2018 Fiscal Year Research-status Report
新規複合スフィンゴ脂質の代謝システムの同定と機能解析
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18K06090
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
石橋 洋平 九州大学, 農学研究院, 助教 (90572868)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 複合スフィンゴ脂質 / ラビリンチュラ類 / グリオキシル酸 / エタノールアミン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
複合スフィンゴ脂質はスフィンゴリン脂質とスフィンゴ糖脂質の２つに大別される。そんな教科書的常識を覆す、第３のカテゴリーを創設する全く新しいスフィンゴ脂質が見つかった。エタノールアミンとグリオキシル酸がセラミドに結合した、セラミドグリオキシルエタノールアミン（CGE）の存在が明らかとなったのだ。本研究ではこの特殊なスフィンゴ脂質CGEがどのように合成され、分解されるのか、どのような機能をもつのか、そしてどのような生物がCGEをもつのか、といった謎を解明することを目指している。CGEの構成要素であるグリオキシル酸とエタノールアミンがCGEの前駆物質となると考え、CGEが見つかった生物であるラビリンチュラ類Aurantiochytrium limacinumのグリオキシル酸合成酵素遺伝子を欠損する変異株を樹立した。この欠損株の脂質組成を解析した結果、予想に反しCGEの合成量に変化は認められなかった。次いで安定同位体標識されたエタノールアミンをもちいて代謝追跡実験を行った。CGEと同様にエタノールアミンを分子内に含むホスファチジルエタノールアミンは短時間で標識されたが、CGEは長時間培養することでかろうじて標識されることが分かった。これらの結果は、当初予想していたエタノールアミンとグリオキシル酸からCGEが合成されるという仮説は誤りであることを強く示すものである。今後は、CGEの合成不全変異株のスクリーニングなどを実施し、CGE代謝経路の謎に迫っていく予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
CGEの合成経路を明らかにするために、その前駆物質であると考えられたグリオキシル酸の合成酵素を欠損する株を作製し、その寄与度を検証した。この結果、CGEの合成量には変化が認められず、グリオキシル酸がCGEの合成に利用され可能性は低いことが示された。また、代謝追跡実験の結果より、同じく前駆物質であると予想されたエタノールアミンも実際にはCGE合成に利用されないことが分かった。当初の予想とは異なる結果がでており、進捗状況としては遅れていると言わざるをえない。CGEは新規脂質であり、合成は元より分解経路も全く不明である。CGEがどのように分解されるのかを追跡するために、A. limacinumの細胞ライセートを調製し、CGE量の経時変化を観察した。この結果、時間経過とともにCGE量の減少とセラミド量の増加が認められた。この結果は、A limacinumの細胞内にはCGE分解酵素が存在すること、そしてこの酵素はCGEをセラミドと親水性頭部構造とに分解することが示された。まだこの酵素の正体は不明であるが、分解機構の一端が垣間見えたことから、進捗状況は「やや遅れている」とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
CGEが発見された生物種であるラビリンチュラ類を中心に、CGEの有無を調査した結果、CGEを持つ属と持たない属に分かれることが分かった。本実験に用いたラビリンチュラ類は全て、ゲノムが解読されたものである。今後は比較ゲノム解析を行い、CGEの有無と対応するような遺伝子をピックアップし、その欠損株や過剰発現株を作製することでCGE合成経路に迫っていく予定である。また、比較トランスクリプトーム解析も行い、CGEを合成する生物のみに見られる代謝物の解析から、CGEの前駆物質の同定を試みる。これらの実験に加え、変異導入実験を行い、CGE合成不全株のスクリーニングも並行して行うつもりである。CGEの分解酵素に関しては、蛍光や安定同位体標識CGEを現在作製中であり、試料が容易出来次第、より詳細なCGE分解機構や分解活性を指標としたCGE分解酵素の精製などを実施する予定である。
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| Causes of Carryover |
当初想定していた経路が誤りである可能性が高くなり、実験の再考を余儀なくされた。それに伴い、当初購入予定であった試薬類などの支出の計画が白紙となり、次年度使用額が発生した。現在、新たな仮説を立て、それを検証するための実験系を考案中である。次年度使用額は新たな実験計画に基づき、試薬類などの購入に利用させて頂く予定である。
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Research Products
(4 results)
