タウリンとN-アセチルタウリンの体内代謝における役割
研究がタウリンの体重とエネルギー調整への影響を強調してる。
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目次
タウリンは多くの動物組織や特定の食べ物に見られる重要な化合物だよ。心臓や脳、筋肉みたいに活発なところで特に大事なんだ。簡単に言うと、タウリンは体の代謝のバランスを保つのに役立ってて、足りないと筋肉が減ったり運動能力が下がったりすることがあるんだ。でも逆に、タウリンを追加で摂ると運動パフォーマンスが良くなったり、体重をコントロールするのに役立つんだ。
最近、科学者たちはタウリンが体内でどう処理されるかを詳しく調べてる。タウリンはシステインっていう物質から作られるんで、一連の化学反応を経てタウリンが形成される。タウリンが分解されると、N-acetyltaurineっていういくつかの副産物ができるんだ。タウリンとその副産物が体内でどんな働きをするのかを理解することは、健康や病気との関係を明らかにするのに役立つよ。
タウリン代謝におけるPTERの役割
PTERっていう特定の酵素が、タウリンとN-acetyltaurineの変換を担う主要なドライバーだと特定されたんだ。この酵素は、タウリンからN-acetyltaurineを作ることと、N-acetyltaurineをタウリンに戻すことを行き来できるんだ。PTERのこの双方向の機能は、体内のこれらの化合物のレベルを調整するのに非常に重要なんだ。
研究者たちがマウスモデルを調べたところ、PTERが取り除かれたりうまく働かなかったりすると、N-acetyltaurineのレベルがかなり増加したんだ。PTERがないマウスは、高脂肪食を与えられた時に体重と脂肪が減少したことを示してて、特に特定の食事条件下でPTERが体重や脂肪レベルを調整するのに重要な役割を果たしていることがわかったんだ。
酵素の活性とその影響
PTERについてもっと知るために、科学者たちはいくつかの実験を行ったんだ。マウスの腎臓組織を使って、タウリンとN-acetyltaurineを変換するのを助ける酵素を分離したんだけど、腎臓組織はさまざまな組織の中でこれらの酵素が最も活発だったんだ。
さらに実験を進めて、タウリンとアセテート(別の化合物)を腎臓組織サンプルに加えたら、N-acetyltaurineがどれだけ生成されたかを観察することでPTERの活性を測定できたんだ。サンプルを精製する中で、PTERがこの変換における主要な酵素であることが分かったよ。
PTERがない細胞では、タウリンとN-acetyltaurineの変換の活性は測定されなかった。要するに、PTERはこの2つの化合物の間の変換に不可欠なんだ。
PTER機能における適切な条件を見つける
科学者たちはラボでPTERの純粋なバージョンを作成して、さまざまな条件下でどれだけ効率的に働くかを調べたんだ。タウリンとアセテートが存在している時、PTERが最も効率的であることがわかったんだ。さらに、PTERは他の関連物質も分解できるけど、タウリンとアセテートに強い好みを示すことに気づいたよ。
PTERの構造を研究することで、科学者たちは基質と相互作用する重要な部分を特定できたんだ。PTERの構造を少し変更する実験を行ったところ、これらの変更がPTERの機能にどれだけ影響を与えるかがわかったんだ。一部の変更は完全に非活性にしちゃったり、他は活性が減少したりしたよ。この情報は、酵素がどう働くか、そしてそのパフォーマンスに影響を与える要因を理解するのに重要なんだ。
PTERの体重とエネルギー調整への影響
次に科学者たちは、PTERがないマウスの体重や脂肪レベルに何が起こるかを見てみたんだ。そしたら、これらのマウスはN-acetyltaurineのレベルが大きく増加してて、高脂肪食を与えた時には体重と脂肪が減少したことがわかったんだ。この発見から、PTERが体内のエネルギーバランスを調整するために重要であることが示唆されたよ。
飲み水にタウリンを与えたPTER欠損マウスは、通常のマウスに比べて食べる量が少なくて体重が低かった。これらの結果は、PTERとN-acetyltaurineが体が食事に反応する複雑な仕組みに関わっていることを支持しているんだ。
N-acetyltaurineの生成とその影響
研究者たちはN-acetyltaurineそのものの影響にも興味を持ったんだ。N-acetyltaurineをマウスに投与したところ、体重と食事量を効果的に減少させることができることが観察されたんだ。ただ、この効果はGFRALっていう受容体の存在に依存してたんだ。この受容体をブロックすると、N-acetyltaurineの体重減少効果が減少しちゃう。つまり、N-acetyltaurineはこの受容体が必要なんだ。
この研究は、N-acetyltaurineが食欲や体重に強い影響を持つことを示していて、肥満治療に有意義かもしれないよ。N-acetyltaurineが食事摂取量を減らすのに役立つってことは、ダイエットサプリや肥満治療への利用の可能性を広げるかもしれないね。
バクテリアとN-acetyltaurineのレベル
さらに研究が進むと、腸内バクテリアもN-acetyltaurineレベルに関与していることがわかったんだ。マウスに腸内バクテリアを減少させる抗生物質を投与したところ、N-acetyltaurineのレベルが大幅に減少したんだ。逆に、特定の腸内バクテリアの株でコロナライズされたマウスはN-acetyltaurineのレベルが上昇したんだ。
特にBifidobacterium catenulatumっていう株がN-acetyltaurineを生成するのに非常に効果的だと注目されたんだ。この発見は、腸内微生物叢が消化を助けるだけでなく、体内の特定の代謝物を調節するのにも貴重な役割を果たしている可能性を示唆してるよ。
結論
全体的に、この研究はタウリン、N-acetyltaurine、そして酵素PTERの間の複雑な相互作用の絵を描き出してるんだ。科学者たちがこれらのつながりをもっと学ぶにつれて、体重管理やエネルギーバランス、健康を食事介入や腸内バクテリアの操作を通じて新しい戦略を開発する可能性があるんだ。
