2021 Fiscal Year Annual Research Report
Prevention of impaired cognitive function by food factors
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21H04863
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
松井 利郎 九州大学, 農学研究院, 教授 (20238942)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩崎 克典 福岡大学, 薬学部, 教授 (10183196)
長岡 利 岐阜大学, 応用生物科学部, 教授 (50202221)
道具 伸也 福岡大学, 薬学部, 教授 (60399186)
田中 充 九州大学, 五感応用デバイス研究開発センター, 准教授 (70584209)
津田 孝範 中部大学, 応用生物学部, 教授 (90281568)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2025-03-31
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| Keywords | 認知症 / アセチルコリン系 / in silico / LC-MS / ドッキング / シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、食品因子による未病段階での認知症の改善・予防を実現することである。本年度は、この達成のために、認知症予防食品因子を予測できるin silico生体膜モデルの構築を試みた。対象とする神経伝達物質受容体などは膜タンパク質であるため、まず生体膜に受容体タンパク質を埋め込み、食品因子との相互作用を仮想水中においてバーチャル評価できる仮想分子モデルの構築を行った。初期設定モデルとして7回膜貫通型受容体であるAdipoR1構造をPDBより取得し、タンパク質モデリングソフト（CHARMM-GUI）を用いてホスファチジルコリンPC膜に仮想挿入した。200 nsまでのMDシミュレーションにおけるタンパク質の炭素骨格のRMSD値は一定の値（2.0-5.0 A）を示したことから、構築したAdipoR1/PC/waterの仮想複合体はin silicoでリガンド検索可能なモデルであることが示された。
次いで、細胞内/外レベルでアセチルコリンを高感度分析できるアッセイ系を構築した。種々の分析条件を検討した結果、カラムとしてScherzo SS-C18 column、溶離液として0.1% ギ酸→50 mMギ酸アンモニウム/50%アセトニトリルを設定することにより、pmolレベルで高選択的にアセチルコリンをLC-TOF/MS検出（[M]+: 146.1176 m/z）され、アセチルコリン系の活性化因子を探索できるアッセイ系が構築できた。
認知症進行を間接的に改善できる食品因子を網羅解明するため、体脂肪蓄積抑制・エネルギー代謝亢進の視点から認知症進行を間接的に改善する食品因子の検証を進めた。その結果、食品因子の候補としてリコピンやプロポリス中の成分に加えて、３種類のアミノ酸混合物（アルギニン、アラニン、フェニルアラニン）と運動の併用が相乗的に熱産生によるエネルギー代謝を促進する褐色脂肪細胞化を誘導することを明らかにし、認知症進行を間接予防できる可能性を見出した。
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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
in silico法による膜貫通型受容体モデルを構築することは、本研究における認知症予防食品因子を予測、評価していくための重要な解決目標であったが、これが予定通りに達成されたこと。また、間接的に認知症を予防可能な運動促進に基づく食品因子についても知見の集約が図れたこと。
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| Strategy for Future Research Activity |
Tyr-Proなどのペプチドやアルカロイドをはじめとするアセチルコリン系作動可能物質を、構築したAdipoR1/PC/Water仮想モデルにリガンドとして仮想挿入し、複合体の安定性と結合自由エネルギーをもとに最適リガンド物質を明らかにする。得られたin silico情報をもとに神経細胞での検証を行い、アセチルコリン作動性とその発現メカニズムをin vitroおよびin vivoで明らかにする。また、褐色脂肪細胞化誘導に関わる食品因子として明らかにしたアミノ酸混合物の糖代謝に対する関与機構の解明を行い、認知症進行を間接予防する食品因子に関する知見を蓄積する。
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Research Products
(13 results)
