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2015 Fiscal Year Annual Research Report

新規ビタミンK合成酵素UBIAD1の骨特異的欠損マウスの作出と生理的意義の解明

Research Project

Project/Area Number 26860047
Research InstitutionSuzuka University of Medical Science

Principal Investigator

廣田 佳久  鈴鹿医療科学大学, 薬学部, 助手 (70724277)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2016-03-31
KeywordsビタミンK / UBIAD1 / 骨代謝 / 骨特異的遺伝子欠損マウス / タンパク質構造解析
Outline of Annual Research Achievements

ヒトが主に食事から摂取するビタミンKはphylloquinone(PK)であるが、体内の組織中に存在するビタミンKの大部分はmenaquinone-4(MK-4)である。これまでに我々は、PKを摂取後、小腸で側鎖が切断され側鎖を持たないmenadione(MD)となり、各組織中でUbiA prenyltransferase domain containing 1(UBIAD1)によってMK-4へ変換されることを科学的に証明した。本研究では、ビタミンKの標的組織である骨に対するUBIAD1の生理的機能を明らかにする目的で、骨特異的なUbiad1遺伝子欠損マウスを作出し詳細な表現型解析を行うとともに、Ubiad1遺伝子の欠損に伴うMK-4生合成の破綻に起因する骨芽細胞および破骨細胞の発生・形態異常などを解析した。
これまでに我々は、骨芽細胞に特異的に発現するosterix(osx)プロモーターの下流にCreを発現するosx-Creマウスを用いて、骨芽細胞特異的なUbiad1遺伝子ノックアウト(Ubiad1-cKO)マウスの作出に成功した。作出したUbiad1-cKOマウスは、体長や体重が野生型と比較して、著しく低値を示した。現在、摘出骨の組織標本を作製しオステオカルシンなどの骨関連タンパク質の蛍光免疫染色など骨形態計測を行っている。また、Ubiad1-cKOマウスの作出中にUBIAD1タンパク質の機能解析を合わせて行った。UBIAD1の酵素反応特性を検討した結果、pH8.5~9.0の塩基性条件下、0.1 mM以上のDTT存在下においてMK-4合成活性が最も高いことが分かった。そこで、UBIAD1の相同性解析を行った結果、UBIAD1には種を超えて高度に保存された領域が4ヶ所存在することが明らかとなった。さらに、UBIAD1の点変異解析からコレステロールの合成量およびUBIAD1タンパク質の細胞内局在が変化する変異体を見い出した。本研究から、骨に対するUBIAD1の役割やUBIAD1タンパク質の構造機能的特徴の一端を明らかにした。

  • Research Products

    (8 results)

All 2016 2015

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (5 results)

  • [Journal Article] Synthetic Small Molecules Derived from Natural Vitamin K Homologues that Induce Selective Neuronal Differentiation of Neuronal Progenitor Cells.2015

    • Author(s)
      Suhara Y, Hirota Y, Hanada N, Nishina S, Eguchi S, Sakane R, Nakagawa K, Wada A, Takahashi K, Tokiwa H, Okano T.
    • Journal Title

      J Med Chem.

      Volume: 58 Pages: 7088-7092

    • DOI

      10.1021/acs.jmedchem.5b00999.

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Physiological role of vitamin K2 converting enzyme UBIAD1.2015

    • Author(s)
      Hirota Y
    • Journal Title

      Research reports of Suzuka University of Medical Science

      Volume: 22 Pages: 1-17

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] ユビキノン生合成に関与する酵素UbiAスーパーファミリーの結晶構造解析2015

    • Author(s)
      廣田佳久, 野田誠司, 西田恵里, 北村幸大, 原田均, 須原義智, 岡野登志夫
    • Journal Title

      ビタミン誌

      Volume: 89 Pages: 579-582

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] ビタミンK変換酵素UBIAD1タンパク質の機能解析2016

    • Author(s)
      廣田佳久,中川公恵,須原義智,岡野登志夫
    • Organizer
      第136回日本薬学会年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2016-03-26 – 2016-03-29
  • [Presentation] PKCシグナル伝達経路の活性化を介してPARP-1はビタミンK2変換酵素UBIAD1遺伝子を正に制御する2015

    • Author(s)
      廣田佳久,中川公恵,渡辺雅人,須原義智,岡野登志夫
    • Organizer
      第88回 日本分子生物学会・日本生化学会合同大会
    • Place of Presentation
      神戸ポートアイランド
    • Year and Date
      2015-12-01 – 2015-12-04
  • [Presentation] PKCシグナル伝達経路の活性化を介してPARP-1はビタミンK2合成酵素UBIAD1遺伝子を正に制御する2015

    • Author(s)
      廣田佳久,中川公恵,渡辺雅人,須原義智,岡野登志夫
    • Organizer
      フォーラム2015:衛生薬学・環境トキシコロジー
    • Place of Presentation
      神戸学院大学 ポートアイランドキャンパス
    • Year and Date
      2015-09-17 – 2015-09-17
  • [Presentation] ビタミンK2変換酵素UBIAD1の発現制御機構の解析2015

    • Author(s)
      廣田佳久、中川公恵、柴原貴哉、坂晋、里見佳子、原田均、大西志保、川西正祐、岡野登志夫
    • Organizer
      第61回 日本薬学会東海支部大会
    • Place of Presentation
      名古屋市立大学薬学部
    • Year and Date
      2015-07-04 – 2015-07-04
  • [Presentation] PKC活性化剤PMAはビタミンK変換酵素UBIAD1遺伝子を正に制御する2015

    • Author(s)
      廣田佳久,中川公恵,渡辺雅人,須原義智,岡野登志夫
    • Organizer
      第67回 日本ビタミン学会
    • Place of Presentation
      奈良県新公会堂
    • Year and Date
      2015-06-05 – 2015-06-06

URL: 

Published: 2017-01-06  

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