生物におけるホウ素の新機能の検証－ビタミンB6代謝に対するホウ酸の役割－

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K19160
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 三輪 京子 北海道大学, 地球環境科学研究院, 准教授 (50570587)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2021-03-31
• Keywords: ホウ素 / 必須元素 / ビタミンB6 / 酵母 / シロイヌナズナ

Outline of Annual Research Achievements

必須元素とは、生物のライフサイクルを完結させるために欠くことのできない元素を指す。ホウ素は植物の微量必須元素であり、植物細胞壁のペクチン質多糖を架橋する。近年、動物など植物細胞壁ペクチンをもたない生物においてもホウ素の有用性が報告されてきている。ホウ素の未知の生理機能があることが示唆されるが、植物細胞壁以外のホウ素の生理機能は明らかにされていない。
先行研究において、高濃度のホウ酸が植物（シロイヌナズナ）においてビタミンB6欠乏障害を緩和する現象を見出した。本研究では、本現象の解明を通じて、生物に普遍的なホウ素の役割の解明を目指した。
本年度はホウ酸の効果の普遍性を明らかにするため、酵母（Saccharomyces cerevisiae）における成長に対するホウ酸の効果の検証を進めた。高濃度ホウ酸がビタミンB6欠乏障害を緩和する現象が酵母で観察されるかを明らかにするため、野生型酵母とビタミンB6合成酵素欠損酵母（snz1株）を対象として、異なるホウ酸濃度条件における成長比較を主に進めた。
液体培地での成長試験では、ビタミンB6を含まない最少培地（SD培地）ではsnz1においてホウ酸添加区（2 mM）では無添加区と比較して、濁度の立ち上がりの時間が短くなる傾向が観察された。しかし、複数回の試験を実施したものの、必ずしも再現されず、現象の確定には至らなかった。ビタミンB6を含まない最少完全培地（SC培地）を用いたところ、野生型とsnz1ともに濁度の最終到達点がホウ酸添加区（2 mM）で無添加区と比較して上昇する傾向が観察された。この結果は、酵母の成長、定常期での分裂停止にホウ酸が影響する可能性を示唆するものである。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本年度は酵母の成長に対するホウ酸の効果の検証を進めた。培地条件やホウ酸濃度などの培養条件を検討し、異なるホウ酸濃度での野生型とビタミンB6合成酵素欠損株（snz1株）での比較を進めた。当初、最少培地（SD培地）を用いた試験では再現性のある結果が得られなかったものの、最少完全培地（SC培地）を用いたところ、野生型とsnz1株双方において、ホウ酸添加区での最終到達濁度が上昇することが観察された。ホウ酸が酵母の成長に効果をもつ可能性を示唆する結果を得ることができた。
酵母でのホウ酸の効果が観察されたことから、酵母の実験を最優先にする方針をとったため、植物の検証は次年度に行う方針とした。

Strategy for Future Research Activity

計画に従い、以下の実験を進める。
(1)ビタミンB6合成が低下したシロイヌナズナ変異株における高濃度ホウ酸による生育抑制の回復の分子機構を解明するため、野生型株およびビタミンB6合成変異体植物を用いて、植物体内のビタミンB6量の蓄積量の測定を行い、ビタミンB6合成への影響を明らかにする。並行して、(2)酵母の成長に対するホウ酸の効果の検証を固形培地および液体培地で引き続き進める。

Causes of Carryover

本年度は酵母の成長に対するホウ酸の効果の検証を実施し、違いが認められる傾向が見えてきた。そこで、酵母での実験を最優先する方針をとり、シロイヌナズナでの検証は次年度に行う方針とした。また、情報収集のため学会参加を計画していたが、研究遂行を優先したため次年度使用額が生じた。研究推進のため、短時間の研究補助者の雇用を計画している。