2018 Fiscal Year Annual Research Report
Identification and characterization of phytochemical-targeted genes using a genome wide yeast screening system
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17H03818
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
中村 宜督 岡山大学, 環境生命科学研究科, 教授 (60324381)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
守屋 央朗 岡山大学, 異分野融合先端研究コア, 准教授 (60500808)
佐藤 あやの 岡山大学, ヘルスシステム統合科学研究科, 准教授 (40303002)
中村 俊之 岡山大学, 環境生命科学研究科, 助教 (90706988)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 食品 / 出芽酵母 / 分子生物学 / 遺伝子 / 生化学 / イソチオシアネート / 求電子性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、機能性食品成分が遺伝子発現ネットワークに及ぼす影響の統合的理解を目標として、出芽酵母の遺伝子綱引き法（gTOW法）を用いた新たな評価モデル系を構築し、出芽酵母の全遺伝子を過剰発現させた酵母に対する機能性食品成分の影響を明らかにすることで、標的遺伝子を同定する。また、同定した遺伝子を発現過剰・抑制したヒト培養細胞を用いて、その表現系に対する影響を検討し、修飾される遺伝子発現制御ネットワークのヒトにおける役割を明らかにする。本年度の成果を以下に示す。
1) BITC耐性遺伝子として同定したMTW1のヒトホモログであるMis12の安定過剰発現細胞株（ヒト大腸がんHCT-116細胞）を昨年樹立したが、この細胞株がコントロール株と比べてBITCに対する高い抵抗性を示すこと、またsiRNAによるMis12ノックダウンによりBITCに対する感受性が高まることを観察した。また、HCT-116細胞（野生株）へのBITC処理によりMis12タンパク質発現が低下する一方で、Mis12 mRNA発現には影響を与えないこと、BITCによるMis12タンパク質のリン酸化及びユビキチン化が亢進することを見出した。このことからBITCは翻訳後修飾を介してMis12の発現を調節し、細胞周期を調節することが示唆された。
2) 生体膜構造に必須の構成成分であるコレステロールがBITC耐性機構の調節に重要な役割を果たすことを見出した。細胞膜コレステロール量を減少させる薬剤メチル-β-シクロデキストリン（MβCD）のBITCが誘導する細胞増殖抑制作用に与える影響を調査した結果、MβCDはBITCの細胞増殖抑制作用を増強するだけでなく、細胞生存に寄与するAktのリン酸化を抑制し、その結果としてアポトーシス誘導を亢進した。この結果から、細胞膜コレステロールの除去はBITCが誘導する細胞生存機構を撹乱し、BITCの抗がん作用を増強することが示唆された。
3) BITCの新たな機能として脂肪細胞の分化抑制による脂質蓄積抑制作用を明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成29年度の成果についてまとめた投稿中の論文の掲載が遅れている以外は順調であり、平成30年度の交付申請書に記載した計画のうち、１）MTW1ヒトホモログ（Mis12）のBITCによる発現調節と翻訳後修飾の関与の解明、２）BITCによる細胞周期調節・アポトーシス誘導へのMis12の寄与の証明、３）BITCの生理活性を調節する因子としてのコレステロールの同定、４）BITCの新規生理活性（脂肪代謝調節作用）の発見などの成果を得ている。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度は次の三点を中心に進める。a) 機能性食品成分耐性遺伝子の同定：スクリーニングにより同定された全ての遺伝子について、酵母における耐性機能を証明し、妥当性の証明を完了する。Mis12以外の機能性食品成分耐性遺伝子について、変異細胞株の作成と機能解析を行う。
b) 機能性食品成分耐性遺伝子ヒトホモログの機能解析：MTW1ヒトホモログ（Mis12）のBITCによる翻訳後修飾機構の解析を行い、BITCによる細胞周期調節・アポトーシス誘導へのそれぞれの寄与を証明する。ヒトにおいても耐性を付与する遺伝子が食品成分の直接的な標的になりうるか検証する。大腸菌発現システムを用いて組換えタンパク質を調製し、セルフリーの条件下で付加可能なアミノ酸残基を同定する。
c) 類似化合物の標的候補遺伝子スクリーニング：BITC耐性遺伝子の特異性を確かめる目的で、構造類縁体であるallyl ITCやsulforaphaneなどの他のITC類の耐性遺伝子をスクリーニングし、構造活性相関を考察する。
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