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

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15K07360
• 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
• キーワード: コエンザイムQ / ユビキノン / 酸化ストレス

研究実績の概要

コエンザイムQ10（CoQ10、ユビキノン10）は、ミトコンドリアにおける電子伝達機能の他に、脂溶性抗酸化物質としての新たな機能が注目されている物質である。分裂酵母は、ヒトと同じCoQ10を合成し、CoQ合成酵素遺伝子破壊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ことや、CoQがsulfide-quinone oxidoreductase（Hmt2）を介してsulfideの酸化代謝に関与していることが示唆されている。分裂酵母CoQ欠損株やシステイン合成酵素遺伝子の破壊株を用いて酸化ストレスを与えたときの細胞内の活性酸素種（ROS）の量の測定を行ったところ、特にシステイン合成酵素遺伝子の破壊株において細胞内のROS量が顕著に増加していることが示唆されるデータを得た。そこで、分裂酵母のCoQ欠損株と種々の遺伝子破壊株を用いて，酸化ストレス感受性とROSの発生を比較した。
分裂酵母Cys合成酵素遺伝子（cys1a）破壊株では、過酸化水素やパラコートに対して強い感受性を示し、特にパラコートで処理した時に細胞内のROSが顕著に増加していた。一方、グルタチオン合成に関与するgcs1の破壊株では，CoQ欠損株よりも過酸化水素に対して強い感受性を示しROSの発生も確認できたが、パラコート処理では感受性を示すもののROSの増加は観察されなかった。また、様々な酸化ストレス感受性株を用いて、細胞内の還元型CoQ10の抽出溶媒の検討、抽出条件の検討を行い、野生株と比較して還元型CoQ10の比率が変動していることが示唆された株があった。

研究成果

• [雑誌論文] Schizosaccharomyces japonicus has low levels of CoQ10 synthesis, respiration deficiency, and efficient ethanol production (2018)
  • 著者名/発表者名: Kaino Tomohiro、Tonoko Kai、Mochizuki Shiomi、Takashima Yuriko、Kawamukai Makoto
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 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: Nishino Kohei、Kushima Misaki、Kaino Tomohiro、Matsuo Yasuhiro、Kawamukai Makoto
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 巻: 81 ページ: 1444～1451
  • DOI: 10.1080/09168451.2017.1303360
  • 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
• [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] 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
• [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（pp40-47）
  • 出版者: シーエムシー出版
  • ISBN: 978-4-7813-1317-7
• [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