| 研究課題/領域番号 |
17KK0153
|
|---|
| 研究機関 | 名古屋大学 |
|---|
研究代表者 |
伊藤 智和 名古屋大学, 生命農学研究科, 講師 (90584970)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2018 – 2020
|
| キーワード | ビタミンB6 / ピリドキサールリン酸 / ピリドキシンリン酸 / アミノ酸 |
|---|
| 研究実績の概要 |
YggS/PROSCタンパク質は、ほぼ全ての生物に高度に保存されるピリドキサールリン酸（PLP）結合タンパク質である。その欠損・変異は様々な生物でアミノ酸やビタミンB6代謝を中心とした代謝系に多岐にわたる影響を及ぼすことが明らかとなりつつあり、ヒトにおける当該タンパク質(PROSC)の変異は、ビタミンB6依存性てんかんを引き起こすことが明らかとなっている。
当該タンパク質ファミリーの分子機能や、この欠損・変異が引き起こす多岐にわたるフェノタイプの分子メカニズムを、大腸菌を用いて詳細に検証した。具体的には、大腸菌YggS欠損株が示す、ピリドキシン(PN) 感受性、ピリドキシンリン酸(PNP)高蓄積、ホモセリン感受性、セリンヒドロキシメチルトランスフェラーゼ(GlyA)とYggS二重欠損株の合成致死性に着目し、解析を行った。
PN存在下で培養したyggS欠損株が高濃度のValを菌体内に蓄積することを見出し、PN感受性がVal毒性に起因することを見出した。また、PN添加がyggS欠損株における菌体内PNPレベルのさらなる上昇を誘導することを明らかとした。PNPレベルと菌体内Valレベルの相関を見出し、菌体内に異常蓄積したPNPがValの高蓄積を誘導することを明らかとした。ホモセリンもまた、yggS欠損株に対しPNPレベルの上昇をもたらすこと、これがThr合成系フラックスの撹乱を介し、Ile/Val代謝を撹乱することを明らかとした (Ito et al. 2019, AEM.00430-19)。 GlyA yggS二重欠損株の詳細を解析し、同株のC１代謝が顕著に影響を受けることを明らかとした。yggS欠損株に高濃度蓄積したPNPがグリシン開裂系(GCV)を阻害することを突き止めた。
|
| 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
大腸菌yggS欠損株は、ピリドキシンリン酸(PNP)を高蓄積する。また、特定条件下でピリドキシン(PN)やホモセリンに感受性を示すことがわかっている。また、セリンヒドロキシメチルトランスフェラーゼ(GlyA)とYggS二重欠損株が合成致死性を示すことが報告されていた。
PN存在下で培養したyggS欠損株が高濃度のValを菌体内に蓄積することを見出し、PN感受性がVal毒性に起因することを見出した。また、PN添加がyggS欠損株における菌体内PNPレベルのさらなる上昇を誘導することを明らかとした。PNPレベルと菌体内Valレベルの相関を見出し、菌体内に異常蓄積したPNPがValの高蓄積を誘導することを明らかとした。さらに、ホモセリンの添加もまた、yggS欠損株に対し、PNPレベルの上昇をもたらすこと、これがThr合成系フラックスの撹乱を介し、Ile/Val代謝を撹乱することを明らかとした (Ito et al. 2019, AEM.00430-19)。 GlyA yggS二重欠損株の詳細を解析し、同株のC１代謝が顕著に影響を受けていることを明らかとした。この要因を詳細に検証したところ、yggS欠損株において高濃度蓄積したPNPがグリシン開裂系(GCV)を阻害していることを突き止めた。以上の結果は、yggS欠損株で認められるフェノタイプの多くが、菌体内に蓄積するPNPに起因する可能性を示唆し、新たな知見を得た。
|
| 今後の研究の推進方策 |
yggS 欠損株にPNPが蓄積する要因を詳細に検証する目的で、ビタミンB6代謝系（合成系およびサルベージ経路）の網羅的変異株の作成が進行中である。本タンパク質ファミリーが、どのようにビタミンB6代謝・恒常性に関与するのか、そのメカニズムを明らかとすることで、本タンパク質ファミリーの分子機能同定に資する情報を所得することを目指す。また、PNPの異常蓄積が、様々な生物で認められる本タンパク質ファミリーの変異によって引き起こされるフェノタイプを説明できる可能性がある。例えば、ヒトのPROSC変異を有する患者ではGCVや芳香族アミノ酸脱炭酸酵素の機能不全が示唆されるが、これがPNPによるこれら酵素の阻害に起因する可能性もある。PNPの恒常性維持に本ファミリータンパク質がどのように関与するのか 検証を行う予定である。
|
