）の量の測定を行ったところ、特にシステイン合成酵素遺伝子の破壊株において細胞内のROS量が顕著に増加していることが分かった。さらに、硫黄代謝経路に関する遺伝子破壊株のスクリーニングからCoQ欠損株と似た表現型を示す遺伝子破壊株を得た。また、分裂酵母からCoQを抽出して、HPLCで酸化型と還元型のCoQ10を分離して検出することが出来た。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
コエンザイムQ10（CoQ10、ユビキノン10）は、生体内で合成される脂溶性の抗酸化物質である。これまで、分裂酵母のCoQ欠損による表現型はシステイン（Cys）やグルタチオンなどの抗酸化物質の添加によって部分的に相補されるため、CoQの欠損によって低下した抗酸化能力がCysやグルタチオンの添加によって回復していると考えられてきた。しかしながら、CoQ 欠損によって細胞内でどのような変化が起きているかを調べられたことはなく、詳細は不明であったが、CoQの欠損が電子伝達系の遺伝子や多数のイオンや硫黄関連物質のトランスポーターの遺伝子発現が増加していることから含硫アミノ酸であるシステインに着目した。分裂酵母のシステイン合成酵素遺伝子の欠損株は、CoQ欠損株と比べて細胞内のROS量が顕著に増加していることを明らかにした。また、多数の硫黄代謝経路に関する遺伝子破壊株のスクリーニングからCoQ欠損株と似た表現型を示す新たな遺伝子破壊株を得た。
|
| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究で、分裂酵母のCoQ欠損によって影響を受ける代謝系のうち、含硫黄化合物の代謝系に着目し、システイン合成酵素遺伝子の欠損は細胞内の酸化還元バランスが著しく変化していることを見出した。また、CoQ欠損株とよく似た表現型を示す破壊株も取得したので、遺伝子の機能性の解明を進める。細胞内の抗酸化には、様々な抗酸化物質、抗酸化酵素が関与しているため、CoQも含めそれらがどの程度細胞の抗酸化に関与しているかの解析も行っていく。また、種々の酸化ストレスによる細胞内の活性酸素種（ROS）の量の変化の測定や、分裂酵母からの還元型CoQの抽出方法の検討を行う。
|
| Causes of Carryover |
当初予定していた、プラスチック器具や消耗品の支出が低く抑えられたことにより残金が発生した。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
繰り越した研究費については、次年度の試薬、プラスチック器具や消耗品等に充当する予定である。
|
Research Products
(17 results)
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
[Presentation] Breeding of recombinant fission yeast for high production of Coenzyme Q102016
Author(s)
D. Moriyama, T. Kaino, K. Hosono, M. Fujii, R. Yanai, K. Yajima, Y. Ikenaka, J. Hasegawa, M. Washida, H. Nanba, M. Kawamukai
Organizer
The Fifth International Conference on Cofactors (ICC-05) and Active Enzyme Molecule 2016 (AEM 2016)
Place of Presentation
Kurobe Unazuki International Hall Selene (Toyama)
Year and Date
2016-09-04 – 2016-09-08
Int'l Joint Research
-
