化学と生物 Vol. 50, No. 4, 2012 239
今日の話題
よって，それぞれAMPKやPPAR
α
の活性化などを介 して，インスリン抵抗性や耐糖能障害が改善されること を示している（5）．筆者らは臨床応用も試みている．高分子量Adが高活 性型であることを見いだし，その測定法を共同で開発 し，メタボリックシンドロームの診断法として有用であ ることを初めて示した．治療法としては，同定したAd- ipoRの作動薬や増加薬の開発が，糖尿病・メタボリッ クシンドローム・動脈硬化症の根本的な治療法開発の道 を切り拓くものと強く期待される．筆者らはPPAR
γ
活 性化剤が高活性型高分子量Adを，またPPARα
活性化 剤がAdipoRを増加させることを，さらに野菜・果物に 含まれるオスモチンがAdipoRの作動薬となり得ること を見いだしている．さらに最近では，組織特異的AdipoR欠損マウスの解 析から，各組織におけるAd /AdipoR作用の解明に取り 組んでいる．骨格筋特異的AdipoR1欠損マウスにおい てAd投与実験を行なったところ，骨格筋でのAMPK のリン酸化は骨格筋特異的AdipoR1欠損マウスでは低 下していた．骨格筋特異的AdipoR1欠損マウスの骨格 筋では，PGC-1
α
（peroxisome proliferator activated re- cep torγ
coactivator-1） の発現低下が認められ，さら に，PGC-1α
の脱アセチル化も抑制され，活性化した PGC-1α
量が低下していた．それらに伴ってミトコンド リアDNA含量が低下しており，Errα
（estrogen-related receptorα
），CytC （cytochrome C） も低下していた．ま た，ATPase染 色 （pH 4.3） に て 骨 格 筋 特 異 的Adi- poR1欠損マウスの骨格筋ではtype1 fiberの低下が認め られ，運動負荷試験では持久力の低下が認められた．酸 化ストレスの消去に関わるSOD2，カタラーゼも低下 し，酸 化 ス ト レ ス マ ー カ ー で あ るTBARS （thio-
barbituric acid reactive substances） が上昇していた．
また，脂肪酸燃焼に関わるMCAD （medium-chain acyl- CoA dehydrogenase） の発現低下が認められ，骨格筋で の中性脂質含量が増加していた．糖負荷試験において は，糖負荷後の血糖値およびインスリン値は有意に上昇 しており，インスリン抵抗性，耐糖能障害が認められ た．グルコースクランプ試験においては糖取り込みの有 意な低下が認められた．
C2C12骨格筋細胞を用いた検討と合わせて，Adが骨 格筋ではAdipoR1を介して，細胞内カルシウム濃度の 上昇とAMPK/長寿遺伝子SIRT1 （sirtuin1） の活性化の 両方をもたらし，PGC-1
α
とミトコンドリアの量と活性 の制御を司るなど，運動を模倣する作用を有しているこ とが明らかとなった（6）．Ad/AdipoR1シグナルを増強す ることが，運動を模倣するという新しい視点で，肥満 症，2型糖尿病の新規治療法となる可能性が示唆された（図1）．
AdipoRアゴニストの開発に関しては，ランダムスク リーニングによる内服可能な低分子量化合物の開発や，
抗体創薬，全長Ad・globular Ad・オスモチンなどの既 知のアゴニストとの結合のあるなしの状態での立体構造 解析のデータに基づく低分子量化合物の設計およびスク リーニングなどが戦略として考えられ，その実現が世界 で大いに期待されている．
1） T. Yamauch : , 30, 221 （2002）.
2） T. Yamauch : , 8, 1288 （2002）.
3） T. Yamauch : , 7, 941 （2001）.
4） T. Yamauch : , 423, 762 （2003）.
5） T. Yamauch : , 13, 332 （2007）.
6） M. Iwabu : , 464, 1313 （2010）.
