食品由来成分のもつ抗老化作用とカロリー制限との接点

松浦

千葉大学大学院融合科学研究科

緒彰教授

その一つとして細胞・個体レベルの老化進行を抑制する

言
急速な高齢化社会を迎えた我が国では、加齢に伴う老活性が知られている。そのような「抗老化活性」をもつ年病の発症とそれにともなう QOL の低下に対する対策物質として赤ワイン由来のポリフェノールであるレスベが急務である。このため、安全でかつ普遍性のある老化ラトロール（図 1A）が有名である。レスベラトロール

抑制ストラテジーを考案することが喫緊の課題となっては、細胞内で進化的に保存された脱アセチル酵素 Sir2いる。

(sirtuin) ファミリータンパク質に作用し、その活性を正に制御することで、老化遅延を引き起こすとされている

長い間、科学的に証明された老化抑制法は摂取するカロリーを通常の六割程度に減らす、いわゆる「カロリー1)制限」のみであった。カロリー制限による寿命延長効果

細胞内の作用を反映していないのではないという議論がは下等な単細胞生物から哺乳類まで広く認められているあり、まだその作用機序についての最終的な結論は得らが、カロリー制限を人間にそのまま応用することは現実れていない。また近年細胞内のエネルギー利用に関与す的ではないと考えられる。これは、摂取カロリーの制限るシグナル経路の中心的キナーゼ Tor の活性を抑制するにより、活動能力の低下等の副作用が生じることが考えラパマイシンが、様々な生物種において抗老化作用をもられ、寿命は伸びるものの高齢者の QOL の向上には結つことが示され、注目されている。ラパマイシンはカロびつかない可能性が高いためである。より現実的な手段

リー制限を模倣する性質があると考えられているが、寿として考えられているストラテジーは、カロリー制限の命制御における Tor の活性の生理機能がすべて明らかに効果を模倣する薬剤により、通常のカロリー摂取をしななっているとは言いがたい。

。しかしながら、試験管中で観察される活性化作用が、がらも老化を遅延させ、QOL の向上を目指すというも酵母は、生活環において単細胞性を示す時期をもつ真のである。このような薬剤の開発にはカロリー制限の効菌類の総称である。分子遺伝学や細胞生物学において研果を仲介する細胞内経路の解明が不可欠であるが、現在究材料として用いられている出芽酵母（Saccharomycesまでのところその全容は明らかになっていない。

cerevisiae ）は、その名の通り、出芽という特殊な様式

食品由来成分はさまざまな生理活性を有しているが、図１

A : レスベラトロールの構造で細胞分裂を行う。出芽は大きな母細胞から小さな娘細B : K6001 株を使用した分裂寿命の測定
1

C : クルクミンとテトラクルクミンの構造

松浦

彰胞が生じるという非対称な細胞分裂様式である。娘細胞は分裂を停止する。このため、グルコース培地上で形成は、細胞サイズが拡大したのち自身が母細胞となって分されるマイクロコロニー中の細胞数を測定することで分裂を行い、再び娘細胞（最初の母細胞から見ると孫細胞）裂回数を求めることができる（図 1B）。

を生みだす。母細胞は通常 20~30 回分裂した後に細胞K6001 を用いたスクリーニング系により、酵母の分分裂を停止する。このような、酵母の母細胞の有限の分裂寿命を延長させる複数の化合物が単離された。そのう裂回数は遺伝的に決まっており、この過程は分裂老化とち、最も高い活性を示すものはテトラヒドロクルクミン呼ばれて、老化のモデルとしてさまざまな解析が進んでであった（図 2）。テトラヒドロクルクミンはウコンにいる。

由来する化合物であり、生体内でクルクミンが代謝され本研究では、進化的に保存された寿命制御の分子機構て生じる物質である（図 1C）。クルクミン、テトラヒドを明らかにするために、出芽酵母を用いたスクリーニン

ロクルクミンともに抗酸化活性をもつことが知られていグを行い、寿命延長活性をもつ新たな食品由来化合物テるが、寿命延長活性を有するのはテトラヒドロクルクミ

トラヒドロクルクミンを同定した。本研究ではさらに、ンのみであった。このことは、寿命延長活性は単に抗酸レスベラトロールを始めとした化合物による抗老化経路化活性が原因となっている訳ではないことを示唆していと、カロリー制限時の生理応答に関わる経路の類似性にる。また、スクリーニングで用いた K6001 株の他に、ついて、分子レベルでの解析を行った。

酵母の野生型株 BY4741 の分裂寿命への効果を常法により測定した結果、テトラヒドロクルクミンは BY4741結株の分裂寿命も延長させることを見いだした。

果

寿命延長活性のある化合物のスクリーニング

抗酸化活性のある食品由来化合物ライブラリーから、出芽酵母 K6001 株

2)

テトラヒドロクルクミンは UTH1 を介して分裂寿命を延長させるに対して寿命延長活性をもつ化合マイクロアレーを用いてテトラヒドロクルクミンの生物をスクリーンした。通常、酵母の分裂寿命は、顕微鏡理作用の転写レベルでの影響を検討した。その結果、酵下で母細胞から生じた娘細胞をマニピュレーションによ

母の寿命関連遺伝子として単離されている UTH1 の発り分離し、その個数を測定することにより行われる。そ現が低下していた。UTH1 は分裂寿命が延長する突然変のような手法は、ライブラリーのスクリーニングには適異の原因遺伝子として単離されており、その産物が酸化さない。このために遺伝的細工を施された株が K6001

ストレス耐性およびミトコンドリアの生理に関係してい株である。K6001 株では、必須遺伝子 CDC6 を母細胞ることが示されている 。

3)

