老化変動因子D-アミノ酸による寿命制御機構の解明

阐明衰老可变因子D-氨基酸的寿命控制机制

基本信息

批准号：
21K06534
负责人：
齋藤康昭
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kitasato University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

我々は以前に、線虫を材料にしてD型アミノ酸が寿命に深く関与することを見出した。D-アラニンの体内含量は老化に伴って著しく増加し、若齢期（成虫1日目）と比較すると約6倍に達した。更に、D-アラニンの体内含量を低下させる目的で樹立した、線虫D-アミノ酸オキシダーゼDAO（D-アラニンの分解を担う酵素）の高発現線虫は、野生株に対して寿命が半分にまで低下した。つまり、D-アラニンは抗老化因子として寿命制御に重要な役割を果たしていることが示唆された。本研究の目的は、D-アラニンがどのように寿命制御に関与するのかを明らかにすることである。DAO高発現線虫における老化過程のD-アラニン含量；前述したDAO高発現線虫はDAOトランスジーンを染色体外に持つ。そこで、DAOトランスジーンを安定的に発現させるために紫外線照射で染色体への挿入を行った。種々の条件検討を行ったが、染色体に挿入された株を樹立することが出来なかった。D-アラニン合成酵素の探索；上記の結果から、別の方法を用いて、D-アラニンの体内含量が低下した線虫個体を得ることに着手した。すなわち、D-アラニン合成酵素を欠損した線虫変異体を得る。アラニンのラセミ化を触媒してD-アラニンを合成する酵素アラニンラセマーゼ（AlaR）は細菌と一部の真核生物で見出されているが、線虫にはそのホモログが存在しない。また、大腸菌シスタチオニンβリアーゼはAlaR活性を持つ多機能酵素であることが報告されている。我々は、AlaR N末端ドメインを持つ機能未知のタンパク質と、大腸菌シスタチオニンβリアーゼと相同性が高いシスタチオニンγリアーゼを線虫AlaRの候補とし、これらの組換えタンパク質の機能解析を行った。その結果、これらの組換えタンパク質に微弱ながらAlaR活性を検出した。

此前，我们利用秀丽隐杆线虫发现D型氨基酸与寿命密切相关。体内D-丙氨酸含量随着年龄的增长而显着增加，达到年轻阶段（成年第一天）的六倍左右。此外，表达高水平 D-氨基酸氧化酶 DAO（一种负责分解 D-丙氨酸的酶）的线虫的寿命是野生菌株的一半，这种酶是为了减少体内 D-丙氨酸含量而建立的。减少了。换句话说，D-丙氨酸作为一种抗衰老因子在调节寿命方面发挥着重要作用。本研究的目的是阐明 D-丙氨酸如何参与寿命控制。 DAO高表达的线虫在衰老过程中的D-丙氨酸含量；上述DAO高表达的线虫在染色体外携带DAO转基因。因此，为了稳定表达DAO转基因，我们利用紫外线照射将其插入染色体中。尽管研究了各种条件，但不可能建立将该基因插入染色体的菌株。寻找D-丙氨酸合酶：基于上述结果，我们开始使用另一种方法来获得内部D-丙氨酸含量降低的线虫个体。即，获得缺乏D-丙氨酸合酶的线虫突变体。丙氨酸消旋酶（AlaR）可催化丙氨酸外消旋化合成D-丙氨酸，存在于细菌和一些真核生物中，但在线虫中没有其同源物。此外，据报道，大肠杆菌胱硫醚β-裂解酶是一种具有AlaR活性的多功能酶。我们使用功能未知的 AlaR N 端结构域和与大肠杆菌胱硫醚 β-裂解酶高度同源的胱硫醚 γ-裂解酶作为线虫 AlaR 的候选蛋白，并分析了这些重组蛋白的功能。结果，我们在这些重组蛋白中检测到弱 AlaR 活性。