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2011 年度 実績報告書

真核生物におけるD-アミノ酸バイオシステムの機能と制御

研究課題

研究課題/領域番号 22380058
研究機関名古屋大学

研究代表者

吉村 徹  名古屋大学, 大学院・生命農学研究科, 教授 (70182821)

研究分担者 邊見 久  名古屋大学, 大学院・生命農学研究科, 准教授 (60302189)
キーワードD-セリン / D-アスパラギン酸 / D-セリンデヒドラターゼ / アスパラギン酸ラセマーゼ / ピリドキサルリン酸 / ALS / D-アミノ酸
研究概要

本年度当初に計画した下記の5項目について、それぞれ研究結果を記す。
1)真核細胞型セリンラセマーゼおよび真核細胞型D-セリンデヒドラターゼの構造機能相関の解明。
細胞性粘菌由来セリンラセマーゼと出芽酵母由来のD-セリンデヒドラターゼについてX線結晶構造解析を進めた。また、後者については、部位特的変異やD-セリン2位水素の引き抜き反応の動力学解析などからZn依存性酵素であることが明らかとなった。
2)哺乳動物アスパラギン酸ラセマーゼの酵素学的研究。
ヒトおよびマウスのアスパラギン酸ラセマーゼの大量調製を計った。E.coliを宿主とし、それぞれの遺伝子を発現させた場合には、タンパク質はinclusion bodyを形成した。そのため、昆虫培養細胞を用いた発現系を構築した。
3)PEG修飾D-セリンデヒドラターゼによる体内D-セリン濃度の制御。
免疫原性の低下や血中保持時間の増加が認められたPEG修飾D-セリンデヒドラターゼをALSモデルマウスの脊椎に継続的に投与し、D-Ser濃度を低下によって、ALSの進行が押さえられるかどうかを検討した。しかしマウス体内のカプセルに埋め込んだ酵素の活性が低下し、脳脊椎液中のD-Ser濃度の減少は得られなかった。
4)D-セリン酸およびD-アスパラギン酸酵素定量法の病態解析への展開。
当研究室で開発したD-セリン酵素定量法を用いて、尿中D-セリンの測定キットを構築した。またD-アスパラギン酸オキシダーゼとオキサロ酢酸デカルボキシラーゼ用いたD-アスパラギン酸の高感度酵素定量法を確立した。
5)細胞性粘菌の生活環に対するD-セリンの影響
単細胞と多細胞の両生活環をもつ細胞分化研究のモデル生物、D.discideumのD-セリンデヒドラターゼ遺伝子の破壊株を構築した。破壊株では菌体内でのD-セリン蓄積とともに、柄と胞子への細胞分化の阻害が認められた。

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

年初に計画した5つの研究課題についてはすべて着手し着実に進行させた。うち2課題については所期の目的を達成した。また2件の新奇な発見を得た。

今後の研究の推進方策

1)本年度の研究によって得た研究ツールであるD-セリンおよびD-アスパラギン酸の酵素定量法を用いて、生体物質中の両D-アミノ酸の解析を行い、これらが疾患等のバイオマーカーとなる可能性を検討する。
2)D-セリンデヒドラターゼはピリドキサル酵素としては初めてのZn依存性酵素である。本酵素の反応機構について、ピリドキサルリン酸の電子溜め機能の観点から解析を行う。
3)D-セリンが発生のシグナルとして機能する可能性については以前から指摘されていたが、分子レベルでの確証は得られていなかった。今回得られた細胞性粘菌のD-セリンデヒドラターゼ遺伝子破壊株は、これを立証する良いモデルとなる可能性がある。今後、D-セリンデヒドラターゼ遺伝子欠損の相補試験や同遺伝子の発現部位の検討を行い、この現象の確認を行う。またD-セリン合成系であるセリンラセマーゼ遺伝子の欠損株を作成し、D-セリン欠乏時の表現型を検討する。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (11件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Role of Zinc Ion for Catalytic Activity in D-Serine Dehydratase from Saccharomyces cerevisiae2012

    • 著者名/発表者名
      Ito T, Koga K, Hemmi H, Yoshimura T
    • 雑誌名

      FEBS Journal

      巻: 279 ページ: 612-624

    • DOI

      DOI:10.1111/j.1742-4658.2011.08451.x

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Metal ion dependency of serine racemase from Dictyostelium discoideum2012

    • 著者名/発表者名
      Ito T, Murase H, Maekawa M, Goto M, Hayashi S, Saito H, Maki M, Hemmi H, Yoshimura T
    • 雑誌名

