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2017 年度 実績報告書

酵母全遺伝子スクリーニングによる食品成分標的遺伝子の同定とその発現調節機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 17H03818
研究機関岡山大学

研究代表者

中村 宜督  岡山大学, 環境生命科学研究科, 教授 (60324381)

研究分担者 守屋 央朗  岡山大学, 異分野融合先端研究コア, 准教授 (60500808)
佐藤 あやの  岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (40303002)
中村 俊之  岡山大学, 環境生命科学研究科, 助教 (90706988)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード食品 / 出芽酵母 / 分子生物学 / 遺伝子 / 生化学 / イソチオシアネート / 求電子性
研究実績の概要

本研究では、機能性食品成分が遺伝子発現ネットワークに及ぼす影響の統合的理解を目標として、出芽酵母の遺伝子綱引き法(gTOW法)を用いた新たな評価モデル系を構築し、出芽酵母の全遺伝子を過剰発現させた酵母に対する機能性食品成分の影響を明らかにする。本年度の成果を以下に示す
1) 出芽酵母の全遺伝子を網羅した過剰発現株の作成に成功した。続いて、benzyl isothiocyanate(BITC)の細胞増殖阻害作用に抵抗性を賦与する遺伝子として、15遺伝子を同定した。各遺伝子を過剰発現する形質転換体をそれぞれ新たに作成して、BITC耐性をスポットアッセイにより確認した結果、15のうち12株がコントロールと比較して有意に高い細胞生存率を示した。
2) ヒト大腸がん細胞株(HCT-116)を用いて、同定したBITC耐性遺伝子のヒトホモログのレトロ・レンチウィルスを介した過剰発現安定細胞株を樹立した。
3) 細胞生存・増殖に重要なtarget of rapamycin(TOR)経路がITC耐性機構に寄与することが示唆されたため、ほ乳類でmTOR活性の調節に関与するphosphatidylinositol 3-kinase(PI3K)及びAktのリン酸化へのBITCの効果を検討した。その結果、BITCはそれぞれのリン酸化を増強した。PI3K阻害剤はBITCの細胞増殖抑制作用、アポトーシス誘導作用を増強するだけでなく、オートファジー関連分子の活性化やp62依存的なNrf2活性化を抑制した。PI3K阻害剤はBITCが誘導する薬剤耐性機構を阻害することで、BITCの抗がん作用を増強することが示唆された。
4) BITCの新たな機能としてアルコールの解毒に関わるaldehyde dehydrogenaseの誘導作用を、求電子性食品成分である緑茶カテキンやフラボノイド代謝物の新規生理活性を見出した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

平成29年度の交付申請書に記載した計画のうち、1)出芽酵母の全遺伝子を網羅した過剰発現株の作成、2)15のBITC耐性遺伝子候補の同定、3)同定したBITC耐性遺伝子のヒトホモログのレトロ・レンチウィルスを介した過剰発現安定細胞株の樹立、4)求電子性食品成分の新規生理活性の発見などの成果を得ている。

今後の研究の推進方策

平成30年度は次の二点を中心に進める。
1)前年度に終えたスクリーニングにより同定された全ての遺伝子について、酵母における耐性機能を証明し、妥当性の証明を完了する。動原体構成因子MTW1ヒトホモログ(Mis12)のBITCによる遺伝子発現調節機構を解析し、細胞内局在の変化(GFP-tagged vector導入)をライブイメージング観察する。さらにイメージサイトメーターを用いた細胞周期解析を行い、BITCによる細胞周期調節・アポトーシス誘導へのMis12の寄与を証明にする。
2)ヒトにおいても耐性を付与する遺伝子が食品成分の直接的な標的になりうるか検証する。抗食品成分修飾タンパク質抗体を用いた免疫化学的解析などで検討するが、培養細胞を用いた解析が困難な場合は大腸菌などの発現システムを用いて組換えタンパク質を調製し、セルフリーの条件下で付加可能なアミノ酸残基を同定する。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 5件、 査読あり 6件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Physiological relevance of covalent protein modification by dietary isothiocyanates2018

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Toshiyuki、Abe-Kanoh Naomi、Nakamura Yoshimasa
    • 雑誌名

      J Clin Biochem Nutr

      巻: 62 ページ: 11~19

    • DOI

      10.3164/jcbn.17-91

    • 査読あり
  • [雑誌論文] (-)-Epigallocatechin-3-gallate inhibits human angiotensin-converting enzyme activity through an autoxidation-dependent mechanism2017

    • 著者名/発表者名
      Liu Zhe、Nakashima Sayaka、Nakamura Toshiyuki、Munemasa Shintaro、Murata Yoshiyuki、Nakamura Yoshimasa
    • 雑誌名

      J Biochem Mol Toxicol

      巻: 31 ページ: e21932~e21932

    • DOI

      10.1002/jbt.21932

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Inhibition of phosphatidylinositide 3-kinase ameliorates antiproliferation by benzyl isothiocyanate in human colon cancer cells2017

    • 著者名/発表者名
      Liu Xiaoyang、Takano Chiaki、Shimizu Tomomi、Yokobe Shintaro、Abe-Kanoh Naomi、Zhu Beiwei、Nakamura Toshiyuki、Munemasa Shintaro、Murata Yoshiyuki、Nakamura Yoshimasa
    • 雑誌名

