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2020 年度 実績報告書

心疾患に関連する新奇生理活性物質 D-グルタミン酸の合成酵素に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 18K06117
研究機関北里大学

研究代表者

片根 真澄  北里大学, 薬学部, 准教授 (90383653)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワードグルタミン酸ラセマーゼ / D-グルタミン酸合成酵素 / D-グルタミン酸 / L-セリン/L-スレオニンデヒドラターゼ / アミノ酸ラセマーゼ / アミノ酸デヒドラターゼ / D-アミノ酸 / 心臓
研究実績の概要

本研究の目的は、遊離の D-グルタミン酸(D-Glu)の合成活性を有する酵素として最近同定した、ラット Glu ラセマーゼ(L-Glu と D-Glu の相互変換を触媒する酵素)の性質・機能の詳細を解明することである。本研究の研究計画は、(1)大腸菌で発現させて精製したラット組換え Glu ラセマーゼを酵素表品として用いて、本酵素の酵素学的性質・機能を解析することと、(2)哺乳類由来の培養細胞株を用いて、本酵素が細胞内および細胞外アミノ酸含量に与える影響を解析することの 2 つに大別される。
2018 年度には、主に(1)の研究を進め、本酵素のオリゴマー構造、反応特異性、基質特異性、補酵素要求性、および補因子要求性を明らかにした。2019 年度には、前年度に引き続き(1)の研究を進め、本酵素の至適 pH、至適温度、および動力学定数を明らかにした。さらに、(2)の実験も進め、本酵素を安定的に高発現するヒト由来培養細胞株を樹立した。
最終年度である 2020 年度には、上記の樹立した細胞株を用いて、本酵素が細胞内において D-Glu 合成酵素として機能しているかどうかを解析した。また、D-Glu 以外のアミノ酸含量に与える影響も解析した。具体的には、細胞を定法に従って一定期間培養し、細胞および培養上清を回収した。この際、回収した細胞はすみやかに破砕した。引き続き、メタノールを用いた除タンパク後、遠心減圧乾固した。その残渣に含まれるアミノ酸含量を、高速液体クロマトグラフィーを用いた分離・検出法により定量した。
本研究結果から、ラット Glu ラセマーゼが細胞内において D-Glu 合成酵素として機能していることが明らかになった。また、L-セリンおよび L-スレオニンの脱水による分解反応を触媒する L-セリン/L-スレオニンデヒドラターゼとしても機能していることが明らかになった。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Prenatal expression of D-aspartate oxidase causes early cerebral D-aspartate depletion and influences brain morphology and cognitive functions at adulthood2020

    • 著者名/発表者名
      Arianna De Rosa, Francesca Mastrostefano, Anna Di Maio, Tommaso Nuzzo, Yasuaki Saitoh, Masumi Katane, Andrea M. Isidori, Viviana Caputo, Pina Marotta, Geppino Falco, Maria Egle De Stefano, Hiroshi Homma, Alessandro Usiello, Francesco Errico
    • 雑誌名

      Amino Acids

      巻: 52 ページ: 597~617

    • DOI

      10.1007/s00726-020-02839-y

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 寿命制御因子としての D-アミノ酸2020

    • 著者名/発表者名
      齋藤 康昭、片根 真澄、本間 浩
    • 雑誌名

      細胞

      巻: 52 ページ: 50~52

  • [雑誌論文] Identification of an L-serine/L-threonine dehydratase with glutamate racemase activity in mammals2020

    • 著者名/発表者名
      Masumi Katane, Kento Nakasako, Kanato Yako, Yasuaki Saitoh, Masae Sekine, Hiroshi Homma
    • 雑誌名

      Biochemical Journal

      巻: 477 ページ: 4221~4241

    • DOI

      10.1042/BCJ20200721

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Involvement of penicillin-binding proteins in the metabolism of a bacterial peptidoglycan containing a non-canonical D-amino acid2020

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Miyamoto, Masumi Katane, Yasuaki Saitoh, Masae Sekine, Hiroshi Homma
    • 雑誌名

      Amino Acids

      巻: 52 ページ: 487~497

    • DOI

      10.1007/s00726-020-02830-7

    • 査読あり
  • [雑誌論文] D-Serine and D-alanine regulate adaptive foraging behavior in Caenorhabditis elegans via the NMDA receptor2020

    • 著者名/発表者名
      Yasuaki Saitoh, Masumi Katane, Tetsuya Miyamoto, Masae Sekine, Kumiko Sakai-Kato, Hiroshi Homma
    • 雑誌名

      The Journal of Neuroscience

      巻: 40 ページ: 7531~7544

    • DOI

      10.1523/JNEUROSCI.2358-19.2020

    • 査読あり
  • [学会発表] 統合失調症患者血漿中 D, L-プロリン濃度の解析2021

    • 著者名/発表者名
      関根 正恵、上田 梨那、荻原 冴、田中 優佳里、尾関 裕二、藤井 久彌子、齋藤 康昭、宮本 哲也、片根 真澄、秋山 一文、下田 和孝、本間 浩、加藤 くみ子
    • 学会等名
      日本薬学会 第 141 年会
  • [学会発表] 超好熱菌由来セリンラセマーゼホモログの D-アミノ酸代謝能の検証2020

    • 著者名/発表者名
      宮本 哲也、齋藤 康昭、関根 正恵、片根 真澄、本間 浩、加藤 くみ子
    • 学会等名
      第 93 回 日本生化学会大会
  • [学会発表] 統合失調症患者血漿中 D, L-アミノ酸濃度の解析2020

    • 著者名/発表者名
      関根 正恵、上田 梨那、荻原 冴、田中 優佳里、尾関 裕二、藤井 久彌子、齋藤 康昭、宮本 哲也、片根 真澄、秋山 一文、下田 和孝、本間 浩、加藤 くみ子
    • 学会等名
      第 64 回 日本薬学会関東支部大会
  • [学会発表] A colorimetric assay method for measuring the activity of D-glutamate cyclase that is a degradative enzyme of free D-glutamate in mammals2020

    • 著者名/発表者名
      片根 真澄
    • 学会等名
      MBSJ2020 Online(第 43 回 日本分子生物学会年会)
    • 招待講演

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公開日: 2021-12-27  

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