（山内敏正，門脇 孝，東京大学大学院医学系研究科）
地力窒素の分子実体は何か
土壌には多様な分子量の有機態窒素が存在する
作物は土壌から主として無機態の窒素を吸収する．そ の窒素は，化学肥料に含まれている無機態窒素だけでは なく，土壌に含まれている有機態窒素から徐々に分解生 成する無機態窒素にも由来する．この土壌から生成し作 物に供給される窒素を「地力窒素」あるいは「可給態窒 素」と言う．土壌中には，生物活動や化学反応から生み
出される様々な窒素含有有機物が存在する．それらの有 機物が主に生物的に分解されて，生成した無機態の窒素 が作物に供給される．地力窒素の発現量を知ることは，
作物の生育予測や施肥設計に大変重要であることから，
その推定手法が研究されてきた．現在，作物の生育量と 生物学的あるいは化学的分析の結果得られた測定値との
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相関から地力窒素量が推定されている．代表的な方法と しては，温度・水分条件を一定にして土壌を培養して発 現する無機態窒素量を測定する「培養窒素法」と，地力 窒素の給源となる有機物を選択的に抽出することを目的 とした「熱水抽出法」，「リン酸緩衝液抽出法」などが挙 げられる．しかし，「どのような物質が地力窒素の給源 なのか？」という問いに対しては，未だに明確な答えが 得られていない．
土壌中には作物の残渣分解物や微生物の代謝物など多 様な生化学物質が存在するほか，化学構造の不明な「腐 植物質」と呼ばれる暗色物質が存在する．そのため，今 のところ各々の物質の動態を把握するのは困難であり，
地力窒素の給源を特定するのは難しい．しかし，近年，
固体 15N-NMR, 高速液体クロマトグラフィーなどの機器 分析法の進歩により，土壌有機態窒素に関する新知見が もたらされ，地力窒素の実体を解明しようという試みが 始まっている．
従来，土壌を加水分解すると全窒素量の20 〜 40%の アミノ酸態窒素が生成されることが知られていたが，土 壌の固体 15N-NMRスペクトル分析結果などから全窒素 量の少なくとも2/3以上の有機態窒素がペプチド態であ ることが明らかになった（1）．この結果とペプチドのC/
N比が約4であることを考慮すると，C/N比10程度の一 般的な土壌有機物では，有機態炭素の30 〜 40%がペプ チド起源と推測され，タンパク質様物質は土壌有機物の 主成分ということになる．しかし，土壌に添加されたペ プチドやタンパク質は，直ちに微生物に分解利用されて しまうため，それらが土壌中にフリーな形で安定的に存 在するとは考えにくく，何らかの方法で土壌中に固定さ れていると推察される．タンパク質様物質がどのような 形態で土壌中に存在しているかについては，①メソポア 仮説：アミノ酸や小さなペプチドが鉱物表面および 10 nm以下の鉱物表面の穴へ吸着（2），②タマネギ層モデ ル：陰イオン性のカルボキシル基と陽イオン性のアミノ 酸が粘土表面で結びつくことにより有機物の多重層を形 成（3），③タンパク質リグニン複合体，④タンパク質タン ニン複合体，⑤カプセル化モデル：ペプチドを高分子有 機物により包含（4），⑥超分子モデル：分子量の小さな有 機物の水素結合などによる超分子の形成（5） などの様々 なメカニズムが考えられている．また，ペプチドグリカ ンなどの微生物に分解されにくい生体物質があることも 知られている．これらの土壌中のタンパク質様物質の分
解抵抗性メカニズムについては，実験的に実証されてい るものもあるが（2），土壌中にどのような形態のタンパク 質様物質あるいはその複合体が，どのくらいの割合で含 まれているのかはわかっていない．Matsumotoら（6）
は，化学的地力窒素推定法の一つであるリン酸緩衝液抽 出によって得られる有機物を，高速液体サイズ排除クロ マトグラフフィー （HPSEC） により分離しUV280 nmで 検出すると，8,000 Daのほぼ均一の分子量をもつピーク のみが見られたことから，これが地力窒素の給源物質だ と推察した．UV280nmの吸収をもつ物質が必ずしも窒 素を含んでいるとは限らないため，この分析は有機態窒 素全体を捕えているものではないが，地力窒素の実体を 捕える試みとして示唆に富んでいる．
最近，筆者らは，地力窒素の推定法として信頼性が高 いとされている80℃・16時間水抽出法（7） の抽出物を対 象として，化合物の窒素を直接検出する方法を用いて分 子量分布を測定した．すなわち，高分解能サイズ排除カ
図1■土壌の80℃・16時間水抽出物のサイズ排除クロマトグラ ム
化学発光窒素検出器 （CLND） では，有機物中の窒素を特異的に検 出できる．窒素は広い分子量の有機物に含まれる． 0：排除限 界， t：全浸透容限界，
▲
：標準タンパク質の溶出時間（数字は 分子量）．無機態窒素はカラムとの相互作用により，NO3−は早め に，NH4＋は遅れて溶出される．化学と生物 Vol. 50, No. 4, 2012 241
