化学と生物 Vol. 50, No. 4, 2012 237
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たエーテル環のサイズの違いは，エポキシド開環反応の 際 の 環 化 様 式 の 違 い（THF環：5- 環 化，THP環：
6- 環化）に起因するものであり，後者はエネルギー 的には不利な反応であることが知られている．この有機 合成では困難な反応をEHが如何にして制御しているの かという点については，多大な関心が集められている．
こうした背景の下，ラサロシド生合成においてEHと予 想されたLsd19の機能同定，基質特異性の検討，触媒機 構解析が行なわれてきた．
1の化学構造およびPKSのドメイン構造などから Lsd19の基質は2と予想され，対応するジエンに対する Shi不斉エポキシ化により化学合成された．組換え Lsd19と2との酵素反応生成物の解析では，中間体に相 当する3とTHF-THP環化体1が主生成物として確認さ れた．一方，基質を酸処理した場合には，THF-THF環 化体4のみが生成する．これより，Lsd19は5- 環化反 応と6- 環化反応を厳密に制御しながら数珠玉型の ポリエーテル骨格を構築する酵素であることが世界で初 めて明らかにされた（図1-A）（2）．また，Lsd19によるエ ポキシド開環反応はビスエポキシド2の構造を簡略化し たアナログ体 （5〜7） でも進行して対応するTHF-THP 環化体を与えること，末端エポキシドの立体化学が非天 然型のビスエポキシドでは2度目のエポキシド開環反応 の反応様式が6- 型から5- 型へと改変してTHF- THF環化体が生成することも見いだされた（図1-A）（3）． こうした基質特異性に対する検討結果は，Lsd19による 触媒機構を理解する上で有益な知見を与えるものと考え られている．さらに，触媒アミノ酸残基を特定するため の部位特異的な変異の導入実験も行なわれた．各種変異 体の解析結果から，N末端ドメイン （Lsd19A） 上の一組 の酸性アミノ酸残基 （D38, E65） が1回目の5- 環化反
応に，C末端ドメイン （Lsd19B） 上の一組の酸性アミノ 酸残基 （D170, E197） が2回目の6- 環化反応におけ る触媒残基であることが明らかにされた．また，単独で 発現したC末端ドメインにも6- 環化活性があるこ とが確認されている．これより，Lsd19による2段階の エポキシド開環反応は独立した2つのドメインにより 別々に触媒されることが明らかにされた（図1-B）（4）． 最近ではLsd19の立体構造解析も行なわれ，各ドメイン による環サイズの制御機構についても明らかになりつつ ある（5）．
Lsd19による酵素的エポキシド開環反応の化学的な解 析により，仮説の提唱から25年を経て，ようやく生物 による骨格構築戦略の一端が垣間見えてきた．最近にな り，3回のエポキシド開環反応を必要とするモネンシン の生合成に関与するEHの機能解析も行なわれ，Lsd- 19AとLsd19Bに相当する2つのEH （MonBI, MonBII）
が協同して作用することでエポキシド開環反応が進行す ることも報告された（図1-C）（6）．以上の研究成果から，
生物は少数の酵素を上手に機能させることで多数のエー テル環を効率的に構築しうることが示唆された．これ は，冒頭で述べた30個以上のエーテル環を構築する際 にも適用されている普遍的な生合成戦略ではないかと考 えられる．今後，これまでに報告例のないEPXを含め たポリエーテル骨格構築酵素群の機能解析が進められ，
生合成機構の全容が明らかになることを期待する．
1） D. E. Cane : , 105, 3594 （1983）.
2） Y. Shichijo : , 130, 12230 （2008）.
3） Y. Matsuura : , 12, 2226 （2010）.
4） A. Minami : , 13, 1638 （2011）.
5） K. Hotta : , DOI : 10.1038/nature10865.
6） K. Sato : , 52, 5277 （2011）.
（南 篤志，及川英秋，北海道大学大学院理学研究院）
アディポネクチンの新たな機能
肥満症 ，2 型糖尿病の新規治療法への期待
日本人の糖尿病患者数は増加し続けている．その主因 は，高脂肪食や運動不足などによって肥満・インスリン 抵抗性要因が増加しているためと考えられる．これら は，メタボリックシンドローム・2型糖尿病を惹起し，
我が国の死因の第一位を占める心血管疾患の主因になっ ていると考えられる．したがって，肥満・インスリン抵
抗性の原因解明とそれに立脚した根本的な予防法や治療 法の確立がきわめて重要である．
筆者らはまず，高脂肪食による肥満・脂肪細胞肥大・
インスリン抵抗性について欠損マウスを用いて解析し，
転写因子PPAR
γ
（peroxisome proliferator-activated re- cep torγ
） とその共役因子CBP（コアクチベーター）が化学と生物 Vol. 50, No. 4, 2012
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原因となっていることを示した（1）．そしてPPAR
γ
活性 の部分的阻害剤が，抗肥満・抗糖尿病薬となりうること を示した．次に，脂肪萎縮・肥満では脂肪細胞から分泌 されるアディポネクチン （Ad） が低下し，糖尿病・メ タボリックシンドロームの原因となっており，その補充 がAMPK（2）とPPARα
の活性化などを介してこれら疾患 の効果的な治療法となることを明らかにした（3）．また，動脈硬化モデルマウスにおいて，Adを増加させること が，脂質蓄積低減と抗炎症作用などにより，動脈硬化を 抑制することを見いだした．
脂肪細胞由来の抗糖尿病・抗動脈硬化ホルモン，Ad の作用メカニズムと病態生理的意義を明らかにするため には，その受容体の同定が最重要課題である．筆者ら は，特異的結合を指標にした発現クローニング法によ り，7回膜貫通型ながら既知のGタンパク質共役型受容 体ファミリーとは構造的・機能的に異なった新規ファミ
リーに属すると考えられる，Ad受容体1型 （AdipoR1）
と2型 （AdipoR2） の同定に世界で初めて成功した（4）． 遺伝子ノックダウンの実験などによって，AdipoR1と AdipoR2はAdによるAMPK，およびPPAR
α
の活性化 などを介し，脂肪酸燃焼や糖取り込み促進作用を伝達し ていることを示した．さらに肥満・2型糖尿病のモデル マウスにおいては，AdipoR1・R2の発現量が低下し，Ad感受性の低下が存在することを示した．肥満では血 中AdレベルとAdipoRの発現が低下し，糖尿病・メタ ボリックシンドロームとそれに伴う動脈硬化の原因と なっている．筆者らはAdipoR1・R2の遺伝子欠損マウ スを用いて，AdipoR1・R2が生体内においてAdの結合 と作用に必須の主要な受容体であること，そして糖・脂 質代謝や酸化ストレス，炎症の制御に重要な役割を果た すことを示している．さらに，肥満・2型糖尿病のモデ ルマウスにおいてAdipoR1・R2の発現量を戻すことに
図1■アディポネクチンの運動模倣効果
アディポネクチンはAdipoR1を介して，AMPキナーゼとCa2＋ の両経路を活性化し，PGC-1αの活性化と発現増加をひき起こして，運動模 倣 効 果 を 発 揮 す る．文 献6よ り 引 用．CaMK : calcium/calmodulin-dependent protein kinase. CaMKK : calcium/calmodulin-dependent protein kinase kinase. AMP : adenosine monophosphate. AMPK : AMP-activated protein kinase. MEF : myocyte enhancer factor
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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
