D-アミノ酸による細胞内代謝調節機構と細胞増殖制御

• 研究課題/領域番号: 22K19408
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分48:生体の構造と機能およびその関連分野
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 笹部 潤平 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (10398612)
• 研究期間 (年度): 2022-06-30 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2023年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: D-アミノ酸 / キラリティ / 細胞増殖 / 代謝調節

研究開始時の研究の概要

生命活動にはアミノ酸の構造選択性があり、L-アミノ酸が利用されることが知られている。しかし、多くの生命で、D-アミノ酸が実際にはマイノリティーながら存在することが明らかとなり、このことが多様な生命機能を調節している可能性が浮上してきた。これまで哺乳類の細胞内エネルギー代謝ではL-アミノ酸のみが利用されると考えられてきたが、予備的な検討においてD-アミノ酸が細胞増殖に必須な細胞内代謝を調節することを発見した。そこで、本研究ではD-アミノ酸が細胞内エネルギー代謝に及ぼす分子機構を明らかにするとともに、個体レベルで癌細胞増殖抑制作用の有無を検討する。

研究成果の概要

D-アミノ酸のうち、D-セリンはL-セリンによるミトコンドリア内の一炭素代謝を抑制することにより、細胞増殖を抑えることを明らかにした。神経発達において、セリンの代謝はL-セリン合成からD-セリンに切り替わる時期に神経細胞では細胞増殖能を失うことから、このようなセリンの光学異性体の切り替えは、神経の機能的成熟と関連していることが考えられた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

神経成熟には、増殖や分化から神経伝達へ機能的な変化があるが、それに伴って細胞内のセリン代謝がどのように変化するかこれまで知られていなかった。本研究の達成により、セリン代謝がL-からD-へと変化することが、神経機能に応じた代謝の変化であることが判明し、神経の代謝と機能を繋ぐ理解が深まることが予想される。