      Biochem Biophys Res Commun

      巻: 491 ページ: 209~216

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2017.07.078

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Benzyl isothiocyanate ameliorates acetaldehyde-induced cytotoxicity by enhancing aldehyde dehydrogenase activity in murine hepatoma Hepa1c1c7 cells2017

    • 著者名/発表者名
      Liu Yujia、Yamanaka Momoko、Abe-Kanoh Naomi、Liu Xiaoyang、Zhu Beiwei、Munemasa Shintaro、Nakamura Toshiyuki、Murata Yoshiyuki、Nakamura Yoshimasa
    • 雑誌名

      Food Chem Toxicol

      巻: 108 ページ: 305~313

    • DOI

      10.1016/j.fct.2017.08.016

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 3,4-Dihydroxyphenylacetic acid is a potential aldehyde dehydrogenase inducer in murine hepatoma Hepa1c1c7 cells2017

    • 著者名/発表者名
      Liu Yujia、Kurita Ayuki、Nakashima Sayaka、Zhu Beiwei、Munemasa Shintaro、Nakamura Toshiyuki、Murata Yoshiyuki、Nakamura Yoshimasa
    • 雑誌名

      Biosci Biotechnol Biochem

      巻: 81 ページ: 1978~1983

    • DOI

      10.1080/09168451.2017.1361809

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Inhibition of phosphatidylinositide 3-kinase impairs the benzyl isothiocyanate-induced accumulation of autophagic molecules and Nrf2 in human colon cancer cells2017

    • 著者名/発表者名
      Liu Xiaoyang、Abe-Kanoh Naomi、Liu Yujia、Zhu Beiwei、Munemasa Shintaro、Nakamura Toshiyuki、Murata Yoshiyuki、Nakamura Yoshimasa
    • 雑誌名

      Biosci Biotechnol Biochem

      巻: 81 ページ: 2212~2215

    • DOI

      10.1080/09168451.2017.1374830

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] ベンジルイソチオシアネートの脂肪蓄積抑制作用とその分子機構2018

    • 著者名/発表者名
      佐々木郁実,Liang Ying,竹田有希,中村俊之,宗正晋太郎,村田芳行,中村宜督
    • 学会等名
      日本農芸化学会中四国支部第50回記念講演会
  • [学会発表] Benzyl isothiocyanate enhances glucose uptake and lipid accumulation via PI3K/Akt signaling pathway in 3T3-L1 adipocytes2018

    • 著者名/発表者名
      Ying Liang,佐々木郁実,竹田有希,中村俊之,宗正信太郎,村田芳行, 中村宜督
    • 学会等名
      日本農芸化学会中四国支部第50回記念講演会
  • [学会発表] Methyl-β-cyclodextrin potentaited the BITC-induced anti-cancer effect through modulation of the PI3K/PDK1/Akt pathway in human colorectal cancer cells2018

    • 著者名/発表者名
      Qifu Yang, 中村 俊之, 宗正 晋太郎, 村田 芳行, 中村 宜督
    • 学会等名
      日本農芸化学会中四国支部第50回記念講演会
  • [学会発表] Phenolic acid catabolites are predominant biologically active compounds derived from quercetin glycosides2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshimasa Nakamura
    • 学会等名
      8th International Conference on Polyphenols and Health (ICPH2017)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] フラボノイド配糖体代謝物の生体防御賦活作用2017

    • 著者名/発表者名
      中村宜督
    • 学会等名
      日本農芸化学会中四国支部第48回講演会シンポジウム「生物資源を活用した応用研究」
    • 招待講演
  • [学会発表] ベンジルイソチオシアネートの脂肪蓄積抑制作用とその分子機構2017

    • 著者名/発表者名
      佐々木郁実、Liang Ying、竹田有希、中村俊之、宗正晋太郎、村田芳行、中村宜督
    • 学会等名
      フードサイエンスフォーラム第23 回学術集会
  • [学会発表] Molecular mechanisms underlying aldehyde dehydrogenase induction by phenolic acid catabolites of quercetin glycosides2017

    • 著者名/発表者名
      Yujia Liu, Ayuki Kurita, Sayaka Nakashima, Shintaro Munemasa, Toshiyuki Nakamura, Yoshiyuki Murata, Yoshimasa Nakamura
    • 学会等名
      日本農芸化学会 2017年度関西・中四国・西日本支部合同大会
  • [学会発表] A link between benzyl isothiocyanate-induced autophagy and Nrf2/Keap1 regulation in human colon cancer cells2017

    • 著者名/発表者名
      Xiaoyang Liu, Naomi Abe-Kanoh, Yujia Liu, Shintaro Munemasa, Toshiyuki Nakamura, Yoshiyuki Murata, Yoshimasa Nakamura
    • 学会等名
      日本農芸化学会 2017年度関西・中四国・西日本支部合同大会
  • [図書] Visual栄養学テキスト食べ物と健康 I 食品学総論 食品の成分と機能 2章 食品の機能 1-3 脂質2017

    • 著者名/発表者名
      中村宜督
    • 総ページ数
      11
    • 出版者
      中山書店
    • ISBN
      978-4-521-74287-8

URL: 

公開日: 2018-12-17  

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