魚類の脂肪酸不飽和酵素遺伝子の発現解析およびその魚類栄養学への応用

本研究では対象魚の各生理状態に適した飼餌料の開発、およびEPA, DHAを必須脂肪酸として必要としない遺伝子導入魚作出のための第一段階として、各種脂肪酸不飽和化酵素cDNAのクローニング、構造解析を行うと共に、その発現制御機構を明らかにすることを目指した。本年度は魚類脂肪酸代謝酵素の分子生物学的研究の第一歩として、まず、リノレン酸を利用してEPA、DHAを合成するヤマメ、およびリノール酸を利用するティラピアからΔ5-、Δ6-脂肪酸不飽和化酵素のcDNAクローニングを行い、その構造解析を行った。その結果、得られたアミノ酸配列は全て、脂肪酸不飽和化控訴として機能するために必須と考えられているチトクロームb5ドメイン、2箇所の膜貫通ドメイン、さらにはヒスチジンを高頻度で含むドメインを有していた。また、ヤマメからは脂肪酸の炭素鎖延長を司る脂肪酸鎖長延長酵素の単離にも成功した。続いて、ヤマメの肝細胞初代培養系を用いて、培養液中に添加した各種脂肪酸がΔ6脂肪酸不飽和化酵素の活性と遺伝子発現に与える影響を解析した結果、本酵素の基質であるリノール酸、リノレン酸を加えた場合は、酵素活性、遺伝子発現量ともに高い値を示したのに対し、その産物であるアラキドン酸およびエイコサペンタエン酸を加えた際は、その酵素活性、遺伝子発現量ともに低下することが明らかとなった。このことは、本酵素が細胞環境中に存在する種々の脂肪酸によってフィードバックを受けていること、さらにその活性変化の一部は遺伝子の転写レベルで調整されていることを示唆している。

本研究では対象魚の各生理状態に適した飼餌料の開発、およびEPA, DHAを必須脂肪酸として必要としない遺伝子導入魚作出のための第一段階として、各種脂肪酸不飽和化酵素cDNAのクローニング、構造解析を行うと共に、その発現制御機構を明らかにすることを目指した。本年度は魚類脂肪酸代謝酵素の分子生物学的研究の第一歩として、まず、リノレン酸を利用してEPA、DHAを合成するヤマメ、およびリノール酸を利用するティラピアからΔ5-、Δ6-脂肪酸不飽和化酵素のcDNAクローニングを行い、その構造解析を行った。その結果、得られたアミノ酸配列は全て、脂肪酸不飽和化控訴として機能するために必須と考えられているチトクロームb5ドメイン、2箇所の膜貫通ドメイン、さらにはヒスチジンを高頻度で含むドメインを有していた。また、ヤマメからは脂肪酸の炭素鎖延長を司る脂肪酸鎖長延長酵素の単離にも成功した。続いて、ヤマメの肝細胞初代培養系を用いて、培養液中に添加した各種脂肪酸がΔ6脂肪酸不飽和化酵素の活性と遺伝子発現に与える影響を解析した結果、本酵素の基質であるリノール酸、リノレン酸を加えた場合は、酵素活性、遺伝子発現量ともに高い値を示したのに対し、その産物であるアラキドン酸およびエイコサペンタエン酸を加えた際は、その酵素活性、遺伝子発現量ともに低下することが明らかとなった。このことは、本酵素が細胞環境中に存在する種々の脂肪酸によってフィードバックを受けていること、さらにその活性変化の一部は遺伝子の転写レベルで調整されていることを示唆している。