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植物のクマリン特異的プレニル基転移酵素ファミリーの開拓と触媒機能の高次制御

Research Project

Project/Area Number 13J04235
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Applied biochemistry
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

棟方 涼介  京都大学, 農学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywordsプレニル基転移酵素 / クマリン / フラノクマリン / アシタバ / グレープフルーツ / パースニップ / イチジク / クマリン類 / フラノクマリン類 / レモン / パセリ
Outline of Annual Research Achievements

これまでの研究で得られていたセリ科アシタバ由来のクマリン基質O-プレニル基転移酵素遺伝子(AkPT1)について、詳細な酵素機能解析を行った。その結果、AkPT1は非常に小さいKm値を有すること、基質特異性が高くクマリンの一部の誘導体のみ基質として認識すること、ならびに広いpHで高い活性を保持することなどを明らかとした。また細胞内局在の解析では、AkPT1のN末端領域がプラスチド移行シグナルとして機能することを示した。さらに、昨年度文部科学省支援事業「植物科学グローバルトップ教育推進プログラム」の支援の下で作製したミカン科グレープフルーツ外果皮のRNA-seqデータを基に、新たにO-PT遺伝子CpPTを見出した。酵素機能解析の結果、CpPT1はグレープフルーツを含め柑橘類で最もメジャーなO-プレニル化クマリン誘導体であるベルガモチンの生成を担うO-PTであることが分かった。今後、AkPT1とCpPTの結果を取りまとめて論文を執筆・投稿する。
上記と並行して、植物の化学防御物質であるアンギュラー型フラノクマリン(FC)の生合成経路の解明についても研究を進めた。セリ科パースニップより得られていたアンギュラー型FC生合成の初発酵素を担うクマリン基質C-PT遺伝子(PsPT)について、詳細な酵素機能解析、発現誘導の解析、系統解析等を行い、一連の研究成果を論文にまとめた。そのほか、クワ科イチジクからもFC生合成の初発反応を担うクマリン基質C-PT遺伝子(FcPT)を新たに取得した。興味深いことに、PsPTとFcPTは同様の酵素機能を有するにもかかわらずアミノ酸配列の相同性が低く、系統解析により、互いに期限が異なる酵素であることが示唆された。今後、FcPTについても一連の結果を取りまとめて論文を執筆・投稿する。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2016 2015 2014 2013 Other

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Molecular evolution of parsnip membrane-bound prenyltransferases for linear and/or angular furanocoumarin biosynthesis.2016

    • Author(s)
      Munakata Ryosuke, Olry Alexandre, Karamat Fazeelat, Courdavault Vincent, Sugiyama Akifumi, Date Yoshiaki, Krieger Celia, Silie Prisca, Foureau Emilien, Papon Nicolas, Grosjean Jeremy, Yazaki Kazufumi, Bourgaud Frederic and Hehn Alain
    • Journal Title

      New Phytologist

      Volume: 未定 Issue: 1 Pages: 332-344

    • DOI

      10.1111/nph.13899

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Molecular cloning and characterization of a geranyl diphosphate-specific aromatic prenyltransferase from lemon2014

    • Author(s)
      Ryosuke Munakata, Tsuyoshi Inoue, Takao Koeduka, Fazeelat Karamat, Alexandre Olry, Akifumi Sugiyama, Kojiro Takanashi, Audray Dugrand, Yann Froelicher, Ryo Tanaka, Yoshihiro Uto, Hitoshi Hori, Jun-Ichi Azuma, Alain Hehn, Frédéric Bourgaud, and Kazufumi Yazaki
    • Journal Title

      Plant physiology

      Volume: 166 Issue: 1 Pages: 80-90

    • DOI

      10.1104/pp.114.246892

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] A coumarin-specific prenyltransferase catalyzes the crucial biosynthetic reaction for furanocoumarin formation in parsley2014

    • Author(s)
      Fazeelat Karamat, Alexandre Olry, Ryosuke Munakata, Takao Koeduka, Akifumi Sugiyama, Cedric Paris, Alain Hehn, Fredric Bourgaud, Kazufumi Yazaki
    • Journal Title

      The Plant Journal

      Volume: 77 Issue: 4 Pages: 627-638

    • DOI

      10.1111/tpj.12409

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 植物二次代謝におけるプレニル化フェノール類研究の進展とこれから2016

    • Author(s)
      棟方 涼介
    • Organizer
      第4回 植物二次代謝フロンティア研究会例会
    • Place of Presentation
      花巻
    • Year and Date
      2016-03-21
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] フラノクマリンのタイプ特異的なパースニップ由来プレニル化酵素遺伝子2 種の機能解析2016

    • Author(s)
      棟方 涼介、Olry Alexandre、Karamat Fazeelat、Courdavault Vincent、杉山 暁史、伊達 慶明、Krieger Celia、Prisca Silie、Papon Nicolas、Grosjean Jeremy、矢崎 一史、Bourgaud Frederic、Hehn Alain
    • Organizer
      第57回 日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      盛岡
    • Year and Date
      2016-03-18
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] セリ科植物の芳香族基質 O-プレニル化酵素遺伝子と酵素機能解析2015

    • Author(s)
      棟方 涼介、Jacob Florence、肥塚 崇男、山本 浩文、杉山 暁史、矢崎 一史
    • Organizer
      第25回イソプレン研究会例会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2015-09-14
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] アシタバ由来の芳香族基質 O-プレニル基転移酵素遺伝子の単離と機能解析2015