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ラムで分子量分画した試料を化学発光窒素検出器に送り 込み，窒素の分子量分布を測定する方法（サイズ排除高 速液体クロマトグラフィー/化学発光窒素分析法；HP- SEC-CLND）である．その結果から，土壌の水抽出物 の有機態窒素の分子量は，数千Da 〜数十万Daの広い 範囲に分布しており，分子量毎にUV280 nm吸収やフル ボ酸様蛍光 （Ex. 340 nm, Em. 440 nm） の強さが異なっ ていることが明らかになった（図1）．したがって，土 壌の80℃・16時間水抽出物は分子量と分光学的性質が 異なる複数の有機態窒素集団から構成されていると考え られる（8）．また，地力窒素の高い堆肥連用土壌と地力窒 素の低い化学肥料連用土壌の抽出物を比較すると，数万 Da程度の有機態窒素が堆肥連用土壌に多く含まれてい ることもわかってきた．一方，河川の溶存有機物につい ても，液体クロマトグラフィー/有機態炭素分析/有機態 窒素分析法 （LC-OCD-OND） によって，分子量の異なる 複数の有機物が存在していることが報告されている（9）． 今後は，これらの有機態窒素集団の個々の土壌中での分 解・蓄積特性を明らかにすることによって，地力窒素の
動態を知ることが可能となるであろう．また，有機態窒 素のアミノ酸組成やそれに結合する有機物・無機物の組 成の解析により，その存在形態や起源物質の実体が明ら かになることが期待される．
1） 森泉美穂子，松永俊朗：日本土壌肥料学雑誌，80, 304
（2009）.
2） X. C. Wang & C. Lee : , 44, 1 （1993）.
3） M. Kleber, P. Sollins & R. Sutton : , 85, 9
（2007）.
4） H. Knicker & P. Hatcher : , 84, 231
（1997）.
5） A. Piccolo : , 75, 57 （2002）.
6） S. Matsumoto, N. Ae & M. Yamagata : , 46, 139 （2000）.
7） 上薗一郎, 加藤直人, 森泉美穂子：日本土壌肥料学雑誌，
81, 39 （2010）.
8） M. Moriizumi & T. Matsunaga : , 57, 185 （2011）.
9） S. A. Huber, A. Balz, M. Abert & W. Pronk : , 45, 879 （2011）.
（森泉美穂子，松永俊朗，農業・食品産業技術総合研 究機構中央農業総合研究センター）
病原真菌 Candida glabrata におけるステロール輸送の生理的役割
血清からのコレステロール取り込みが病原性に必須か？
生物にとってステロールは，細胞膜を形成し様々な生 理活性をもつ必須な脂質であるが，合成過程において酸
素が必要である．出芽酵母 は，
好気条件ではエルゴステロール（哺乳類でのコレステ ロールに相当する）を合成し，細胞外にステロールが存 在しても取り込んで利用することはないが，嫌気条件下 でエルゴステロール合成が抑制されると，細胞外ステ ロールの取り込みが観察されるようになる．
は，ステロール合成が可能な条件では「栄養」とな りうる細胞外ステロールを排除して，自身のステロール 合成のみで生育するという戦略でステロール恒常性を維 持していると考えられる．
人間に感染症をひき起こす病原真菌
は と遺伝的に近縁種であるとされており，
遺伝子やステロール代謝機構に関しても多くの共通性が 認められるが，筆者らは が自身のエルゴス テロール合成が可能な状態でも血清を添加すると血清由 来 の コ レ ス テ ロ ー ル を 取 り 込 む こ と を 見 い だ し
た（1）．ここでは， 固有のステロール取り込 み機構と，生理機能との関連について考察する．
で は，嫌 気 条 件 で 特 異 的 に 発 現 す る ATP-binding cassette （ABC） タンパク質スーパーファ ミリーに属するAus1pまたはPdr11pが細胞外ステロー ルの取り込みに必須であることが示されている．また，
Aus1pおよびPdr11pによるステロールの取り込みが ATP依存的であることから，これらのタンパク質は他 の基質排出型のABCタンパク質 （floppase） とは反対 に，細胞外由来のステロールを細胞膜外葉から細胞膜内 葉に能動的に移動させる （flippase） と推測される（2）． 細胞膜内葉まで到達した細胞外由来ステロールは，Osh
（oxysterol binding protein homolog） タンパク質によっ て小胞体に輸送され，アセチル化，エステル化などの修 飾を経て，その後の輸送経路が決定されるが，小胞体ま でのステロール輸送経路と比較して小胞体以降のステ ロール輸送については未解明な部分が多い．
筆者らの研究グループは，① 感染患者か
