魚類の還元的カロテノイド代謝に関わる新奇酵素の探索

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K14982
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 岡田 茂 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (00224014)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: カロテノイド / 魚類 / 代謝 / 還元 / 酸化

Outline of Annual Research Achievements

魚類の体色発現に関与している代表的な色素であるカロテノイドには、様々な分子種が存在する。それらの代謝メカニズムは魚種により異なり、海水魚の多くは酸化的代謝を行うのに対し、ティラピアやアユ等の淡水魚には、還元的な代謝を行うものが存在する。カロテノイドの酸化的代謝に関与する酵素遺伝子については、細菌や植物においてその同定が行われている。しかし、カロテノイドの還元的代謝経路に関与する酵素に関する情報は、ほぼ皆無に等しい。そこで本研究では、魚類における還元的カロテノイド変換に関与する酵素遺伝子を単離・同定し、魚類における還元的カロテノイド代謝を分子レベルで解明するとともに、新規反応メカニズムを有する酵素に関する基礎的知見を得ることを目的とする。
魚類の各組織に存在するキサントフィル類は、一部の例外を除いては脂肪酸エステルとして存在する。異なる脂肪酸分子種とエステル結合した単一のキサントフィルの分子種は、各種クロマトグラフで異なる挙動をするため、当該キサントフィルの分子種が、どの様に代謝されたか解析するための分析が難しい。そこで今年度はキサントフィル類脂肪酸エステルを、遊離型キサントフィルに酵素処理により変換した後、高速液体クロマトグラフィーにより解析する、迅速分析システムを確立した。これにより魚体に存在する、カロテン類から最も代謝が進んだアスタキサンチンまでの各種カロテノイドの分離、分析が可能となった。一方、ティラピアのゲノム情報からカロテノイド代謝に関連する酵素遺伝子の探索を試みたが、今までのところ当該遺伝子は得られていない。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

ティラピアに異なるカロテノイド源を投与することで、酸化型および還元型のカロテノイド代謝を行う試験魚の作成を試みたものの、当該供試魚が得ることができなった。そのため当初計画していたRNA発現解析を、次年度に延期せざるを得なかった。

Strategy for Future Research Activity

ティラピア以外にも淡水魚のメダカ類は、カロテノイド類の構成成分としてツナキサンチンを有していることが、既往研究により明らかになっている。メダカ類はティラピア類よりも小型で飼育も容易である。また、メダカ類もティラピア同様、ゲノム情報が公開されており、カロテノイド代謝関連酵素遺伝子の探索が、比較的容易と考えられる。そこで次年度は、試験魚の魚種を変更することも検討している。メダカを用いる場合は体サイズが小さいことから、組織別のカロテノイド代謝解析は行わず、魚体全体を用いたRNA発現解析により候補遺伝子の絞り込みを行う予定である。

Causes of Carryover

ティラピアに異なるカロテノイド源を投与することで、酸化型および還元型のカロテノイド代謝を行う試験魚の作成を試みたものの、当該供試魚が得ることができなった。そのため当初平成28年度に計画していたRNA発現解析を、次年度に行うこととし、その必要経費を繰り越す必要があった。

Expenditure Plan for Carryover Budget

使用魚種の変更等により、カロテノイド代謝に関与する遺伝子候補を特定し得る供試魚を作成次第、RNA発現解析を行い、当該繰越額を充当する予定である。