| 研究課題/領域番号 |
18K06090
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
石橋 洋平 九州大学, 農学研究院, 助教 (90572868)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | スフィンゴ脂質 / セラミド / グリオキシル酸 / エタノールアミン / ラビリンチュラ類 |
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| 研究実績の概要 |
複合スフィンゴ脂質はスフィンゴリン脂質とスフィンゴ糖脂質の２つに大別される。そんな教科書的常識を覆す、第３のカテゴリーを創設する全く新しいスフィンゴ脂質が見つかった。エタノールアミンとグリオキシル酸がセラミドに結合した、セラミドグリオキシルエタノールアミン（CGE）の存在が明らかとなったのだ。本研究ではこの特殊なスフィンゴ脂質CGEがどのように合成され、分解されるのか、どのような機能をもつのか、そしてどのような生物がCGEをもつのか、といった謎を解明することを目指している。CGEの分解機構を解明する為に、安定同位体標識されたセリンおよびスフィンガニンを用いてCGEの代謝追跡実験を実施した。この結果、CGEは増殖ステージや環境中の栄養源の変化に関わらず、ほとんど分解されることなく細胞内に存在していることが示された。また、精製したCGEを用いて標準曲線を作成し、CGEを合成するラビリンチュラ類Aurantiochytrium limacinumのCGE量を定量した結果、CGEは主要なリン脂質の一つであるホスファチジルエタノールアミンと同程度存在していることが分かった。また、リン脂質が培養後期にかけて減少していくのとは対照的に、CGEの量はほとんど変化しないことが確認された。この結果からも、CGEは細胞内で安定的に存在する非常にユニークな脂質であることが示された。CGEの生物界における分布を調べるために、ラビリンチュラ類と近縁の藻類に範囲を絞りスクリーニングを実施した結果、CGEはラビリンチュラ類に特有の脂質である可能性が示された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本研究の目的は新規スフィンゴ脂質CGEの代謝経路および生物界におけるCGEの分布を明らかにすることである。CGEが細胞内で分解されるのかを検証するために、安定同位体標識されたセリンおよびスフィンガニンを用いて代謝追跡実験を行った。セリン、スフィンガニンを培地に添加後2日間培養し、CGEを標識した後に培地を交換し、標識されたCGEの経時変化を質量分析計で確認した。その結果、CGEはセラミド部位において水酸化をうけ、分子種としての変化はあるものの、総量としては培養の過程でほぼ一定であることが分かった。この結果より、CGEは細胞内においてはほとんど分解を受けないことが示された。また、CGEの合成経路を調べるために、CGEの合成酵素活性を計測する方法の構築を試みた。CGEを保有することが分かっているラビリンチュラ類A. limacinumの細胞から、CGEの前駆物質が含まれていることがと予想される水溶性画分を抽出し、細胞破砕液と蛍光標識セラミドを混合させることで、蛍光CGEが合成されるかを検証した。その結果、蛍光CGEと思われる化合物が産生されることを見出した。CGEは現段階では、ラビリンチュラ類という原生生物のみで検出されるスフィンゴ脂質である。他にどのような生物がCGEを有するのか検証する為に、ラビリンチュラ類と近縁であることが示された藻類Pseudophyllomitus vesiculosusを用いてCGEの有無を検証した。その結果、P. vesiculosusはCGEを合成しない可能性が高いことが分かった。
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| 今後の研究の推進方策 |
CGE合成活性の測定方法の条件検討を行い、最適な条件を探索する。十分に合成活性が評価できる状況になれば、この活性を指標としてCGEの前駆物質の探索およびCGE合成酵素の精製を試みる。また、CGEが培養経過に伴い、水酸化されることを見出しているので、その責任酵素を同定し、CGEの水酸化がもたらす生物機能を追究する。また、共同研究によりCGEの化学合成を実施している。この過程で得られる中間物質を用いて、CGEの合成経路を追跡することを試みる。CGEを合成できない変異株を樹立することが出来れば、その責任遺伝子を同定することで、CGE合成遺伝子を見つけることが可能となる。変異株のスクリーニングを実施しているが、現段階では目的の表現型を示すものは取得できていない。今後も引き続き、CGEが合成できない変異株のスクリーニングを実施する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初の計画通りに研究が進展しておらず、購入する予定としていた物品の購入を見合わせていることから、次年度使用額が生じている。今年度に得られた結果から実験計画を再考し、その実施のために必要な物品の購入やNGSなどの外部委託の解析費用に用いる。
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