Studies on enzymes concerned with the reductive metabolism of carotenoids in fish

2018 Fiscal Year Annual Research 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 – 2019-03-31
• 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、その同定がすでに行われている。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。
前年度までの実験から、アスタキサンチンの還元的代謝に関与する酵素における、基質特異性に関する情報を得ることが必要と考えられた。アスタキサンチンにはβ-ヨノン環の3、3’位に存在する水酸基に関連し、（3S, 3'S）（3S, 3'R）、（3R, 3'R）の三種の立体異性体が存在する。そこで、アスタキサンチンのこれらの三種の立体異性体を、それぞれ単独の色素源として試料に添加し、ヒメダカに投与した。飼育実験終了後、前年度までに確立した分析手法により、魚体のカロテノイド組成を分析し、総カロテノイド量、および黄色系キサントフィルと赤色系キサントフィルの存在比を求めることにより、アスタキサンチン各異性体の転換効率を調べた。