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Cytochrome P450-dependent metabolism of caffeine in Drosophila melanogaster.

ショウジョウバエにおけるカフェインのチトクロームP450依存性代謝 (機械翻訳の邦題)

PloS one2015Coelho A, Fraichard S, Le Goff G, et al.
研究デザインその他の原著論文
対象動物

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研究デザイン
その他の原著論文
対象
動物
出版年
2015
出典
doi.org
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出版状態
有効な記録
状態確認日
2026/08/17
収集日
2026/08/03
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確認段階
自動処理
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公開

日本語要約(機械生成)

植物由来のアルカロイドであるカフェインは抗酸化作用や殺虫作用を持つが、昆虫での代謝産物は不明であった。本研究では、放射性標識カフェインを用いてショウジョウバエ雄の体内で生成される主要な代謝産物を同定し、テオブロミン、パラキサンチン、テオフィリンを検出した。哺乳類とは異なり、テオブロミンが主要代謝産物であった。カフェイン曝露によるトランスクリプトーム解析では、複数のチトクロームP450(CYP)を含む異物代謝関連遺伝子の発現変動が認められた。CYP阻害剤であるメチラポン処理によりカフェイン代謝が顕著に低下し、CYPの関与が示された。RNA干渉による遺伝子サイレンシング実験では、CYP6d5のサイレンシングがテオブロミン合成を完全に消失させ、CYP6a8とCYP12d1のサイレンシングは代謝と遺伝子発現に異なる影響を及ぼした。これらの結果から、昆虫におけるカフェイン代謝経路と関連酵素の一部が明らかとなり、カフェインがCYP表現型のバイオマーカーとして利用できる可能性が示唆された。

この要約は公開抄録のみを根拠にAIが機械的に生成したものです。正確な内容は原文を確認してください。

抄録

Caffeine (1, 3, 7-trimethylxanthine), an alkaloid produced by plants, has antioxidant and insecticide properties that can affect metabolism and cognition. In vertebrates, the metabolites derived from caffeine have been identified, and their functions have been characterized. However, the metabolites of caffeine in insects remain unknown. Thus, using radiolabelled caffeine, we have identified some of the primary caffeine metabolites produced in the body of Drosophila melanogaster males, including theobromine, paraxanthine and theophylline. In contrast to mammals, theobromine was the predominant metabolite (paraxanthine in humans; theophylline in monkeys; 1, 3, 7-trimethyluric acid in rodents). A transcriptomic screen of Drosophila flies exposed to caffeine revealed the coordinated variation of a large set of genes that encode xenobiotic-metabolizing proteins, including several cytochromes P450s (CYPs) that were highly overexpressed. Flies treated with metyrapone--an inhibitor of CYP enzymes--showed dramatically decreased caffeine metabolism, indicating that CYPs are involved in this process. Using interference RNA genetic silencing, we measured the metabolic and transcriptomic effect of three candidate CYPs. Silencing of CYP6d5 completely abolished theobromine synthesis, whereas CYP6a8 and CYP12d1 silencing induced different consequences on metabolism and gene expression. Therefore, we characterized several metabolic products and some enzymes potentially involved in the degradation of caffeine. In conclusion, this pioneer approach to caffeine metabolism in insects opens novel perspectives for the investigation of the physiological effects of caffeine metabolites. It also indicates that caffeine could be used as a biomarker to evaluate CYP phenotypes in Drosophila and other insects.

MeSH

AnimalsCaffeineCytochrome P-450 Enzyme SystemDrosophila melanogasterGene SilencingMaleXenobiotics

DOI 10.1371/journal.pone.0117328

PMID 25671424

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