2017 Fiscal Year Research-status Report
タンパク質異常凝集形成阻害を目指した未利用海藻からの成分同定と分子機構の解明
| Project/Area Number |
17K07308
|
|---|
| Research Institution | Tottori University |
|---|
Principal Investigator |
八木 寿梓 鳥取大学, 工学研究科, 助教 (10432494)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | アミロイド線維 / 海藻 / 蛋白質異常凝集検出装置 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
タンパク質の凝集は、その実験の困難さと不必要性からあまり着目されてこなかった。しかし、この十数年でタンパク質の凝集がさまざまな疾患の発症原因となり得ることが明らかになってから、その研究の重要性は増している。特に、加齢に伴い発症するアルツハイマー病等を含む難治性疾患や、II型糖尿病等を含む生活習慣病にはアミロイド線維と呼ばれるタンパク質の異常凝集が組織に沈着する場合がある。一度沈着した凝集物の除去は難しく、また、除去しても症状が緩和されにくいことも分かってきた。特に、難治性疾患に対する根治的な治療方法は開発されておらず、いかに疾患を発症させないかということが重要な課題となっている。本研究課題では、タンパク質の異常凝集形成を抑制・阻害することが将来的な疾患の発症予防につながると考えており、その阻害方法として日本に存在する資源から発見し、その作用機序の詳細を調べて貢献することを目指している。平成29年度は、その資源として日本に生育し、食用としてあまり流通していない海藻に着目して海藻抽出液の有用性を調べた。得られた実績として、海藻には緑藻、紅藻、褐藻の３種に分類されるが、褐藻から新たに数種類の海藻にタンパク質異常凝集形成を阻害する効果があることを見出した。新たに見出した褐藻の１種は、ごく一部の地域で食用として使われていることからその安全性が保証されやすい。また、魚や貝類の藻場造成で使用される海藻からも比較的に阻害効果が認められる効果が得られた。さらに、２種類の海藻抽出液を混合した試料の方がそれぞれ単独で使用するよりも阻害効果が高く、相乗的な効果が認められた。平成30年度は、これらの海藻を中心にモデルタンパク質との作用機序や、より効果的な抽出液の調製方法を確立し詳細な知見を得る予定である。
|
| 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年度は、食用ではない未利用の海藻からタンパク質の異常凝集形成を阻害する効果を見出すことを当該研究計画とした。実施結果から、数種類の海藻がタンパク質異常凝集形成を阻害する有用成分を有していることがわかった。しかしながら、当初の予想では、もう少し多くの種類の海藻が得られると期待したがそれに至らなかった。平成30年度も引き続き鳥取県に生育する海藻を採集し、その有用性を評価する。他方、新規に獲得した一部の地域で食用して利用されている海藻やその類似種においては、比較的にタンパク質異常凝集抑制効果が高く、また、完全な非食の海藻ではないために、安全性評価等の基準を考えると今後の応用展開が期待できる。海藻抽出液には、高分子から低分子まで多くの化合物を含んでいる。そのため、タンパク質異常凝集に対するより効果的な抽出液を調製するための検討等を試みている。その一つとして、従来法で調製した海藻抽出液に対して加水分解処理を行い、その処理時間に応じてタンパク質の異常凝集抑制効果を調べたところ、処理時間に応じてその効果は異なることがわかった。現在、クロマトグラフィー等を駆使して海藻抽出液の何が変化したのかを調べている。別の視点として、これまではそれぞれの海藻が有する成分がタンパク質の異常凝集形成に対してどう影響を及ぼすかを調べてきたが、比較的に効果が認められた海藻の抽出液を混合することにより、より阻害効果を発揮しないかを予想し、実施した。その結果、全ての組み合わせが相乗的な阻害効果を示さなかったが、興味深いことに一部の海藻の組み合わせではそれぞれ単独よりも高い阻害効果を示した。現在その混合比率等を検討し、最適化を試みている。以上の平成29年度の実施内容と進捗状況から、概ね研究が進んでいると評価した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度は、タンパク質の異常凝集形成阻害効果を有する新規海藻の獲得と一部海藻抽出液の調製方法を検討し、阻害効果の加水分解処理時間依存性や海藻抽出液混合による相乗効果などの成果が得られた。より詳細な知見を得るためにクロマトグラフィー等を行なっているが、まだ明らかに結果は得られていない。平成30年度の推進方策の一つとして、より詳細な海藻抽出液の成分の同定を試みる。しかしながら、所属研究室や大学の共同利用機器施設の設備だけでは十分な解析ができないために、他大学等の施設の利用を考慮して遂行するつもりである。また、他の推進方策として海藻抽出液の調製方法の最適化である。海藻には単年生と多年生がある。今回、得られた海藻は多年生に分類され3-5年生育する。生育年数と海藻成分の含有率は異なると考えられるため、生育年数に応じた海藻を採取し、それぞれの海藻抽出液を調製してその効果を評価する。違いが生じれば成分解析を試みる。また、海藻抽出液の調製方法としても、海藻にストレスを加える方法も検討する。ストレス応答は海藻問わず、さまざまな代謝物を産生する。海藻に対してもストレス負荷により特定の成分の割合の変化が期待できるために、その最適なストレス方法を検討する。以上のことを遂行することで、タンパク質異常凝集形成阻害効果の高い海藻抽出液の調製方法の確立を目指す。海藻成分の抽出だけを考慮すると有機溶媒を用いた方法が考えられる。植物等から発見されているタンパク質異常凝集形成阻害物質の多くは有機溶媒で抽出された脂溶性の化合物が多い。これらの問題点は、その化合物の溶解度である。in vitroの実験で有効な成分でも、生体を意識した時にその有効濃度が問題となる。さまざまな海藻抽出液の調製方法を検討するが、水溶性に重点をおき、将来的な応用展開を視野に入れながら、平成30年度の研究計画を実施する。
|
| Causes of Carryover |
（理由）
当該年度の計画の一つで、未利用の海藻を採集し、それらの中からタンパク質異常凝集形成を阻害する成分を有する海藻を選別することを目的としていた。結果として、有用海藻の獲得には成功し、当該研究の実施内容は遂行された。しかしながら、未利用の海藻は自生しているものであるため、その年の気候や環境に影響される。平成29年度に採集できた海藻の量が少なく、その処理や実験に必要な試薬等の費用が次年度に繰越すことになった。
（使用計画）
今後の推進方策でも記載しているが、平成30年度も引き続き未利用あるいは食用としての利用が少ない海藻の採集・有用性の評価を行うため、繰り越した研究費はこれらの実施費用として使用する。
|
