Study on the metabolic conversion of omega-3 polyunsaturated fatty acids through a reconsideration of beta-oxidation pathway

2024 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21K05364
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 小川 拓哉 京都大学, 化学研究所, 助教 (40756318)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 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 / β酸化 / 膜小胞 / 物質生産

Outline of Annual Research Achievements

ω-3高度不飽和脂肪酸の一種であるエイコサペンタエン酸 (EPA) やドコサヘキサエン酸 (DHA) は人の健康維持増進に欠かせない必須脂肪酸である。バクテリアを利用したEPA/DHA生産に資する知見を得るため、以下の研究を行った。
第1に、海洋性細菌Shewanella livingstonensis Ac10によるDHA-EPA変換の分子機序に関する実験を行った。これまでにβ酸化酵素FadEおよびFadHの関与がわかっていたが、本研究では他のβ酸化酵素FadA/FadBおよびFadI/FadJの単独、二重欠損株を作製し当該変換能への寄与を調べた。その結果、いずれのFad酵素も本変換に関与することが新たに明らかになり、DHAがβ酸化の全ステップを経てEPAに変換されることがわかった。また、β酸化を介したDHAからのEPAへの変換にβ酸化酵素とリン脂質合成酵素PlsC1との相互作用が重要であると仮定し、最終年度はプルダウン実験によりこれを検証した。相互作用を示唆する結果を得たが、十分な証明のためさらなる条件検討が必要である。
第2に、Ac10に近縁で膜小胞を高生産するShewanella vesiculosa HM13をホストとして、EPAの高生産と膜小胞への積込みを検証した。EPA生合成遺伝子の上流に強力なプロモーターを導入することでEPAの高生産化を試みた。また、EPA以外の有用脂質 (カロテノイドやトリグリセリド等) の異種生産と膜小胞への積込みも検討した。最終年度には生合成遺伝子の発現プラスミドを作製し、HM13での脂質生産を試みた。現在のところ高生産には至っておらず、発現方法を検討する必要がある。