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2018 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, ヘルスシステム統合科学研究科, 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ことで、標的遺伝子を同定する。また、同定した遺伝子を発現過剰・抑制したヒト培養細胞を用いて、その表現系に対する影響を検討し、修飾される遺伝子発現制御ネットワークのヒトにおける役割を明らかにする。本年度の成果を以下に示す。
1) BITC耐性遺伝子として同定したMTW1のヒトホモログであるMis12の安定過剰発現細胞株(ヒト大腸がんHCT-116細胞)を昨年樹立したが、この細胞株がコントロール株と比べてBITCに対する高い抵抗性を示すこと、またsiRNAによるMis12ノックダウンによりBITCに対する感受性が高まることを観察した。また、HCT-116細胞(野生株)へのBITC処理によりMis12タンパク質発現が低下する一方で、Mis12 mRNA発現には影響を与えないこと、BITCによるMis12タンパク質のリン酸化及びユビキチン化が亢進することを見出した。このことからBITCは翻訳後修飾を介してMis12の発現を調節し、細胞周期を調節することが示唆された。
2) 生体膜構造に必須の構成成分であるコレステロールがBITC耐性機構の調節に重要な役割を果たすことを見出した。細胞膜コレステロール量を減少させる薬剤メチル-β-シクロデキストリン(MβCD)のBITCが誘導する細胞増殖抑制作用に与える影響を調査した結果、MβCDはBITCの細胞増殖抑制作用を増強するだけでなく、細胞生存に寄与するAktのリン酸化を抑制し、その結果としてアポトーシス誘導を亢進した。この結果から、細胞膜コレステロールの除去はBITCが誘導する細胞生存機構を撹乱し、BITCの抗がん作用を増強することが示唆された。
3) BITCの新たな機能として脂肪細胞の分化抑制による脂質蓄積抑制作用を明らかにした。

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年度の成果についてまとめた投稿中の論文の掲載が遅れている以外は順調であり、平成30年度の交付申請書に記載した計画のうち、1)MTW1ヒトホモログ(Mis12)のBITCによる発現調節と翻訳後修飾の関与の解明、2)BITCによる細胞周期調節・アポトーシス誘導へのMis12の寄与の証明、3)BITCの生理活性を調節する因子としてのコレステロールの同定、4)BITCの新規生理活性(脂肪代謝調節作用)の発見などの成果を得ている。

今後の研究の推進方策

令和元年度は次の三点を中心に進める。a) 機能性食品成分耐性遺伝子の同定: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。Mis12以外の機能性食品成分耐性遺伝子について、変異細胞株の作成と機能解析を行う。
b) 機能性食品成分耐性遺伝子ヒトホモログの機能解析:MTW1ヒトホモログ(Mis12)のBITCによる翻訳後修飾機構の解析を行い、BITCによる細胞周期調節・アポトーシス誘導へのそれぞれの寄与を証明する。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。大腸菌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。
c) 類似化合物の標的候補遺伝子スクリーニング:BITC耐性遺伝子の特異性を確かめる目的で、構造類縁体であるallyl ITCやsulforaphaneなどの他のITC類の耐性遺伝子をスクリーニングし、構造活性相関を考察する。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 4件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] Dalian Polytechnic University(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      Dalian Polytechnic University
  • [雑誌論文] Covalent Modification of Phosphatidylethanolamine by Benzyl Isothiocyanate and the Resultant Generation of Ethanolamine Adduct as Its Metabolite2019

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Toshiyuki、Hirakawa Miho、Nakamura Yoshimasa、Ishisaka Akari、Kitamoto Noritoshi、Murakami Akira、Kato Yoji
    • 雑誌名

      Chemical Research in Toxicology

      巻: 32 ページ: 638~644

    • DOI

      10.1021/acs.chemrestox.8b00331

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Benzyl isothiocyanate attenuates the hydrogen peroxide-induced interleukin-13 expression through glutathione S-transferase P induction in T lymphocytic leukemia cells2018