PTERを研究することで得られた洞察は、タウリンの代謝だけでなく、代謝、栄養、肥満に関する広範な問題にどうつながるかを理解するのに役立つよ。さらに進めば、食事や代謝に関連する状態を管理するために人間の健康に有意義な応用があるかもしれないね。
これらのメカニズムをよく理解することで、ターゲットを絞ったアプローチを通じて治療の選択肢を進展させたり、全体的なウェルネスを向上させたりする希望があるんだ。
タイトル: A PTER-dependent pathway of taurine metabolism linked to energy balance
概要: Taurine is a conditionally essential micronutrient and one of the most abundant amino acids in humans1-3. In endogenous taurine metabolism, dedicated enzymes are involved in biosynthesis of taurine from cysteine as well as the downstream derivatization of taurine into secondary taurine metabolites4,5. One such taurine metabolite is N-acetyltaurine6. Levels of N-acetyltaurine are dynamically regulated by diverse physiologic perturbations that alter taurine and/or acetate flux, including endurance exercise7, nutritional taurine supplementation8, and alcohol consumption6,9. While taurine N-acetyltransferase activity has been previously detected in mammalian cells6,7, the molecular identity of this enzyme, and the physiologic relevance of N-acetyltaurine, have remained unknown. Here we show that the orphan body mass index-associated enzyme PTER (phosphotriesterase-related)10 is the principal mammalian taurine N-acetyltransferase/hydrolase. In vitro, recombinant PTER catalyzes bidirectional taurine N-acetylation with free acetate as well as the reverse N-acetyltaurine hydrolysis reaction. Genetic ablation of PTER in mice results in complete loss of tissue taurine N-acetyltransferase/hydrolysis activities and systemic elevation of N-acetyltaurine levels. Upon stimuli that increase taurine levels, PTER-KO mice exhibit lower body weight, reduced adiposity, and improved glucose homeostasis. These phenotypes are recapitulated by administration of N-acetyltaurine to wild-type mice. Lastly, the anorexigenic and anti-obesity effects of N-acetyltaurine require functional GFRAL receptors. Together, these data uncover enzymatic control of a previously enigmatic pathway of secondary taurine metabolism linked to energy balance.
著者: Jonathan Z Long, W. Wei, X. Lyu, A. L. Markhard, S. Fu, R. E. Mardjuki, P. E. Cavanagh, X. Zeng, J. Rajniak, N. Lu, S. Xiao, M. Zhao, M. Dolores Moya-Garzon, S. D. Truong, C. J. Chou, L. W. Wat, S. Chidambaranathan Reghupaty, L. Voilquin, D. Xu, F. Shen, W. Huang, C. B. Ramirez, C. Jang, K. J. Svensson, M. A. Fischbach
最終更新: 2024-03-22 00:00:00
言語: English
ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.21.586194
ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.21.586194.full.pdf
ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。
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