新興消毒副産物である３，５-ジ-Ｉ-チロシルアラニンによって誘導される胚性ゼブラフィッシュにおける色素沈着低下の評価

Evaluation of hypopigmentation in embryonic zebrafish induced by emerging disinfection byproduct, 3, 5-di-I-tyrosylalanine.

• Lei Peng
• Chang Wang
• Pingdeng Li
• Bo Cheng
• Yeli Hu
• Yang Cheng
• Qi Zheng

抄録

ハロゲン化ジペプチドである3,5-ジ-I-チロシルアラニン(DIYA)は、本物の水を塩素で汚染した後の新しい消毒副産物(DBPs)として同定されている。しかし、その毒性についてはほとんど知られていない。ゼブラフィッシュの胚を用いて、新規ヨウ素化DBPs（I-DBPs）の毒性を評価した。DIYAはゼブラフィッシュ胚に対して高い急性毒性を示さなかったが(LC > 2 mM)、写真分析により500μMで頭部、体幹及び尾部のメラノフォア及びキサントフォアの色素沈着を有意に阻害した。一方、色素抑制剤としてのN-フェニルチオ尿素(PTU)は黄色色素の発生を抑制しなかった。メラニンの比色検出により、これらの結果をさらに確認した。定量的リアルタイムポリメラーゼ連鎖反応（qRT-PCR）測定から、メラニン生成経路に関連する遺伝子（dct, slc24a5, tyr, tyrp1a, tyrp1b, silva）が、500μM DIYAへの曝露後に劇的にダウンレギュレーションされることが示された。また、チロシナーゼ(TYR)の酵素活性も低下し、色素沈着の根本的なメカニズムはメラニン生成経路の破壊に起因することが示された。また、キサントフォア遺伝子（gch2, bnc2, csf1a, csf1b, pax7a, pax7b）の転写レベルをqRT-PCR法でモニターした。DIYA曝露はgch2とbnc2の発現を上昇させたが、csf1とpax7の発現は上昇させなかった。臭素化チロシンは色素沈着を抑制しないことから、色素沈着抑制にはヨウ素置換とジペプチド構造が重要な構造的特徴であることが示唆された。本研究では、DIYAが色素沈着障害に関与する可能性のあるメラニン生成関連遺伝子を阻害することが観察された。さらに、新たなI-DBPsとして、芳香族ジペプチドの発生毒性をさらに研究する必要があると考えられる。

Halogenated dipeptides, 3, 5-di-I-tyrosylalanine (DIYA), have been identified as novel disinfection byproducts (DBPs), following chloramination of authentic water. However, little is known about their toxicity. Zebrafish embryos were used to assess the toxicity of novel iodinated DBPs (I-DBPs). Although DIYA did not exhibit high acute toxicity to embryonic zebrafish (LC > 2 mM), it significantly inhibited pigmentation of melanophores and xanthophores on head, trunk and tail at 500 μM as determined by photographic analysis. Whereas N-phenylthiourea (PTU) as a pigment inhibitor did not inhibit development of yellow pigments. Colorimetric detection of melanin further confirmed these results. Quantitative real time polymerase chain reaction (qRT-PCR) measurements indicated that genes (dct, slc24a5, tyr, tyrp1a, tyrp1b, silva) associated with the melanogenesis pathway were dramatically down-regulated following exposure to 500 μM DIYA. In addition, enzymatic activity of tyrosinase (TYR) decreased, also demonstrating that the underlying mechanism of hypopigmentation was attributed to the disruption of melanogenesis pathway. Transcription levels of xanthophore genes (gch2, bnc2, csf1a, csf1b, pax7a and pax7b) were also monitored by qRT-PCR assay. DIYA exposure up-regulated expression of gch2 and bnc2, but not csf1 and pax7. Tested DIYA analogues, brominated tyrosine was unlikely to inhibit pigmentation, indicating that the iodine substitution and dipeptides structure are of important structural feature for the inhibition of pigmentation. In this study, we observed that DIYA inhibited melanogenesis related genes, which might contribute to pigmentation defects. Moreover, as an emerging I-DBPs, the developmental toxicity of aromatic dipeptides should be further studied.

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