      Amino Acids

    • DOI

      DOI:10.1007/s00726-012-1232-z

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simultaneous determination of D-amino acids by the coupling method of D-amino acid oxidase with high-performance liquid chromatography2011

    • 著者名/発表者名
      Kato S, Kito Y, Hemmi H, Yoshimura T
    • 雑誌名

      Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci

      巻: 879 ページ: 3190-3195

    • DOI

      DOI:10.1016/j.jchromb.2010.12.005

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 哺乳類のアスパラギン酸ラセマーゼ2011

    • 著者名/発表者名
      伊藤智和、吉村徹
    • 雑誌名

      ビタミン

      巻: 85 ページ: 661-665

  • [学会発表] D-アスパラギン酸酵素定量法の開発2012

    • 著者名/発表者名
      生田智之、加藤志郎、邊見久、吉村徹
    • 学会等名
      日本農芸化学会2012年度大会
    • 発表場所
      京都女子大学
    • 年月日
      2012-03-23
  • [学会発表] Oenococcus oeniリジンラセマーゼの基質特異性に関する研究2012

    • 著者名/発表者名
      加藤志郎、邊見久、吉村徹
    • 学会等名
      日本農芸化学会2012年度大会
    • 発表場所
      京都女子大学
    • 年月日
      2012-03-23
  • [学会発表] D-アミノ酸研究の展開と展望:分布、機能、代謝、食品・医薬への応用へ2011

    • 著者名/発表者名
      吉村徹
    • 学会等名
      日本農芸化学会2012年度大会ランチョンセミナー
    • 発表場所
      京都女子大学(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-25
  • [学会発表] 真核生物のD-アミノ酸代謝関連酵素2011

    • 著者名/発表者名
      吉村徹
    • 学会等名
      第84回日本生化学会大会シンポジウム
    • 発表場所
      京都国際会議場(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-24
  • [学会発表] ワイン乳酸菌Oenococcus oeni由来ラセマーゼの解析2011

    • 著者名/発表者名
      加藤志郎、邊見久、吉村徹
    • 学会等名
      第84回日本生化学会大会
    • 発表場所
      京都国際会議場
    • 年月日
      2011-09-23
  • [学会発表] 細胞性粘菌におけるD-セリンの生理的役割の解明2011

    • 著者名/発表者名
      萩泰典、伊藤智和、齊藤玉緒、邊見久、吉村徹
    • 学会等名
      第84回日本生化学会大会
    • 発表場所
      京都国際会議場
    • 年月日
      2011-09-23
  • [学会発表] 細胞性粘菌におけるD-セリン代謝関連酵素とその生理機能2011

    • 著者名/発表者名
      萩泰典、伊藤智和、齊藤玉緒、邊見久、吉村徹
    • 学会等名
      日本農芸化学会2012年度大会
    • 発表場所
      京都女子大学
    • 年月日
      2011-09-23
  • [学会発表] Analysis of D-amino acids production from lactic acid bacteria during fermentation of red and white wines2011

    • 著者名/発表者名
      Shiro Kato, Tatsuya Ishihara, Hironori Kobayashi, Maki Kawahara, Hisashi Hemmi, Tohru Yoshimura
    • 学会等名
      International Union Microbiological Societies Sapporo 2011
    • 発表場所
      札幌市
    • 年月日
      2011-09-10
  • [学会発表] Lactobacillus属乳酸菌におけるD-アスパラギン酸代謝2011

    • 著者名/発表者名
      田上一輝、加藤志郎、邊見久、吉村徹
    • 学会等名
      第7回D-アミノ酸研究会学術講演会
    • 発表場所
      東京医科歯科大学
    • 年月日
      2011-09-09
  • [学会発表] PEG化D-セリンデヒドラーゼの調製と物性の解析2011

    • 著者名/発表者名
      高田紘江、磯部恵子、伊藤智和、邊見久、吉村徹
    • 学会等名
      第7回D-アミノ酸研究会学術講演会
    • 発表場所
      東京医科歯科大学
    • 年月日
      2011-09-09
  • [学会発表] GabR, a pyridoxal 5'-phosphate-dependent transcriptional regulator of Bacillus subtilis2011

    • 著者名/発表者名
      Tohru Yoshimura
    • 学会等名
      The Third International Conference on Cofactors 03
    • 発表場所
      Finland,Turk(招待講演)
    • 年月日
      2011-07-12
  • [産業財産権] 非タンパク性アミノ酸生産乳酸菌およびその用途2012

    • 発明者名
      吉村徹、加藤志郎
    • 権利者名
      国立大学法人名古屋大学
    • 産業財産権番号
      特願2012-33583
    • 出願年月日
      2012-02-20

URL: 

公開日: 2013-06-26  

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