コエンザイムQが関与するシステイン代謝における酸化ストレス制御機構の解析

• 研究課題/領域番号: 15K07360
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用微生物学
• 研究機関: 島根大学
• 研究代表者: 戒能 智宏 島根大学, 生物資源科学部, 准教授 (90541706)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2015年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: Coenzyme Q / ubiquinone / cysteine / コエンザイムQ / ユビキノン / 酸化ストレス

研究成果の概要

分裂酵母（S. pombe）のコエンザイムQ10の欠損株の生育には、システイン（Cys）やグルタチオンなどの抗酸化物質の添加が必要であるが、CoQ欠損が遺伝子発現に及ぼす影響は明らかにはされていない。そこで、CoQ合成不能株の遺伝子発現をマイクロアレイを用いて調べたところ、イオンや硫黄を含む分子種に関連するトランスポーターの遺伝子に発現の増加が見られた。また、システイン合成酵素遺伝子破壊株は、過酸化水素やパラコートに対して強い感受性を示し細胞内の活性酸素種（ROS）量が顕著に増加していた。

研究成果

• [雑誌論文] Schizosaccharomyces japonicus has low levels of CoQ10 synthesis, respiration deficiency, and efficient ethanol production at high temperature. (2018)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Kaino, Kai Tonoko, Shiomi Mochizuki, Yuriko Takashima, Makoto Kawamukai
  • 雑誌名: Biosci. Biotechnol. Biochem. 巻: 82 号: 6 ページ: 1031-1042
  • DOI: 10.1080/09168451.2017.1401914
  • 査読あり
• [雑誌論文] Urea enhances cell lysis of Schizosaccharomyces pombe ura4 mutants. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kohei Nishino, Misaki Kushima, Tomohiro Kaino, Yasuhiro Matsuo, Makoto Kawamukai
  • 雑誌名: Biosci. Biotechnol. Biochem. 巻: 81 号: 7 ページ: 1444-1451
  • DOI: 10.1080/09168451.2017.1303360
  • NAID: 120006819049
  • 査読あり
• [雑誌論文] コエンザイムQ10増産技術の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 戒能智宏、川向 誠
  • 雑誌名: BIO INDUSTRY 巻: 34(5) ページ: 63-71
• [雑誌論文] Cloning and characterization of decaprenyl diphosphate synthase from three different fungi (2017)
  • 著者名/発表者名: Moriyama D. +, Kaino T. +, Yajima K., Yanai R., Ikenaka Y., Hasegawa J., Washida M., Nanba H., Kawamukai M.
  • 雑誌名: Appl. Microbiol. Biotechnol. 巻: 101 号: 4 ページ: 1559-1571
  • DOI: 10.1007/s00253-016-7963-0
  • NAID: 120006819047
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Label-free Chemical Imaging of Fungal Spore Walls by Raman Microscopy and Multivariate Curve Resolution Analysis (2016)
  • 著者名/発表者名: Hemanth Noothalapati, Takahiro Sasaki, Tomohiro Kaino, Makoto Kawamukai, Masahiro Ando, Hiro-o Hamaguchi, and Tatsuyuki Yamamoto
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1 ページ: 27789-27789
  • DOI: 10.1038/srep27789
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Vacuolar amino acid transporters upregulated by exogenous proline and involved in cellular localization of proline in <i>Saccharomyces cerevisiae</i> (2016)
  • 著者名/発表者名: Ikuhisa Nishida, Daisuke Watanabe, Tsolmonbaatar A, Tomohiro Kaino, Iwao Ohtsu, Hiroshi Takagi
  • 雑誌名: The Journal of General and Applied Microbiology 巻: 62 号: 3 ページ: 132-139
  • DOI: 10.2323/jgam.2016.01.005
  • NAID: 130005164753
  • ISSN: 0022-1260, 1349-8037
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proline accumulation protects Saccharomyces cerevisiae cells in the stationary phase from ethanol stress by reducing reactive oxygen species levels. (2016)
  • 著者名/発表者名: Takagi H, Taguchi J, Kaino T.
