Xanthophyll metabolism regulating its accumulation and decomposition

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K11081
• Research Institution: Jumonji University
• Principal Investigator: 長尾 昭彦 十文字学園女子大学, 人間生活学部, 教授 (40353958)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: アポカロテナール / キサントフィル / ゼアキサンチン / 開裂 / ルテイン

Outline of Annual Research Achievements

キサントフィルの動物組織への蓄積は、摂取量、吸収、輸送に加えて代謝に依存する。このキサントフィル代謝として、末端基に結合する水酸基等の酸化的代謝と共役ポリエン鎖の開裂代謝が考えられている。本研究ではキサントフィルの体内蓄積への代謝の関わりを明らかにするため、これらの代謝の特性を解析した。
末端基の酸化的代謝には、β末端基及びε末端基に結合する水酸基の酸化反応がある。特に、β末端の酸化は不安定な中間体をへて非特異的な分解反応を起こし体内蓄積に影響する可能性がある。本研究では、哺乳動物における末端基の代謝を解析するために必要となる代謝産物の立体異性体の分別定量法を検討し、ルテインのε末端基酸化産物を他の立体異性体から分離し定量するHPLC分析条件を確立した。
キサントフィルの共役ポリエン鎖の開裂代謝については、β－カロテン 9’,10’-オキシゲナーゼ（BCO2）が関与しいる。この酵素の特性は組換え体で詳細に解析され、広範囲のカロテノイドの9’,10’位の二重結合を開裂し低分子のカルボニル化合物を生成することが明らかにされている。しかし、動物組織に発現するネイティブ酵素の活性は未だ検出されておらずその性質は未解明である。本研究ではマウス肝臓に発現するBCO2の活性の検出条件を検討しその酵素化学的性質を解析した。BCO2はミトコンドリアに局在するため、適切な界面活性剤の存在下でのみ活性が検出されることを見出した。最終年度でのBCO2反応の詳細な速度論的解析の結果、ルテインとゼアキサンチンに対する開裂活性が強く、β－クリプトキサンチンに対する活性はそれらの約8%であった。既報に反し、β－カロテンに対する開裂活性は検出されなかった。したがって、マウスに発現するBCO2はルテインやゼアキサンチンに特異的な開裂酵素であり、これらのキサントフィルの体内蓄積に大きく影響することが示唆された。