アオコ毒マイクロシスチンLRの第３毒性の発見とその毒性発現機序の解明

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K07875
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: 小松 正治 鹿児島大学, 農水産獣医学域水産学系, 准教授 (30325815)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: マイクロシスチンLR / ファロイジン / OATP1B1 / OATP1B3 / 生薬 / アクテオシド / ハイポキシア / アノイキス

Outline of Annual Research Achievements

シアノバクテリアのmicrocystis属などが産生する「肝臓毒マイクロシスチンLR」に関するこれまでの研究で，有機陰イオン輸送体OATP1B1およびOATP1B3の発現の有無が毒性発現を決定づけ，さらにマイクロシスチンLRに特異的で新奇な毒性としてアノイキス抵抗性の誘導能を明らかにしている。そこで，様々な効能を示す生薬に着目し，マイクロシスチンLRの毒性抑制能を有す成分の探索，（検討項目１）ならびにアノイキス抵抗性の発現機序の詳細な解析（検討項目２）を行った。
検討項目１：マイクロシスチンLRおよびファロイジンに対して感受性を示す培養細胞のHEK293-OATP1B1またはHEK293-OATP1B3を用い，マイクロシスチンLRの毒性発現を抑制し得る生薬の探索を行った結果，キンオウシ，イワジシャ，オウレン等の生薬抽出物に効果が得られた。そこで最も高い効果を示したイワジシャの主成分であるアクテオシドを用いた解析により，アクテオシドは，OATP1B1またはOATP1B3を介したファロイジンまたはマイクロシスチンLRの細胞内輸送を阻害することにより，細胞毒性の発現を抑制した。
検討項目２：HEK293細胞のような接着細胞は，足場から剥離・浮遊するとアノイキスで死滅する運命を辿るが，胚発生の原腸陥入およびがんの転移などではアノイキス抵抗性を示す。マイクロシスチンLR曝露後に剥離・浮遊する細胞が再接着する現象，すなわちアノイキス抵抗性について，解析した結果，低酸素抵抗性を獲得していることが判明した。また，平成29年度計画の一部の解析を開始し，アノイキス抵抗性細胞からのマトリクスメタロプロテアーゼの分泌が活性化することを突き止めた。

Current Status of Research Progress

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

Reason

マイクロシスチンLRの毒性の抑制能をもつ物質の探索において，当初予定より早くヒット化合物を発見できたために，その活性成分化合物の機能評価を進めている。また，マイクロシスチンLR誘導型アノイキス抵抗性細胞の性状解析を進めるなかで，ハイポキシア抵抗性の獲得を発見した。現在，ハイポキシア抵抗性の発現に関する分子機序およびその他の性状解析を進めている。

Strategy for Future Research Activity

生薬イワジシャならびにその主成分のアクテオシドにマイクロシスチンLRの細胞毒性の抑制能が検出されたので，当初の計画を多少変更し，アクテオシドの機能発現について詳細な分子機序の解析を進める。また，マイクロシスチンLR誘導型アノイキス抵抗性細胞のハイポキシア抵抗性の発現分子機序の詳細な解析を進める。

