2020 Fiscal Year Research-status Report
細菌のω-3系高度不飽和脂肪酸の代謝に関わる新規タンパク質の探索と機能解明
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19K15733
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
小川 拓哉 京都大学, 化学研究所, 助教 (40756318)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ω-3高度不飽和脂肪酸 / エイコサペンタエン酸 / ドコサヘキサエン酸 / 海洋性細菌 / 微生物変換 / β酸化酵素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
エイコサペンタエン酸（EPA）やドコサヘキサエン酸（DHA）はω-3高度不飽和脂肪酸の１種であり、人の健康維持増進に有益な脂肪酸である。この十数年間でEPA/DHAの微生物生産系の開発に向けて研究が進められてきたが、EPA/DHA代謝の全容や調節機構はいまだに明らかではない。本研究では新たなEPA/DHA代謝を探るため、EPA生産菌Shewanella livingstonensis Ac10を対象に、以下の研究に取り組んだ。
本菌はEPAのde novo合成能を持つとともに、細胞外のDHAをEPAに変換するユニークな代謝能を持つ。令和元年度はこの変換反応について、β酸化の補助的な酵素である2,4-ジエノイル-CoA還元酵素 (FadH) を責任酵素として同定した。そこで本年度は、本代謝変換へのβ酸化酵素群の関与を検証するため、β酸化反応の初発ステップを担うアシル-CoA脱水素酵素 (FadE) の関与を分析した。本菌はFadEホモログを2つ持つが (FadE1とFadE2)、遺伝子変異解析および発現解析の結果から、FadE1がDHA-EPA変換に寄与することがわかった。また、in vitroにおいて組換えFadE1がDHA-CoAに反応性を示すことが認められた。したがって、DHAは典型的なβ酸化反応を経てEPAへと変換されることが明らかになった。
また、β酸化酵素の組換えタンパク質を調製し、in vitroでDHA-EPA変換の再構成を試みた。その結果、十分量の補酵素の存在下ではβ酸化によるEPAの分解が進むことがわかった。このことは、細胞内ではβ酸化を1サイクルで止めて選択的にEPAを生じる機構が存在することを示唆しており、現在はその分子機序の解明に取り組んでいる。
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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
当初に目標としていたDHA-EPA変換を担う酵素FadHおよびFadE1の同定に成功し、これらの研究成果を論文２報にまとめて報告することができた。in vitroでのDHA-EPA変換の再構成については、検討の結果、EPAの分解が認められたため、今後は細胞内で本変換によりEPAを選択的に生じる分子機序の解析を進める。
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| Strategy for Future Research Activity |
β酸化反応によってDHAからEPAを選択的に生じる分子機序について予備的な検討をすでに進めており、その結果、リン脂質合成酵素との関連が示唆されている。そこで、本酵素とβ酸化酵素の活性の比較検討や相互作用解析を行い、どのようにβ酸化とリン脂質の生合成が共役してDHA-EPA変換を達成しているのかを明らかにしていく。
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| Causes of Carryover |
コロナウイルスの流行により大学での活動や海外メーカー製試薬の輸入等が長期間制限されたため研究に遅れが生じ、次年度使用額が発生した。令和３年度には、引き続きS. livingstonensis Ac10におけるDHA-EPA変換の分子メカニズムの解析を進めるため、実験用試薬等の消耗品費として155万円と、本研究成果をまとめ発表するための論文投稿料10万円を見込んでいる。
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