  • 雑誌名: Yeast. 巻: 1 号: 8 ページ: 1-1
  • DOI: 10.1002/yea.3154
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ヒトにとっても身近なコエンザイムQ10 (2015)
  • 著者名/発表者名: 戒能智宏
  • 雑誌名: 生物工学会誌 巻: 93 (5) ページ: 295-295
• [雑誌論文] Production of CoQ10 in fission yeast by expression of genes responsible for CoQ10 biosyntheis. (2015)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Moriyama, Kouji Hosono, Makoto Fujii, Motohisa Washida, Hirokazu Nanba, Tomohiro Kaino, Makoto Kawamukai
  • 雑誌名: Biosci. Biotechnol. Biochem. 巻: on line 号: 6 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1080/09168451.2015.1006573
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 分裂酵母S. japonicusのCoQ完全欠損株の作製とその表現型 (2018)
  • 著者名/発表者名: 渡子 開，望月汐美，戒能智宏，川向 誠
  • 学会等名: 日本農芸化学会中四国支部第50回記念講演会（例会）
• [学会発表] 分裂酵母S. pombeのCoQ欠損株と種々の破壊株の酸化ストレス感受性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 戒能智宏，竹内佳奈，川向 誠
  • 学会等名: 日本農芸化学会中四国支部第50回記念講演会（例会）
• [学会発表] コエンザイムQ10の生合成に関わる新しい遺伝子の発見と機能解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 西田郁久、大森夕貴、柳井良太、松尾安浩、戒能智宏、川向 誠
  • 学会等名: 日本農芸化学会2018年度大会（名古屋）
• [学会発表] 分裂酵母S. japonicusのCoQ生合成酵素遺伝子の相補試験及び基質化合物の添加による合成量への影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 渡子 開、望月 汐美、戒能 智宏、川向 誠
  • 学会等名: 日本農芸化学会2017年度大会
  • 発表場所: 京都女子大学
  • 年月日: 2017-03-20
• [学会発表] 分裂酵母(S.pombe)のCoQ欠損株における基質化合物の添加により蓄積する中間体物質のLC-MSを用いた解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松本早代、柳井良太、赤井華子、西野耕平、戒能智宏、川向 誠
  • 学会等名: 第14回日本コエンザイムQ協会研究会
  • 発表場所: 東京工科大学片柳研究所棟
  • 年月日: 2017-02-07
• [学会発表] 分裂酵母Schizosaccharomyces japonicusの種々の培養条件における生育とCoQ生合成能への影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 渡子 開、望月汐美、戒能智宏、川向 誠
  • 学会等名: 第14回日本コエンザイムQ協会研究会
  • 発表場所: 東京工科大学片柳研究所棟
  • 年月日: 2017-02-07
• [学会発表] Identification of coenzyme Q produced in various natural yeasts (2017)
  • 著者名/発表者名: Jomkwan Jumpathong, Ikuhisa Nishida, Kouhei Nishino, Yasuhiro Matsuo, Tomohiro Kaino, Makoto Kawamukai
  • 学会等名: 日本農芸化学会中四国支部第47回講演会（例会）
  • 発表場所: 島根大学松江キャンパス
  • 年月日: 2017-01-28
• [学会発表] Cell lysis induced in Schizosaccharomyces pombe ura4 mutants (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Nishino, M. Kushima, T. Kaino, Y. Matsuo and M. Kawamukai
  • 学会等名: The 9th International Fission Yeast Meeting (Pombe2017)
  • 国際学会
• [学会発表] A Raman imaging study on living single-celled microorganisms (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Yamamoto, A. Kaneko, S. Enokizu, H. Noothalapati, M. Kawamukai, T. Kaino, T. Ishikawa, Y. Tanaka, M. Ando, and H. Hamaguchi
  • 学会等名: th International Taiwan Symposium on Raman Spectroscopy (TISRS 2017) and Taiwan Association of Raman Spectroscopy (TARS) Summer Camp
  • 国際学会
• [学会発表] 新規なコエンザイムQ生合成遺伝子の発見 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西田郁久、大森夕貴、柳井良太、松尾安浩、戒能智宏、川向 誠
  • 学会等名: 第27回イソプレノイド研究会例会
• [学会発表] Investigation of coenzyme Q species in naturally isolated yeasts (2017)
  • 著者名/発表者名: J. Jumpathong，I. Nishida，K. Nishino， Y. Matsuo，T. Kaino，M. Kawamukai
  • 学会等名: 2017年度日本農芸化学会関西・中四国・西日本支部合同大阪大会
• [学会発表] コエンザイム Q10 の生合成に関わる新規因子の発見 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西田郁久、柳井良太、松尾安浩、戒能智宏、川向誠
  • 学会等名: 2017年度日本農芸化学会関西・中四国・西日本支部合同大阪大会
• [学会発表] CoQ生合成変異体で蓄積する中間物質の同定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松本早代、柳井良太、戒能智宏、川向 誠
  • 学会等名: 第35回Yeast Work Shop
• [学会発表] CoQ生合成に関与する新しい遺伝子の発見 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西田郁久、大森夕貴、柳井良太、松尾安浩、戒能智宏、川向 誠
  • 学会等名: 第35回Yeast Work Shop
• [学会発表] 幾つかの抗酸化剤のγ-シクロデキストリン包接体が分裂酵母の生育に与える影響のラマン分光法による評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山本達之、岩﨑啓太、西田達郎、五十嵐良、戒能智宏、寺尾啓二、中田大介、生田直子、安藤正浩、濵口宏夫、川向誠、ヘマンス ヌータラパティ
  • 学会等名: 第15回医用分光学研究会年会
• [学会発表] Schizosaccharomyces japonicusはCoQ10合成能が低く、呼吸欠損で、エタノール生産性が良い (2017)
  • 著者名/発表者名: 戒能智宏、渡子 開、望月汐美、高島百合子、川向 誠
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会（ConBio2017）、第40回日本分子生物学会年会
• [学会発表] In vivo chemical imaging of sporulation process in fission yeast cells by confocal Raman microscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: Enokidzu S., Iwasaki K., Uemura S., Noothalapati H., Kaino T., Kawamukai M., Yamamoto T.