Research Products

• [Int'l Joint Research] ドイツがん研究センター(ドイツ)
  • Country Name: GERMANY
  • Counterpart Institution: ドイツがん研究センター
• [Journal Article] Ubiquitous distribution of fluorescent protein in muscles of four species and two subspecies of eel (genus Anguilla). (2017)
  • Author(s): Aki Funahashi, Takao Itakura, Abeer A.I. Hassanin, Masaharu Komatsu, Seiichi Hayashi, Yoshio Kaminishi
  • Journal Title: Journal of Genetics Volume: 96 Pages: 127-133
  • DOI: 10.1007/s12041-017-0751-5
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Overexpression of Carboxylesterase Contributes to the Attenuation of Cyanotoxin Microcystin-LR Toxicity (2017)
  • Author(s): Shota Takumi, Tai Shimono, Satoshi Ikema, Yuki Hotta, Petros Kingstone Chigwechokha, Kazuhiro Shiozaki, Yasumasa Sugiyama, Mitsuru Hashimoto, Tatsuhiko Furukawa, Masaharu Komatsu
  • Journal Title: Comparative Biochemistry and Phyisiology part-C Volume: 194 Pages: 22-27
  • DOI: 10.1016/j.cbpc.2017.01.008.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Suppression of Neu1 sialidase delays the absorption of yolk sac in medaka (Oryzias latipes) accompanied with the accumulation of alpha 2-3 sialo-glycoproteins. (2017)
  • Author(s): Sena Ryuzono, Ryo Takase, Yuko Kamada, Takanori Ikenaga, Petros Kingstone Chigwechokha, Masaharu Komatsu, Kazuhiro Shiozaki
  • Journal Title: Biochmie Volume: 135 Pages: 63-71
  • DOI: 10.1016/j.biochi.2017.01.008.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Matrix metalloproteinase-7 inhibitory activity of lipid extract from dwarf gulper shark (Centrophorus atromarginatus) through down-regulation of gene transcription. (2017)
  • Author(s): Kazuhiro Shiozaki, Minori Yoshikawa, Saori Kiguchiya, Asami Ikeda, Yuko Kamada, Petros Kingstone Chigwechokha and Masaharu Komatsu
  • Journal Title: Journal of Functional Foods Volume: 30 Pages: 90-96
  • DOI: 10.1016/j.jff.2017.01.013
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Naringenin suppresses Edwardsiella tarda infection in GAKS cells by NanA sialidase inhibition. (2017)
  • Author(s): Sayaka Shinyoshi, Yuko Kamada, Koki Matsusaki, Petros Kingstone Chigwechokha, Supawan Tepparin, Kyosuke Araki, Masaharu Komatsu, and Kazuhiro Shiozaki
  • Journal Title: Fish and Shellfish Immunology Volume: 61 Pages: 86-92
  • DOI: 10.1016/j.fsi.2016.12.018.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] NEU3 inhibitory effect of naringin suppresses cancer cell growth by attenuation of EGFR signaling through GM3 ganglioside accumulation. (2016)
  • Author(s): Ayana Yoshinaga, Natsuki Kajiya, Kazuki Oishi, Yuko Kamada, Asami Ikeda, Petros Kingstone Chigwechokha, Toshiro Kibe, Michiko Kishida, Shosei Kishida, Masaharu Komatsu, Kazuhiro Shiozaki
  • Journal Title: European Journal of Pharmacology Volume: 782 Pages: 21-29
  • DOI: 10.1016/j.ejphar.2016.04.035.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ATP7B expression confers multidrug resistance through drug sequestration. (2016)
  • Author(s): FM Moinuddin , Yoshinari Shinsato , Masaharu Komatsu , Ryoichi Mitsuo , Kentaro Minami , Masatatsu Yamamoto , Kohichi Kawahara , Hirofumi Hirano , Kazunori Arita, Tatsuhiko Furukawa
  • Journal Title: Oncotarget Volume: 7 Pages: 22779-22790
  • DOI: 10.18632/oncotarget.8059.
• [Journal Article] Positive regulation of myoblast differentiation by medaka Neu3b sialidase through ganglioside desialylation. (2016)
  • Author(s): Kazuhiro Shiozaki, Yusuke Harasaki, Midori Fukuda, Ayana Yoshinaga, Sena Ryuzono, Petros Kingstone Chigwechokha, Masaharu Komatsu and Taeko Miyagi.
  • Journal Title: Biochimie Volume: 123 Pages: 65-72
  • DOI: 10.1016/j.biochi.2016.01.010.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Eel green fluorescent protein is associated with resistance to oxidative stress. (2016)
  • Author(s): Aki Funahashi, Masaharu Komatsu, Tatsuhiko Furukawa, Yuki Yoshizono, Hikari Yoshizono, Yasuhiro Orikawa, Shota Takumi, Kazuhiro Shiozaki, Seiichi Hayashi, Yoshio Kaminishi, Takao Itakura.
  • Journal Title: Comparative Biochemistry and Physiology-part C Volume: 181-182 Pages: 35-39
  • DOI: 10.1016/j.cbpc.2015.12.009.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Lysosomal localization of Japanese medaka (Oryzias latipes) Neu1 sialidase and its highly conserved enzymatic profiles with human. (2016)
  • Author(s): Sena Ryuzono, S., Takase, R., Kazuki Oishi, Asami Ikeda, Petros Kingstone Chigwechokha, Aki Funahashi, Masaharu Komatsu, Taeko Miyagi, Kazuhiro Shiozaki
  • Journal Title: Gene Volume: 575 Pages: 513-523
  • DOI: 10.1016/j.gene.2015.09.028.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ヒゲナガエビ頭部の有効利用と機能性 (2017)
  • Author(s): 杉山 靖正，久木野 千波，福山 智未，吉岡 涼代，山田 章二，小松 正治
  • Organizer: 日本農芸化学会
• [Presentation] アクテオシドを用いたマイクロシスチンLRおよびファロイジンの細胞毒性の抑制. (2016)
  • Author(s): 橋本 海理，青木 俊二，池田 龍二，堀田 夕貴，塩崎 一弘，古川 龍彦，内匠 正太，小松 正治
  • Organizer: 日本分子生物学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2016-11-30 – 2016-12-02
• [Presentation] 肥満の発症におよぼすガングリオシド脱シアリル化の意義 (2016)
  • Author(s): 大石一樹，宮崎未奈，小松正治，塩﨑一弘
  • Organizer: 日本分子生物学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2016-11-30 – 2016-12-02
• [Presentation] 脊椎動物モデルへの応用を目指した魚類オートファジー・リソソーム分解系における脱シアリル化機構の解明 (2016)
  • Author(s): 高瀬 諒，本田晃伸，小松正治，塩﨑一弘
  • Organizer: 日本分子生物学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2016-11-30 – 2016-12-02
• [Presentation] マイクロシスチンLRが誘導するアノイキス抵抗性細胞の低酸素応答 (2016)
  • Author(s): 堀田 夕貴，内匠 正太，橋本 海理，塩崎 一弘，池田 龍二，古川 龍彦，小松 正治
  • Organizer: 日本分子生物学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2016-11-30 – 2016-12-02
• [Presentation] 水生生物の効用と遺伝子及び生活環境 (2016)
  • Author(s): 小松正治
  • Organizer: かごしま県民大学連携講座「からだの健康を遺伝子と生活環境から考える」
  • Place of Presentation: かごしま県民交流センター（鹿児島県・鹿児島市）
  • Year and Date: 2016-09-24 – 2016-09-24
• [Presentation] ヒ素がコレステロール代謝に及ぼす影響 (2016)
  • Author(s): 内匠正太，小松正治，柳澤裕之
  • Organizer: 日本衛生学会
  • Place of Presentation: 旭川市民文化会館（北海道・旭川市）
  • Year and Date: 2016-05-11 – 2016-05-13
• [Book] 食の安全における安全な水 鹿児島大学重点領域研究「食と健康」， 鹿児島の食環境と健康食材 (2016)
  • Author(s): 小松正治
  • Total Pages: 193-205.
  • Publisher: 南方新社
• [Remarks] 鹿児島大学水産学部 食品生命科学分野 小松研究室
  • URL: https://marinechemicalbiology.jimdo.com/