2017 Fiscal Year Research-status Report
Application of BirA enzyme-labeling methods for the discovery of health food ingredients to prevent muscle atrophy
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17K01847
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
上田 修司 神戸大学, 農学研究科, 助教 (50379400)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | BioID2 / 筋肉 / ヒートショック蛋白質 / HSPBs / 国際情報交換 / 動物性食品 / 健康食品成分 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高齢者の骨格筋では、筋原線維蛋白質の変性、異化促進、運動神経の脱落などが生じ、分化能の低下、筋線維タイプの遷移異常が起こり、筋力及び筋肉量が低下する。持続的な筋力トレーニング(運動負荷)は、蛋白質の同化を促進し、筋力・筋肉量の改善が期待される。高齢者においても運動負荷による筋力低下の予防効果が広く知られているが、一方で効果的な筋萎縮予防の実践には、過度な運動負荷による高齢者の身体への負担も懸念される。
本課題では、大腸菌ビオチン修飾酵素のビオチンリガーゼ変異体(BirA)を用いたBioID酵素標識法技術を基盤に、筋肉増加に関わるインスリン様増殖因子(IGF-I)及びヒートショック蛋白質(HSPBs)を介した細胞内シグナル伝達分子の探索を進め、高齢者の筋力減退予防に有益な動物性食品の新たな健康機能性の開発を目指している。
本年度は、運動負荷に伴う筋細胞のシグナル伝達におけるHSPBsの機能解析として、(1) HSPBsへの活性化シグナル伝達の解明に向けた自作の細胞伸展装置の最適化、スケールアップ化を図った。また、BioID酵素標識法の感度向上に向けて、(2) A. aeolicus (超好熱性真正細菌)のBirAを用いたBioID2酵素標識法の導入を図り、複数のHSPBのアイソフォーム間の相互作用蛋白質の差異について検討を行った。筋細胞におけるIGF-I受容体の下流のシグナル伝達の解析として、(3) IGF-I刺激依存的なRhoファミリー低分子量G蛋白質の新規結合蛋白質のSte20 like kinase (SLK)のRhoA結合ドメインの探索を行った。また、筋萎縮予防に有益な健康食品成分の探索に向けて、(4) 動物性食品に多く含まれるペプチド成分の分析を行った。
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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
当初の研究計画どおり、自作の細胞伸展装置による筋細胞株を一定速度で進展収縮刺激を加えることができる実験系を構築することができた。また、研究計画に従って、HSPB sのBioID2酵素標識法を立ち上げることができ、既知の結合蛋白質のビオチン化の検証を行った。また、BioID2酵素標識法を用いたHSPBのアイソフォーム間の相互作用蛋白質の差異について、nonoLC/MS/MSによる網羅的な解析を行い、各HSPBsに結合する蛋白質の同定に成功した。IGF-Iによる筋萎縮の抑制機構の解析では、BioID酵素標識法で明らかになったRhoAの新たな結合蛋白質であるSLKについて、in vitro蛋白質結合実験により、SLKのRhoA結合領域を絞ることができた。また、筋萎縮予防に有益な健康食品成分の探索では、効果が期待できる動物性食品に含まれるペプチド成分に関するデータの蓄積を行った。
これらの成果より、酵素標識法の開発は着実に進んでおり、本研究課題は、おおむね順調に進展していると判断される。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度内に同定できたHSPBの結合蛋白質の数は、当初想定していた数にまで及ばなかったため、BioID2酵素標識法の高感度検出に向けた新たな分析法の開発に着手し、次年度以降の分析の効率化を図る計画である。また、BioID2酵素標識法で解析するHSPBのアイソフォームの種類を増やし、筋萎縮の予防に効果的なHSPBsの包括的な理解を図る予定である。IGF-Iによる筋萎縮抑制の解明については、研究計画に従って、最終的な結論を纏めることを優先的に進め、生じた研究の余力を筋萎縮予防に有益な健康食品成分の探索に活かす計画である。
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| Causes of Carryover |
年度末の業務が立て込んでいたため、僅かな金額で、研究計画への影響がない理由から、試薬の購入の一部を先送りしたため、次年度に使用額が生じた。
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