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2014 年度 実績報告書

真核生物のコエンザイムQ生合成反応の解明

研究課題

研究課題/領域番号 24380056
研究機関島根大学

研究代表者

川向 誠  島根大学, 生物資源科学部, 教授 (70186138)

研究分担者 戒能 智宏  島根大学, 生物資源科学部, 准教授 (90541706)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2016-03-31
キーワードコエンザイムQ / ユビキノン / 分裂酵母 / 電子伝達系 / S. pombe
研究実績の概要

本研究は、酵母におけるコエンザイムQの生合成の全容解明とその知見をヒトの遺伝病の理解に貢献することを目標としている。コエンザイムQはあらゆる生物に存在し、エネルギー産生に欠かせない電子伝達系を稼働させるために必須な成分である。このコエンザイムQの生合成を解明するという目的に沿って、本年度は下記のような4種の実験を行い、それぞれの課題で進展を見た。1)それぞれのcoq破壊株の前駆体の解析を進めた。各破壊株より抽出した前駆体成分をMS解析した。中でも、coq7破壊株では直前の前駆体であるデメトキシユビキノンが蓄積し、coq5破壊株では未知の化合物の蓄積が認められた。このcoq5破壊株で蓄積する物質には、少なくとも2種類が存在し、その1つがデメトキシ、デメチル体であることを見いだした。2)すでに決定されているヒトやアラビプシスのcDNAを分裂酵母内で発現されることを進め、機能的な相補性試験を行なった。この結果に関しては、論文として取り纏めることができた。3)ヒトおよびマウス由来のプレニル2リン酸転移酵素の解析をさらに進めるために、dps1変異体の作成実験に取り組んだが、本研究に関しては、あまり進展は見られなかった。4)分裂酵母はこれまでに4種類報告されているが、その中の1種であるS. japonicusに特徴的な性質を見いだした。この分裂酵母S. japonicusはほとんどCoQは作らないと報告されてきたが、ごく微量にCoQ10を合成していることを見いだした。しかも、栄養培地では増殖が良いが、ほとんど酸素消費がないことが特徴的な分裂酵母であることを見いだした。

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

分裂酵母の破壊株の性質を調べ、一部の株で反応直前の前駆体らしきものの蓄積を認めることができた。ヒト由来の遺伝子や植物由来の遺伝子を酵母内で発現させ、機能的な類似性を示したこと、その論文を公表することができた。分裂酵母内で、CoQ合成経路に関わる遺伝子の高発現を行い、CoQ10の合成に与える影響を調べた結果についても、論文として公表することができた。分裂酵母の4種の酵母の性質を調べ、特に、S. japonicusに特徴的な性質を見いだした。これらのことから、概ね順調に研究は推移している。

今後の研究の推進方策

平成24-26年度で得た結果を基に、さらに関連の研究を推進させること、本研究の最終年度として得られた成果の論文化を目指すことを推進目標とする。中でも各種coq変異体での代謝物の解析には力を入れていく。コエンザイムQの生合成の解明には、この点は重要なポイントであることや、他の生物種でもまだ判然としていないCoQ合成に関わる因子が推定あることから、誰もまだ解き明かしていない点を含んでおり、コエンザイムQの理解に重要な課題であると考えている。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Production of CoQ10 in fission yeast by expression of genes responsible for CoQ10 biosyntheis.2015

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Moriyama, Kouji Hosono, Makoto Fujii, Motohisa Washida, Hirokazu Nanba, Tomohiro Kaino, Makoto Kawamukai
    • 雑誌名

      Biosci. Biotechnol. Biochem.

      巻: on line ページ: 1-8

    • DOI

      10.1080/09168451.2015.1006573

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Functional conservation of coenzyme Q biosynthetic genes among yeasts, plants, and humans.2014

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Hayashi, Yuki Ogiyama, Kazumasa Yokomi, Tsuyoshi Nakagawa, Tomohiro Kaino, Makoto Kawamukai
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 9 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0099038

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Identification of the Binding Site of the Quinone-Head Group in Mitochondrial Coq10 by Photoaffinity Labeling2014

    • 著者名/発表者名
      Murai M, Matsunobu K, Kudo S, Ifuku K, Kawamukai M, Miyoshi H.
    • 雑誌名

      Biochemistry

      巻: 53 ページ: 3359-4003

    • DOI

      10.1021/bi500347s

    • 査読あり
  • [学会発表] 酵母の表現型に影響する培地成分の違い2015

    • 著者名/発表者名
      川向 誠
    • 学会等名
      日本農芸化学会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      2015-03-29 – 2015-03-29
    • 招待講演
  • [学会発表] 分裂酵母CoQ欠損株が蓄積する中間体の解析2015

    • 著者名/発表者名
      ○柳井 良太、赤井 華子、西野 耕平、戒能 智宏、川向 誠
    • 学会等名
      日本農芸化学会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      2015-03-27 – 2015-03-27
  • [学会発表] コエンザイムQ生合成遺伝子の酵母、ヒト、植物での保存性2014

    • 著者名/発表者名
      林 和弘、 戒能智宏、○川向 誠
    • 学会等名
      日本生化学会
    • 発表場所
      京都国際会議場
    • 年月日
      2014-10-15 – 2014-10-18
  • [図書] コエンザイムQ10基礎と応用2015

    • 著者名/発表者名
      戒能智宏、川向誠
    • 総ページ数
      200
    • 出版者
      丸善

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公開日: 2016-06-01  

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