2019 Fiscal Year Research-status Report
極微量しかコエンザイムQをもたない分裂酵母が示す表現型とCoQの存在意義
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18K05393
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| Research Institution | Shimane University |
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Principal Investigator |
戒能 智宏 島根大学, 学術研究院農生命科学系, 准教授 (90541706)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | コエンザイムQ / 分裂酵母 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
コエンザイムQ10（CoQ10）は、ミトコンドリアにおける電子伝達機能の他に、近年、脂質の過酸化防止機能を有する脂溶性抗酸化物質としての働きや、硫化物の代謝、ピリミジン合成への関与など、新たな機能の発見に注目が集まっている物質である。CoQが欠損すると、植物では胚性致死を示し、動物では胎生致死を示すことが報告されていることから、CoQは非常に重要な成分である。
Schizosaccharomyces属の分裂酵母のうち、S. pombeはモデル生物として広く基礎研究で使われており、私たちの研究室ではS. pombeのCoQ欠損株が、最少培地での生育遅延、酸化ストレス感受性、毒性の高い硫化水素の発生など、特徴的な表現型を示すことを明らかにしてきた。分裂酵母の中でもS. japonicusはCoQが検出されないと報告されていたが、実際にS. japonicusからCoQ抽出を行ったところ、極微量ではあるがCoQ10が検出された。そこで、CoQ量が極微量であるS. japonicusの表現型を解析した結果、最少培地では生育遅延を示さず、酸素消費量はごくわずかであった。一方、S. pombeに比べて強い酸化ストレス感受性を示し、硫化水素はほとんど発生していないなかった。
そこで、今年度は新たに作製したS. japonicusのCoQ欠損株を用いて様々な表現型を解析したところ、野生型とほぼ同じ表現型を示したことから、S. japonicusのCoQ欠損株はS. pombeとは異なる表現型を示すことが分かった。
以上の結果から、S. japonicusはCoQ量が極微量であるが、S. pombeのCoQ欠損株 とは異なる表現型を示すことが示唆された。
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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
コエンザイムQ10（CoQ10）は、ミトコンドリアにおける電子伝達機能の他に、脂溶性抗酸化物質としての働きや、硫化物の代謝、ピリミジン合成などの新たな機能の発見に注目が集まっている物質である。
モデル生物として広く使われているS. pombeに比べて、研究例の少ないS. japonicusの最大の特徴はCoQが検出されないと報告されていることであるが、実際にS. japonicusからCoQ抽出を行ったところ、極微量ではあるがCoQ10が検出された。CoQ量が大きく異なる2種類の分裂酵母S. pombeのCoQ欠損株とCoQ量が極微量であるS. japonicusの表現型を解析したところ、S. japonicusは非発酵性培地では生育せず、酸素消費量もごくわずかであった。一方、S. japonicusはS. pombeよりも強い酸化ストレス感受性を示し、ほとんど硫化水素も発生していなかった。そこで、S. japonicusのCoQ欠損株を作製し表現型を調べたところ、野生型とほぼ同じ表現型を示したことから、S. japonicusのCoQ欠損株はS. pombeとは異なる表現型を示すことが分かった。また、S. japonicusのゲノム上にはこれまでに知られているCoQ合成酵素遺伝子がほぼすべて存在しているが、CoQ量は極微量である。そこでこれまでに3つのS. japonicusのCoQ合成酵素遺伝子が機能性を有していることを明らかにしているが、その他の遺伝子の機能性を調べるために、遺伝子の単離を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究で、新たに作製したS. japonicusのCoQ欠損株を用いて、様々な表現型を解析し、野生型とほぼ同じ表現型を示すことを明らかにした。この表現型は、S. pombeのCoQ欠損株とは異なる表現型を含んでいたため、CoQが極微量ながら存在するS. japonicusの特徴を示していると考えられた。今後は、ゲノム上に存在するCoQ合成酵素遺伝子の機能性について、遺伝子を単離して、S. pombeのCoQ欠損株に導入することによってその機能性について解析を行っていく。また、S. japonicusの最大の特徴である硫化水素を発生しないという表現型について、詳細な研究を行うためにCys合成やsulfide代謝に関与する遺伝子についての解析を行っていく。
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| Causes of Carryover |
当該年度の経費は順調に使用しているが、若干の残額が発生している。無理に使用することなく、次年度の消耗品の購入に充てる予定である。
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