Action Mechanism of Vitamin B_6 in the Biosynthesis of Polyunsaturated Fatty Acids

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Title

Action Mechanism of Vitamin B_6 in the Biosynthesis of

_{Polyunsaturated Fatty Acids( 内容の要旨 )}

Author(s)

余, 青柏

Report No.(Doctoral

Degree)

博士(農学) 甲第038号

Issue Date

1995-03-14

Type

博士論文

Version

URL

http://hdl.handle.net/20.500.12099/2379

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氏名(国籍) 学位の _種 _類学位記番号学位授与年月日学位授与の要件研究科及び専攻研究指導を受けた大学学位論文題目審査委貞余青柏 (中華人民共和国) 博士(農学) 農博甲第38号平成7年3月14日学位規則第4条第1項該当連合農学研究科生物資源科学専攻岐阜大学

Action Xechanism _of Vitamin B6in the Biosynthesis _of Polyunsaturated Fatty Acids

主査岐阜大学教授柘植治人副査岐阜大学助教授早川享副査岐阜大学教授中村征副査静岡大学教授竹･内久副査信州大学教授黒沢辰志夫直論文の内容の要旨必須栄養の一つであるビタミンB6は､アミノ酸代謝に関与する多くの酵素､すなわちビタミンBも依存性酵素の補酵素として､重要な役割を演じている｡同様に､グリコーゲンの代謝におけるグリコーゲンホスフォリラーゼもビタミンBb依存性酵素の一つであるが､脂質代謝における当該ビタミンの関与には未解明の部分が多い｡以前から､ビタミン B6欠乏時には､脂質代謝系が障害を受けることを､多くの研究者が指摘してきたところであるが､直接的な代謝との関わりについては全く解明されていないのが現状であった｡本論文は､哺乳動物の高度不飽和脂肪酸生合成系におけるビタミンB6の関与を証明するために､動物実験を行うことにより､関与の形態を解析したものである｡すなわち､ウイスター系堆ラットを実験材料として選び､70%カゼインからなるビタミンB6欠乏食を与えた場合の､n-6系高度不飽和脂肪酸の一つで､必須脂肪酸に属するリノール酸(18: 2n-6)からアラキドン酸(20:4n-6)への転換に関与する酵素系の活性および生体に蓄積した脂質成分を分析した｡

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すなわち､①ビタミンB6欠乏飼料で飼育した実験群と､ ②ビタミンB6を通常程度含有する対照群､および ③②の飼料を用いて①とペアフィーディングした対照群からなる実験系を設け､5週間飼育し､飼育中の変化と共に飼育期間終了後､18:2n-6の不飽和化反応に関与する酵素活性等の変動を比較した｡その結果､ビタミンB6欠乏時には､肝臓ミクロソームにおける18:2n-6 の不飽和化反応(△6-desaturase)が著しく低下する事実を認め､同時に肝臓ミクロソーム中の脂質組成においては､ホスファチジルエタノールアミン(PE)含量の著しい増加とホスファチジルコリン(PC)含量の有意な低下を認めた｡そして､その直接的な原因はミクロソーム中の PC含量の低下が関係し､NII)H-CytOChro皿e b5 _{reductase(ECl.6.2.2)の低下よりも} △6-desaturase活性そのものの低下が有意であることを示した｡すなわち､desaturase活性は､その埋め込まれているミクロソーム膜中のPC含量と強い相関性があることを示した｡したがって､ビタミンB6欠乏は18‥2n-6 の不飽和化に影響を与え､その結果､ 20:4n-6生合成の低下を引き起こすものと推定した｡っいで､ビタミンB6欠乏時にミクロソーム中のPC含量が低下する原因の検討を行い､ビタミンB6欠乏時には､CDP-コリン経路(Eennedy pathYay)のコリンホスフォトランスフエラーゼ(EC2.7.8.2)活性が有意に低下すると共に､段階的なメチル化経路(Green-ber?pathYay)においてもPE一メチルトランスフエラーゼ(EC2･1･1･17)の基質である S-アデノシルメチオニン(Sll)の濃度低下と呼応したS-アデノシルホモシステイン(Sl田濃度の著しい上昇が､ミクロソーム中のPCの合成阻害の引き金となっていると予測した｡すなわち､ビタミンB6欠では､メチオニン代謝系で関与するどタミンB6依存性酵素､シスタチオニンーβ-シンクーゼ(EC4.2.1.22)及びγ-シスタチオナーゼ(EC4.4.1.1) の活性低下によるSAEの蓄積と結果的なPE-メチルトランスフエラーゼの完全な阻害であることを､in _{vitroの実験系を用いて酵素レベルで確認した｡このことが､PC生合成を阻} 害する直接的な原因であることを突き止めた｡結果的に､ビタミンB6がメチオニン代謝とコリンの利用に影響を与えることにより間接的に肝臓ミクロソームのPC生合成が影響を受け､その結果18:2n-6 の不飽和化反応を触媒する△6-desaturase活性が低下し､最終的に18‥2n-6から20:4n-6への生合成が障害されることを示した｡

