2017 Fiscal Year Annual Research Report
Physiological significance of desialylation in fish glycoconjugates
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17J06604
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
大石 一樹 鹿児島大学, 連合農学研究科, 特別研究員(DC1)
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2017-04-26 – 2020-03-31
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| Keywords | シアリダーゼNeu3 / ガングリオシド / トリグリセリド / 魚類肝細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、魚類シアリダーゼの生理機能を明らかにするため、環境や感染などの視点から糖鎖およびシアリダーゼの生理的意義の解明を目指している。本年度は、環境要因の変化が魚類の糖鎖構造に与える影響の検討を行った。
魚類の重要なエネルギー源である脂質は、肝臓などの脂質蓄積部位にトリグリセリドの形で主に貯蔵される。この貯蔵脂質は、栄養状態が悪化した際には分解され、エネルギー源として動員される。そのため、エネルギー代謝の観点から魚類肝臓の貯蔵脂質量の制御が重要と考えられている。しかし、魚類肝臓における脂質蓄積がどのような因子によって制御されているのかについては不明な点が多い。そこで、脂質の蓄積に関与していることが示唆されているガングリオシドの脱シアリル化酵素Neu3に着目し、メダカおよび魚類肝臓細胞を用いて解析を行った。メダカを用いた解析の結果から、絶食時の肝臓においてメダカneu3aと脂質代謝関連遺伝子は類似の挙動を示し、neu3aが脂質代謝に関連していることが予想された。そこで、魚類細胞Hepa-T1にneu3a遺伝子を導入してneu3a安定発現細胞を作製し、脂質代謝におけるNeu3aの影響を調べた。その結果、脂肪酸を曝露したneu3a安定発現細胞とvector細胞では、細胞内に形成された脂肪滴の大きさに違いが認められた。また、neu3a安定発現細胞では細胞内のトリグリセリド量が減少していた。そこで、これらの現象にどのようなガングリオシドが関与しているのかを明らかにするため、neu3a安定発現細胞のガングリオシド組成を解析したところ、ガングリオシドGM3が減少し、LacCerが増加していた。さらに、これらの糖脂質を細胞にそれぞれ曝露し、脂肪滴の形成を観察したところ、GM3の減少が脂肪滴の形成に影響を与えていることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、1) 環境要因の変化が魚類の糖鎖構造に与える影響の検討について重点的に解析を行った。メダカの肝臓を用いて絶食時の遺伝子発現量の変化をreal-time PCRにて解析したところ、メダカneu3aと脂質代謝関連遺伝子の発現の挙動が類似していることが示唆された。さらに、魚類培養細胞を用いた解析の結果から、メダカNeu3aによるガングリオシドの脱シアリル化が、脂肪滴の形成に作用することで脂質蓄積を制御している可能性が示唆された。これは、魚類Neu3シアリダーゼの生理機能に関する新規の知見であり、現在、論文投稿に向けてデータをまとめている。2) Edwardsiella tarda感染におけるシアリダーゼの意義については、魚類培養細胞を用いてE. tardaの感染実験を行った。その結果、neu3a一過性発現細胞では、vector細胞に比べてE. tarda感染が増加することが明らかになった。さらに、neu3a安定発現細胞の糖脂質組成を調べたところ、ガングリオシドGM3が減少し、その代謝産物であるLacCerが増加していることが明らかとなった。以上の結果から、細胞の糖脂質組成が変化することで、E. tardaの感染が影響を受けることが予想された。今後は、GM3やLacCerに着目して解析を進める予定である。また、CRISPR/Cas9ゲノム編集によるシアリダーゼ遺伝子改変メダカの作製についてはやや遅れている。しかし、sgRNAの設計は完了しているので、次年度からF0ファウンダーの作製を行う予定である。以上の理由から、本研究課題はおおむね順調に進捗していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、シアリダーゼ遺伝子改変メダカのF0ファウンダーの作製を行いつつ、1) 環境要因の変化が魚類の糖鎖構造に与える影響の検討および2) E. tarda感染におけるシアリダーゼの意義の検討について、魚類培養細胞を用いてさらに進める。1)については、メダカNeu3aによるガングリオシドの脱シアリル化により、脂肪滴の形成が影響を受けることは明らかになったが、この現象がどのようなシグナル経路によって誘導されるのかは不明である。しかし最近、マイクロドメインからのPI3Kを介した経路がコレステロール代謝に影響することがヒト培養細胞で報告されている。そこで次年度は、PI3Kに着目して解析を行い、魚類肝臓における脂質代謝制御に関与しているシグナル経路の同定を進める。2)については、魚類Neu3がE. tarda感染を促進させることは明らかになったが、どの糖脂質が感染促進に影響しているのかはわかっていない。そこで次年度は、E. tarda感染に影響を与える因子を調べ、メダカを用いた解析のための足掛かりの構築を進める。
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