特異的に発現する HO 遺伝子のプロモーターにより発現

まず、定量的 PCR により、マイクロアレーのデータするように作られており、このためグルコース培養条件を追試した。その結果、テトラヒドロクルクミン添加にでは、母細胞は分裂を続ける一方、生み出された娘細胞より UTH1 の発現が 50%程度低下することが確認され

図２

テトラヒドロクルクミン（THU）とレズベラトロール（RES）の分裂寿命への影響
株は K6001 を用いている。

2

食品由来成分のもつ抗老化作用とカロリー制限との接点た（図 3）。これまでに uth1 の遺伝子破壊が、野生型のテトラヒドロクルクミン添加とカロリー制限との類似性分裂寿命を延長させることが観察されており、我々の手マイクロアレー解析の結果は、テトラヒドロクルクミでもこのことは確認された。しかし、uth1 株にテトラン添加により翻訳活性が低下し、細胞壁の組成が変化しヒドロクルクミンを添加した場合は、更なる寿命延長はていることを示唆している。そのような変化とカロリーおこらなかった（図 4）。このことから、テトラヒドロ制限時の変化との間に類似点があるかについて、検討をクルクミンによる寿命延長が、UTH1 の発現低下を介し行った。
まず、定量的 PCR により、カロリー制限（グルコーていることが示唆された。

ス濃度 0.05%）の際に UTH1 の発現が低下していることが明らかとなった。この際の SKN7 の関与については、

UTH1 の発現制御機構

UTH1 の 開 始 コ ド ン か ら 上 流 700 bp ま で の 領 域現在検討を行っている。また、カロリー制限は、uth1を プ ロ モ ー タ ー と し て lacZ 遺 伝 子 の 上 流 に 組 み 込破壊株の分裂寿命を延長させないことが明らかとなっ

み、細胞に導入後テトラヒドロクルクミン処理後のβた。このことは、テトラヒドロクルクミンが関与する寿-galactosidase 活性を測定した。その結果、薬剤添加に命延長経路が、カロリー制限による寿命延長を引き起こよりその活性が低下することが確認された。

す経路と類似していることを強く示唆している。

UTH1 の上流領域には、Skn7 と Mot3 という、酸化ストレス応答に関与する転写因子の結合配列が予測され

考4)

察ている 。UTH1 p-lacZ 融合遺伝子をもつプラスミドを本研究において、酵母の寿命延長をもたらす食品由来

skn7 変異株、mot3 変異株に導入し、テトラヒドロク成分としてテトラヒドロクルクミンが同定された。この

ルクミン添加によるプロモーター活性の変化を調べた。

化合物が作用する経路として Skn7-Uth1 が関わる新規

その結果、mot3 変異株では野生型株と同様の活性が観経路が見いだされた。Skn7 の上流には細胞膜上ではた察されたが、skn7 変異株ではテトラヒドロクルクミン

らく二成分因子 Sln1-Ypd1 が存在している。これらのを添加する以前から活性が低下しており、テトラヒドロ因子は細胞外の環境変化を細胞内に伝える機能を有してクルクミンによるさらなる活性低下は観察されなかっおり 5)、これらのはたらきがテトラヒドロクルクミンのた。このことから、テトラヒドロクルクミン添加によるもつ抗老化活性とどのようにつながるのかは興味深い。

UTH1 の発現抑制に、SKN7 が関与している可能性が考Uth1 は真菌類で保存されたタンパク質であり、糖分解えられる。実際、skn7 の遺伝子破壊株ではテトラヒド酵素のモチーフをもっているが、その機能は明らかでなロクルクミンによる寿命延長が観察されず、このモデル

い。 UTH1 の発現が寿命を短くする方向にはたらく理が支持された。

由はまだ不明であり、今後の解析が待たれる。共同研究

図３

テトラヒドロクルクミンおよびレスベラトロールによる

UTH1 遺伝子の発現抑制

図４ テトラヒドロクルクミンによる寿命延長に対する UTH1 要求性

アステリスクはコントロールとの有意差を示す。（* p <0.05, **p <0.01)

BY4741 株およびそれに由来するΔ uth1 株を用いて分裂寿命測定を行った。

3松浦彰

UTH1 が関与していることが示唆された。

により、テトラヒドロクルクミンがショウジョウバエの寿命を延長することを見いだしている。また、マウスでこの物質が寿命を延ばしたという報告6)もある。この謝ことから、テトラヒドロクルクミンが作用する経路は進辞
本研究を行うにあたり、研究助成を賜りました財団法化的に保存されていることが考えられる。

人三島海雲記念財団に深く感謝申し上げます。また、研本研究の結果から、抗老化活性をもつ化合物が、カロ究にご協力いただいた、向蘭博士、石原聡博士、石原綾

リー制限を模倣することで寿命延長を行っている可能性氏、大井麻紗子氏に感謝いたします。

が示唆された。その詳細な分子機序の解明により、寿命を決定する遺伝的要因を明らかにしていきたいと考えて文いる。

1) S. Imai and L. P. Guarente: Molecular Biology of Aging (L. P. Guarente

献et al., ed.), pp. 39-72, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2008.

要2) S. Jarolim et al.: FEMS Yeast Res ., 5, 169-177, 2004.

約3) N. I. Camougrand et al.: FEMS Yeast Res ., 5, 133-140, 2004.

酵母の分裂寿命を延長する物質として、ウコン由来の

4) L. C. Lai, et al.: Eukaryot. Cell , 5, 1468-1489, 2006.

テトラヒドロクルクミンを新たに見いだした。テトラヒ

5) S. Li, et al.: EMBO J. 17, 6952-6962, 1998.

ドロクルクミンおよびカロリー制限による寿命延長に

6) T. Kitani, et al.: Biogerontology, 8, 567-573, 2007.

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