発熱植物において見出された脱共役活性に基づくヒトUCPの機能改変に関する研究

基于产热植物解偶联活性的人类 UCP 功能修饰研究

基本信息

批准号：
22659041
负责人：
伊藤菊一
金额：
$ 1.29万
依托单位：
Iwate University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22659041/
关键词：
発熱植物ミトコンドリア UCP

项目摘要

ヒトを含む動物の非ふるえ熱産生は褐色脂肪組織(BAT)におけるUCP1の脱共役機能が担っている。BATでのUCP1活性は、脂質の分解により生じた遊離脂肪酸により賦活化される。一方、高等植物においても、高度に発熱機能を発達させた植物種が存在しており、例えば、ザゼンソウ(座禅草)は、氷点下を含む外気温の変動においても発熱により特定器官の温度を20℃内外に維持する能力を持つ。本研究においては、ザゼンソウにおいて見出されているUCP分子の構造上の特徴に着目し、炭水化物を基質とする呼吸においても、高いレベルの脱共役活性を発揮することができるUCP分子のデザインに挑む。本年度は、国内のザゼンソウ群落地にて発熱中のザゼンソウより肉穂花序をサンプリングし、細胞分画により得られた粗ミトコンドリア得ることを予定していたが、H23年3月に発生した東日本大震災の影響により、当該実験を予定通り行うことが困難な状況となった。研究室において保存されていた凍結ミトコンドリアも停電の影響で本来の活性が保持されているか確定できない状況となり、研究の遅延が生じた。このような状況の下、状態が良く保存されていたザゼンソウ由来ミトコンドリアをBlue-Native2次元電気泳動に供し、UCPを含むスポットについて、nano LC-MS/MSによりそのペプチド配列に関する情報を得る事ができた。このペプチド断片にはSrUCPbに特有の配列が含まれていた。さらに、ザゼンソウ葉からゲノムDNAを調製し、SrUCPsに関する遺伝子の増幅を試みた。その結果、SrUCPaおよびSrUCPbをコードすると予想されるゲノム領域を別々に増幅できる条件を得る事ができた。これらの増幅断片はおよそ20kbの長さを持ち、コード領域を含んでいる事から、ゲノム構造の解析が可能であると考えられた。

包括人类在内的动物的非颤抖产热是由棕色脂肪组织 (BAT) 中 UCP1 的解偶联功能介导的。 BAT 中的 UCP1 活性由脂质降解产生的游离脂肪酸激活。另一方面，即使在高等植物中，也有一些植物物种具有高度发达的生热功能。例如，Zazenso（扎津庄）即使在外界温度波动（包括零度以下）时，也能利用热量将特定器官的温度维持在20℃左右。具有维持内部和外部温度的能力。在这项研究中，我们将重点关注 Zazenza 中发现的 UCP 分子的结构特征，旨在设计一种即使在使用碳水化合物作为底物的呼吸中也能表现出高水平解偶联活性的 UCP 分子。今年，我们原计划从日本植物群落中的易发热植物中采集肉穗花序，并通过细胞分馏获得粗线粒体，但由于2011年3月发生的东日本大地震的影响，变得困难重重。按计划进行实验。由于停电，尚不清楚实验室保存的冷冻线粒体是否保留了原有的活性，导致研究延误。在这种情况下，我们对来自 Zazenso 的保存完好的线粒体进行 Blue-Native 二维电泳，并能够使用纳米 LC-MS/MS Ta 获得含有 UCP 的斑点的肽序列信息。该肽片段包含 SrUCPb 特有的序列。此外，我们从 Zazenso 的叶子中制备了基因组 DNA，并尝试扩增与 SrUCP 相关的基因。结果，我们获得了能够分别扩增预测编码 SrUCPa 和 SrUCPb 的基因组区域的条件。这些扩增片段长度约为20 kb，包含编码区，因此被认为可以分析基因组结构。