キモタイプによるモノテルペン合成酵素遺伝子およびプロモーター領域の変異解析

• Project/Area Number: 15780125
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 林産科学・木質工学
• Research Institution: Shimane University
• Principal Investigator: 加藤 定信 島根大学, 総合理工学部, 講師 (20294366)
• Project Period (FY): 2003 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2004: ¥400,000 (Direct Cost: ¥400,000); Fiscal Year 2003: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
• Keywords: テルペノイド / モノテルペン / リモネン / ボルネオール / ヒノキ / 遺伝子 / 国際研究者交流 / 米国 / cDNA / mRNA

Research Abstract

針葉樹におけるモノテルペン生合成の制御機構の解明に向け,ヒノキにおける4種類のモノテルペンキモタイプ(5S,37S,55S,70S)の針葉からcDNA-PCRライブラリを作製し,筆者らによって単離されたグランドファーモノテルペン合成酵素遺伝子等との相同性を基にスクリーニングを行い,モノテルペン合成酵素遺伝子と推定されるcDNAを単離した。その後55Sキモタイプから得られたcDNAを大腸菌内で発現させ,生成物をガスクロマトグラフおよびガスクロマトグラフ質量分析計を用いて分析を行ったところ,本酵素は15種類のモノテルペン成分の生成を触媒することが明らかとなった。それらの主要成分はリモネン,ボルネオールおよびγ-テルピネンであったため,本遺伝子をヒノキリモネン/ボルネオール合成酵素遺伝子(co1)と命名し,日本産針葉樹およびヒノキ科植物から初めて得られたモノテルペン合成酵素遺伝子として日本DNAデータバンク(DDBJ)に登録した(Accession number : AB120957)。
キモタイプごとのco1の塩基配列を調査したところ,5Sから得られたco1が他のキモタイプと大きく異なり,中間部の塩基配列が約50%欠落しており,酵素活性が見られなかった。37Sおよび70Sから得られたco1は,55sから得られたco1とアミノ酸配列において4から6個の差異が見られた。
各キモタイプからゲノムDNAを抽出し,co1のゲノム遺伝子のクローニングを試みた結果,モノテルペン合成酵素遺伝子と推定される新規のDNA断片が得られた。本DNA断片はイントロン領域を含んでいると推定され,本DNA断片の推定イントロン領域の挿入部位をAbies grandisのリモネン合成酵素遺伝子と比較したところ,ほぼ一致していた。現在,得られた断片および新規のcDNA,ゲノム遺伝子,および調節領域のクローニングを行っている。