  • 学会等名: 14th Annual Meeting of the Japan Association of Medical Spectroscopy/Japan-Taiwan Medical Spectroscopy International Symposium
  • 発表場所: Awaji Yumebutai International Conference Center (Hyogo)
  • 年月日: 2016-12-04
  • 国際学会
• [学会発表] 分裂酵母でのコエンザイムQ10合成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 戒能智宏、西田郁久、横見和誠、松尾安浩、川向 誠
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2016-12-02
• [学会発表] コエンザイムQ10を高生産する分裂酵母の育種を目指したスクリーニング (2016)
  • 著者名/発表者名: 高田将伍、柳井良太、大森夕貴、渡子 開、松本早代、西田郁久、戒能智宏、川向 誠
  • 学会等名: 第34回Yeast Workshop
  • 発表場所: 島根大学松江キャンパス
  • 年月日: 2016-11-05
• [学会発表] 分裂酵母S. japonicusのCoQ生合成能と合成量に影響を及ぼす物質 (2016)
  • 著者名/発表者名: 渡子開、望月汐美、戒能智宏、川向 誠
  • 学会等名: 第34回Yeast Workshop
  • 発表場所: 島根大学松江キャンパス
  • 年月日: 2016-11-05
• [学会発表] 分裂酵母のCoQ合成における基質とCoQ欠損株が蓄積する中間体の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 戒能智宏、柳井良太、赤井華子、西野耕平、川向 誠
  • 学会等名: 第26回イソプレノイド研究会例会
  • 発表場所: 長崎県立大学シーボルトキャンパス
  • 年月日: 2016-09-20
• [学会発表] 分裂酵母S. japonicusのCoQ生合成能と呼吸欠損 (2016)
  • 著者名/発表者名: 渡子 開，望月汐美，戒能智宏，川向 誠
  • 学会等名: 2016年度日本農芸化学会中四国支部大会（第46回講演会）
  • 発表場所: 高知大学朝倉キャンパス
  • 年月日: 2016-09-16
• [学会発表] Schizosaccharomyces japonicus is respiration defective due to lack of CoQ synthesis (2016)
  • 著者名/発表者名: Kaino T., Mochizuki S., Tonoko K., Kawamukai M.
  • 学会等名: 14th International Congress on Yeasts (ICY14)
  • 発表場所: Awaji Yumebutai International Conference Center (Hyogo)
  • 年月日: 2016-09-11
  • 国際学会
• [学会発表] Breeding of recombinant fission yeast for high production of Coenzyme Q10 (2016)
  • 著者名/発表者名: D. Moriyama, T. Kaino, K. Hosono, M. Fujii, R. Yanai, K. Yajima, Y. Ikenaka, J. Hasegawa, M. Washida, H. Nanba, M. Kawamukai
  • 学会等名: The Fifth International Conference on Cofactors (ICC-05) and Active Enzyme Molecule 2016 (AEM 2016)
  • 発表場所: Kurobe Unazuki International Hall Selene (Toyama)
  • 年月日: 2016-09-04
  • 国際学会
• [学会発表] Visualizing fungal cell and spore wall architecture by Raman microscopy and multivariate curve resolution analysis (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Noothalapati, T. Sasaki, T. Kaino, M. Kawamukai, M. Ando, H. Hamaguchi and T. Yamamoto
  • 学会等名: The Fourth Taiwan International Symposium on Raman Spectroscopy (TISRS2016)
  • 発表場所: Center for Condensed Matter Sciences (Taiwan)
  • 年月日: 2016-06-29
  • 国際学会
• [学会発表] 酵母由来デカプレニル二リン酸合成酵素の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 森山大輔、戒能智宏、矢島麗嘉、柳井良太、池中康裕、長谷川淳三、鷲田元久、難波弘憲、川向 誠
  • 学会等名: 日本農芸化学会2016年度大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2016-03-29
• [学会発表] コエンザイムQ10の生合成と微生物生産 (2016)
  • 著者名/発表者名: 川向 誠、戒能智宏
  • 学会等名: 日本農芸化学会2016年度大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2016-03-29
• [学会発表] 分裂酵母におけるCoQ生合成酵素遺伝子破壊株が蓄積する中間体の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 柳井良太、赤井華子、西野耕平、戒能智宏、川向 誠
  • 学会等名: 第13回日本コエンザイムQ協会研究会