    • 著者名/発表者名
      Tang Yue、Naito Sho、Abe-Kanoh Naomi、Ogawa Seiji、Yamaguchi Shu、Zhu Beiwei、Murata Yoshiyuki、Nakamura Yoshimasa
    • 雑誌名

      Journal of Biochemical and Molecular Toxicology

      巻: 32 ページ: e22054

    • DOI

      10.1002/jbt.22054

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Lycii fructus extract ameliorates hydrogen peroxide-induced cytotoxicity through indirect antioxidant action2018

    • 著者名/発表者名
      Xu Wensi、Saiki Shunya、Myojin Takumi、Liu Yujia、Zhu Beiwei、Murata Yoshiyuki、Ashida Hitoshi、Tsunenaga Makoto、Nakamura Yoshimasa
    • 雑誌名

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      巻: 82 ページ: 1812~1820

    • DOI

      10.1080/09168451.2018.1487274

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Phenethyl isothiocyanate activates leptin signaling and decreases food intake2018

    • 著者名/発表者名
      Yagi Miho、Nakatsuji Yukiko、Maeda Ayumi、Ota Hiroki、Kamikubo Ryosuke、Miyoshi Noriyuki、Nakamura Yoshimasa、Akagawa Mitsugu
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 13 ページ: e0206748

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0206748

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Benzyl isothiocyanate ameliorates lipid accumulation in 3T3-L1 preadipocytes during adipocyte differentiation2018

    • 著者名/発表者名
      Liang Ying、Sasaki Ikumi、Takeda Yuki、Zhu Beiwei、Munemasa Shintaro、Nakamura Toshiyuki、Murata Yoshiyuki、Nakamura Yoshimasa
    • 雑誌名

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      巻: 82 ページ: 2130~2139

    • DOI

      10.1080/09168451.2018.1514247

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Methyl-β-cyclodextrin potentiates the BITC-induced anti-cancer effect through modulation of the Akt phosphorylation in human colorectal cancer cells2018

    • 著者名/発表者名
      Yang Qifu、Miyagawa Miku、Liu Xiaoyang、Zhu Beiwei、Munemasa Shintaro、Nakamura Toshiyuki、Murata Yoshiyuki、Nakamura Yoshimasa
    • 雑誌名

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      巻: 82 ページ: 2158~2167

    • DOI

      10.1080/09168451.2018.1514249

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Flavonoid metabolism: the interaction of metabolites and gut microbiota2018

    • 著者名/発表者名
      Murota Kaeko、Nakamura Yoshimasa、Uehara Mariko
    • 雑誌名

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      巻: 82 ページ: 600~610

    • DOI

      10.1080/09168451.2018.1444467

    • 査読あり
  • [学会発表] Involvement of the phosphatidylinositide 3-kinase pathway in the resistant mechanisms against benzyl isothiocyanate in human colorectal cancer cells2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshimasa Nakamura
    • 学会等名
      Division of Agricultural and Food Chemistry, Functional Foods Session, 256th ACS National Meeting (Boston)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Chlorogenic acid ameliorates acetaldehyde-induced cytotoxicity in murine hepatoma Hepa1c1c7 cells2018

    • 著者名/発表者名
      Xu Wensi、Liu Yujia、宗正晋太郎、中村俊之、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51回講演会(山口)
  • [学会発表] 青パパイヤ蒸留抽出液の生理活性および安定性の評価2018

    • 著者名/発表者名
      中村俊之、村田芳行、中村宜督
    • 学会等名
      第23回日本フードファクター学会学術集会
  • [学会発表] 食用花に含まれる色素aureusidinの合成と生体内抗酸化作用2018

    • 著者名/発表者名
      中島清花,清田洋正,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53回講演会(高知)
  • [図書] エッセンシャル食品化学2018

    • 著者名/発表者名
      中村 宜督、榊原 啓之、室田 佳恵子
    • 総ページ数
      256
    • 出版者
      講談社
    • ISBN
      978-4-06-513341-5

URL: 

公開日: 2019-12-27  

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