研究詳細その１

生体内の脂肪酸を網羅的に解析する

生体内には数多くの種類の脂肪酸が存在します。脂肪酸は炭化水素が連続して並んだ鎖状構造を持っており、多くは直線状に炭素が並んだ直鎖脂肪酸ですが、一部には途中で枝分かれした分枝鎖脂肪酸も存在します。

脂肪酸の鎖の長さ（炭素の数）は16や18のものが多いですが、それより短いものから長いものまで様々です。また、炭素間の結合がすべて単結合のもの（飽和脂肪酸と呼ばれます）と一部が二重結合になったもの（不飽和脂肪酸）があり、二重結合の数が1つのもの（1価不飽和脂肪酸）と２～複数のもの（多価不飽和脂肪酸）があります。

さらに、二重結合の数が同じでもその位置が異なる場合もあり、上記すべてを考慮すると生体内には炭素鎖長、二重結合数、二重結合位置の異なる膨大な種類の脂肪酸が存在することになります。ちなみにドコサヘキサエン酸（DHA）は炭素鎖長２２、二重結合数６、最初の二重結合位置がオメガ（ω）3位（ω末端から数えて3番目の炭素）であるため、C22:6 ω-3と表記されます。

では一体脂肪酸には全部でどのような種類が存在するのでしょうか。また脂肪酸の代謝に異常をきたすような疾患ではその種類や量がどのように変化しているのでしょうか。私たちの研究室では脂肪酸の代謝変動が生体に与える影響を調べるために、生体内に存在する脂肪酸の詳細な分析法の開発を行っています。

これまでの研究成果

 （１）Takashima et al., 2017. Molecular genetics and metabolism 120(3) 255-268. [link]Zebrafish model of human Zellweger syndrome reveals organ-specific accumulation of distinct fatty acid species and widespread gene expression changes.

ヒト由来の生体サンプルを材料に, 血清や細胞内の多様な脂肪酸について分析法を確立しました。図はヒトの線維芽細胞の脂肪酸を比較したものです。縦軸は脂肪酸の炭素数、横軸は炭素間二重結合数を表しています。ペルオキシソーム形成異常症の患者さん由来の線維芽細胞では健常者では見られない様々な脂肪酸種（図中オレンジ色の部分）が検出されます。

論文ではこの方法を使って、ペルオキシソーム病患者血清中の極長鎖脂肪酸（炭素鎖が非常に長い脂肪酸）の比較を行いました。

（２）Takashima et al., 2018. Medical Mass Spectrometry   2(1) [link]

Analyses of the fatty acid separation principle using liquid chromatography-mass spectrometry

 

液体クロマトグラフィー質量分析装置を使った測定において、炭素鎖長や炭素間二重結合数、二重結合位置の異なる様々な脂肪酸が、どのようなルールで分離・検出されるのかを調べました。有機溶媒移動相（アセトニトリル）の濃度が重要なファクターであること、同じ二重結合数の場合はその位置がよりオメガ炭素に近い方がより早くカラムから溶出されて、検出されることなどを報告しました。

（３）Takashima et al., 2020. Scientific reports 10(1) 12988-12988. [link]

Positional determination of the carbon-carbon double bonds in unsaturated fatty acids mediated by solvent plasmatization using LC-MS

 

不飽和脂肪酸にはの二重結合位置の異なる複数の異性体があります。異性体を区別するためには二重結合位置を同定する必要があり、そのためには二重結合位置を化学修飾する前処理を行ってから質量分析装置にかける必要があります。この論文ではLC-MS/MSを使って、未修飾の脂肪酸の二重結合位置を同定する方法を報告しました。

イオン化時に過剰に電圧をかけることでESIスプレー部分における移動相のプラズマ化を誘導し、その作用で二重結合部位のエポキシ化とペルオキシ化を促します。分子開裂時にはエポキシ化及びペルオキシ化部分で決まった開裂パターンを生じるため、フラグメントの値から、二重結合位置が判明します。この方法は、一価不飽和脂肪酸から多価不飽和脂肪酸まで幅広く適用できる簡便な二重結合位置判定方法です。

現在はこれらの方法を使って様々な試料における脂肪酸の網羅的な分析をすすめています。

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