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-84-また､上記の研究を遂行するためには､SA‡とSA且の生体内濃度を知る必要があった｡従来の方法は大変繁雑で､信頼性に乏しい方法であったが､紫外部吸収(254nm)を検出手段として採用し､イソクラティツク肝LC法により､動物体内におけるSIXとSAHの濃度を非常に簡便に､かっ､効率良く定量する方法を新規に開発し､ビタミンB6欠乏動物の臓器中に存在するSAlとSAⅡの濃度変化を分析する方法を提案した｡ (文献) (1)Q.-B.She,et _{al.Biosci.Biotech.Biochem.,58,457-463(1994).} (2)Q∴B.She,et _{al.Biochm.Biophys.Res.Commun..205,1748-1754(1994).} (3)Q.-B.She,et _{al.Biosci.Biotech.Biochem.,59,163-167(1995).} 審査結果の要旨本論文は､哺乳動物における必須栄養素の一つビタミンB6 が欠乏した際に､脂質代謝がいかなる影響を受けるかを､実際にビタミンB(,欠状態とした飼料を与えラットを飼育することにより､酵素レベルで検討したものである｡その成果を総括すると､ビタミンBbがメチオニン代謝とコリンの利用に影響を与えることにより､間接的に肝臓ミクロソームのホスファチジルコリン生合成系が影響を受け､その結果､リノール酸(18:2n-6)の不飽和化反応を触媒する△6-デサチエラーゼ活性が低下し､最終的にリノール酸→アラキドン酸への生合成が障害されること､及び､こうした動物実験を遂行するにあたり､ネックとなる極く微量にしか存在しない生体成分の定量法を新規に開発した成績が記載されている｡以上の研究成果は､ビタミンB6欠乏が､生体の代謝に及ぼす広範囲の影響のうち､特に不明の点の多かった脂質代謝に焦点を絞り､脂肪酸の不飽和化反応との関連を明らかにした点で意義深いものである｡特に､最近栄養学上問題になっているn-6系とn-3系の脂肪酸の競合の問題におけるビタミンB6欠乏の影響､ひいては､リビッドバイオファクターであるプロスタグランジン､トロンボキサン､プロスタサイクリン等のアラキドン酸から誘導される多くの生理活性物質の生合成と､それらの活性の修飾におけるビタミンB6 の代謝的役割の重要性を示唆するものであり､脂質栄養に関する基本的な問題に迫るものであり､今後大いに発展する分野である｡また､従来､ホスファチジルコリンの生合成系を研究する場合､放射性同位元素を用い

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た繁雑な反応系の多くの酵素活性を測定する必要があったが､その内の一つの酵素反応､ PE-メチルトランスフエラーゼ(EC2.1.1.17)の活性測定に､基質の一つ､S-アデノシルメチオニン(SAl)とその代謝産物S-アデノシルホモシステイン(SAⅡ)を､簡単な前処理で､迅速かつ正確に同時定量できる肝LC法を開発し､通常の実験室で本酵素の活性測定を可能としたばかりでなく､ビタミンb欠乏時の代謝変動の指標として､肝臓中のSA暮/ SAEの濃度比が重要であることを報告している｡ S-アデノシルメチオニンやS-アデノシルホモシステインは､生体におけるメチル基の供与体として､核酸やタンパク質等の修飾に関与するバイオファクターであり､これらの簡易な定量法を開発したことは､各方面に大きなインパクトを与えるものと予想できる0 以上の成果は､日本農芸化学会の発行する英文誌､Biosci.Biotech.8iocheD･(通称 B.B.B)及び国際的に評価されているアメリカの速報誌 Bioche皿･Biophys･Res･Comun･ (通称B.B.R.C.)に既に掲載されている｡これらの知見は､ビタミンB6研究に新しい学問領域を提供すると共に､脂質代謝生化学の分野から見ても大変重要な知見であり､審査委員会は全員一致して農学博士の学位に相当すると認めた｡