  • 発表場所: 東京工科大学片柳研究所棟
  • 年月日: 2016-02-02
• [学会発表] コエンザイムQ10生合成酵素Ppt1の変異体解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大森夕貴、戒能智宏、川向 誠
  • 学会等名: 日本農芸化学会中四国支部第44回講演会（例会）
  • 発表場所: 岡山県立大学
  • 年月日: 2016-01-23
• [学会発表] A raman spectroscopic study on the spore formation process of fission yeast at starvation state (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Yamamoto, T. Sasaki, H. Noothalapati, T. Kaino, M. Kawamukai, and H. Hamaguchi
  • 学会等名: The 2015 international chemical congress of pacific basin societies (Pacifichem)
  • 発表場所: Honolulu
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] 分裂酵母のCoQ欠損が引き起こす表現型とシステイン代謝の関係 (2015)
  • 著者名/発表者名: 戒能智宏、竹内佳奈、古田奈々、川向 誠
  • 学会等名: BMB2015 第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会合同大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2015-12-03
• [学会発表] S. japonicusのコエンザイムQ合成不能による呼吸欠損 (2015)
  • 著者名/発表者名: 望月汐美、戒能智宏、川向 誠
  • 学会等名: BMB2015 第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会合同大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2015-12-03
• [学会発表] 飢餓状態の分裂酵母の胞子形成過程における細胞壁と胞子壁の分子動態に関するラマン分光法による観察 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山本達之、ヘマンス・ヌータラパティ、佐々木貴大、戒能智宏、川向 誠、安藤正浩、濵口宏夫
  • 学会等名: 第13回医用分光学研究会
  • 発表場所: グランドヒル市ヶ谷
  • 年月日: 2015-12-03
• [学会発表] 分裂酵母coq5破壊株で蓄積する中間体物質のLC-MSを用いた解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 柳井良太、松本早代、赤井華子、西野耕平、戒能智宏、川向 誠
  • 学会等名: 第33回 YEAST WORKSHOP
  • 発表場所: せとうち児島ホテル
  • 年月日: 2015-11-13
• [学会発表] 分裂酵母におけるコエンザイムQの機能～欠損株の性質と抗酸化～ (2015)
  • 著者名/発表者名: 戒能智宏
  • 学会等名: 日本農芸化学会中四国支部創立15周年記念第20回若手研究者シンポジウム 「若手研究者による農芸化学の将来の展望」
  • 発表場所: 島根大学生物資源科学部1号館
  • 年月日: 2015-10-17
  • 招待講演
• [学会発表] 分裂酵母coq5破壊株において蓄積する2つの中間体の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 柳井良太、赤井華子、西野耕平、戒能智宏、川向 誠
  • 学会等名: 日本農芸化学会2015年度中四国・西日本支部合同大会 中四国支部第43回講演会
  • 発表場所: 愛媛大学農学部
  • 年月日: 2015-09-18
• [学会発表] CoQ欠損が引き起こす分裂酵母の表現型とシステイン代謝の関係 (2015)
  • 著者名/発表者名: 戒能智宏、竹内佳奈、古田奈々、川向 誠
  • 学会等名: 第25回イソプレノイド研究会例会
  • 発表場所: 東北大学 片平さくらホール
  • 年月日: 2015-09-14
• [学会発表] CoQ and respiration in Schizosaccharomyces japonicus (2015)
  • 著者名/発表者名: Shiomi Mochizuki, Tomohiro Kaino, Makoto Kawamukai
  • 学会等名: Pombe 2015 (8th International Fission Yeast Meeting)
  • 発表場所: 神戸 生田神社
  • 年月日: 2015-06-23
  • 国際学会
• [学会発表] 分裂酵母におけるcoq5破壊株が蓄積する中間体の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 柳井良太、赤井華子、西野耕平、戒能智宏、川向 誠
  • 学会等名: 第56回日本生化学会中国・四国支部例会
  • 発表場所: 島根大学松江キャンパス
  • 年月日: 2015-05-29
• [図書] 酵母菌・麹菌・乳酸菌の産業応用展開（酵母によるコエンザイム Q10 の生産（第5章）） (2018)
  • 著者名/発表者名: 戒能智宏、川向 誠
  • 総ページ数: 264
  • 出版者: シーエムシー出版
  • ISBN: 9784781313177
• [図書] コエンザイムQ10の基礎と応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 戒能智宏、川向 誠（分担執筆）
  • 総ページ数: 24
  • 出版者: 丸善プラネット
• [備考] 島根大学生物資源科学部 応用微生物学研究室
  • URL: http://yoshiki.life.shimane-u.ac.jp