    • Author(s)
      棟方 涼介、Jacob Florence、肥塚 崇男、山本 浩文、杉山 暁史、矢崎 一史
    • Organizer
      第33回 日本植物細胞分子生物学会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2015-08-10
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] クマリン代謝の多様化に貢献する膜結合型プレニル基転移酵素の解明2015

    • Author(s)
      棟方 涼介
    • Organizer
      第33回 日本植物細胞分子生物学会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2015-08-10
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Identification of a membrane-bound prenyltransferase catalyzing C-O bond formation of plant phenolics in Angelica keiskei2015

    • Author(s)
      Ryosuke Munakata, Florence Jacob, Takao Koeduka, Akifumi Sugiyama, Kazufumi Yazaki
    • Organizer
      Terpnet 2015
    • Place of Presentation
      Vancouver
    • Year and Date
      2015-06-01 – 2015-06-05
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Identification of a membrane-bound prenyltransferase catalyzing C-O bond formation of plant phenolics in Angelica keiskei2015

    • Author(s)
      Munakata Ryosuke, Jacob Florence, Koeduka Takao, Sugiyama Akifumi and Yazaki Kazufumi
    • Organizer
      Terpnet2015 meeting
    • Place of Presentation
      Vancouver
    • Year and Date
      2015-06-01
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Two membrane-bound prenyltransferases direct the synthesis of linear or angular furanocoumarins in parsnip2015

    • Author(s)
      Ryosuke Munakata, Fazeelat Karamat, Alexandre Olry, Courdavault Vincent, Akifumi Sugiyama, Yoshiaki Date, Célia Krieger, Nicolas Papon, Emilien Fourreau, Jeremy Grosjean, Kazufumi Yazaki, Frédéric Bourgaud, Alain Hehn
    • Organizer
      日本農芸化学会2015年度大会
    • Place of Presentation
      岡山
    • Year and Date
      2015-03-28
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] A membrane-bound prenyltransferase catalyzes O-prenylation of coumarins in Angelica keiskei2015

    • Author(s)
      Ryosuke Munakata, Florence Jacob, Takao Koeduka, Akifumi Sugiyama, Kazufumi Yazaki
    • Organizer
      第56回 日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2015-03-16
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 芳香族基質 O-プレニル化酵素 cDNA の機能解析と分子進化2014

    • Author(s)
      棟方 涼介、Jacob Florence、肥塚 崇男、杉山 暁史、矢崎 一史
    • Organizer
      第24回イソプレン研究会例会
    • Place of Presentation
      岡山
    • Year and Date
      2014-09-12
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] アシタバからの芳香族基質 O -プレニル化酵素 cDNA の単離と機能解析2014

    • Author(s)
      棟方 涼介、Jacob Florence、肥塚 崇男、杉山 暁史、矢崎 一史
    • Organizer
      第32回 日本植物細胞分子生物学会
    • Place of Presentation
      盛岡
    • Year and Date
      2014-08-22
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] PcPT, a parsley prenyltransferase, catalyzes the key reaction in furanocoumarin biosynthesis2014

    • Author(s)
      Ryosuke Munakata, Karamat Fazeelat, Alexandre Olry, Takao Koeduka, Akifumi Sugiyama, Cedric Paris, Alain Hehn, Frederic Bourgaud, Kazufumi Yazaki
    • Organizer
      日本農芸化学会東京大会
    • Place of Presentation
      明治大学生田キャンパス
    • Year and Date
      2014-03-29
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] cDNA Cloning and Characterization of Prenyltransfeases for Coumarins from Grapefruit2014

    • Author(s)
      R. Munakata, A. Olry, M. Mizutani, C. Krieger, F. Karamat, A. Hehn, A. Sugiyama, K. Yazaki, F. Bourgaud
    • Organizer
      第55回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      富山大学五福キャンパス
    • Year and Date
      2014-03-18
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] クマリン類の化学構造多様性の鍵となるプレニル基転移酵素ファミリーの解明2013

    • Author(s)
      棟方 涼介、Karamat Fazeelat、Alexandre Olry、肥塚 崇男、井上 剛史、杉山 暁史、田中 涼、宇都 義浩、堀 均、東 順一、Alain Hehn、Frederic Bourgaud、矢崎 一史
    • Organizer
      第23回イソプレノイド研究会例会
    • Place of Presentation
      東京大学農学部中島董一郎記念ホール
    • Year and Date
      2013-09-14
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] グレープフルーツの芳香族基質O-プレニル基転移酵素のクローニングと機能解析2013

    • Author(s)
      棟方涼介、Alexandre Olry、水谷正治、Célia Krieger、Fazeelat Karamat、Alain Hehn、杉山暁史、矢崎一史、Frédéric Bourgaud
    • Organizer
      第31回日本植物細胞分子生物学会
    • Place of Presentation
      北海道大学高等教育推進機構
    • Year and Date
      2013-09-10
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Remarks] 森林圏遺伝子統御分野 矢﨑研究室 HP

    • URL

      http://www.rish.kyoto-u.ac.jp/lpge/

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Remarks] 森林圏遺伝子統御分野 矢崎研究室 HP

    • URL

      http://www.rish.kyoto-u.ac.jp/lpge/

    • Related Report
      2014 Annual Research Report

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Published: 2014-01-29   Modified: 2024-03-26  

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