Basic and applied studies of the biosynthetic machinery for the synthesis of sulfur-containing bioactive compounds in medicinal plants

• Project/Area Number: 17K08332
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Natural medicines
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: Yoshimoto Naoko 千葉大学, 大学院薬学研究院, 講師 (10415333)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2019: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2018: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2017: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 植物 / 生合成 / 含硫黄成分 / トランスクリプトーム / 天然薬用資源 / システインスルホキシド / 硫黄 / 遺伝子

Outline of Final Research Achievements

S-Alk(en)ylcysteine sulfoxides (CSOs) are sulfur-containing health-beneficial products characteristically found in plants that belong to the genus Allium, Tulbaghia, and Mansoa. In this study, we identified some enzymatic genes involved in the biosynthesis of CSOs from these plants, using transcriptome- and metabolome-based approaches.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は最先端のポストゲノムアプローチ、すなわち、ディープ・トランスクリプトームと含硫黄化合物プロファイルのデータを生物情報学的に統合解析し、遺伝子-代謝物ネットワークを明らかにすることで、植物の機能性含硫黄成分の生合成に関わる遺伝子群の同定を試みたことに特色がある。本研究は、植物が持つ機能性含硫黄成分生合成の分子基盤を明らかにするものであり、将来的に合成生物学的アプローチによって有用物質生産系を構築し重要遺伝子資源を有効利用するための知見を得るものである。

Research Products

• [Journal Article] S-Alk(en)ylcysteine sulfoxides in the genus Allium: proposed biosynthesis, chemical conversion, and bioactivities (2019)
  • Author(s): Naoko Yoshimoto, Kazuki Saito
  • Journal Title: Journal of Experimental Botany Volume: 70 Issue: 16 Pages: 4123-4137
  • DOI: 10.1093/jxb/erz243
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Perspective: functional genomics towards new biotechnology in medicinal plants (2018)
  • Author(s): Mami Yamazaki, Amit Rai, Naoko Yoshimoto, Kazuki Saito
  • Journal Title: Plant Biotechnology Reports Volume: 12 Issue: 2 Pages: 69-75
  • DOI: 10.1007/s11816-018-0476-9
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ネギ属植物カルスの誘導とシステインスルホキシド誘導体生合成能の解析 (2020)
  • Author(s): 木佐貫あゆな、浅野孝、菅野千尋、浅沼眞智子、藤井勲、斉藤和季、吉本尚子
  • Organizer: 第61回日本植物生理学会年会
• [Presentation] ネギ属植物カルスの誘導と硫黄二次代謝能の解析 (2020)
  • Author(s): 木佐貫あゆな、浅野孝、菅野千尋、浅沼眞智子、藤井勲、斉藤和季、吉本尚子
  • Organizer: 日本薬学会第140年会
• [Presentation] Identification of enzymes involved in alliin biosynthesis in garlic (2019)
  • Author(s): Naoko Yoshimoto
  • Organizer: 2019 International Garlic Symposium
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] ニンニクのアリイン生合成における酸化的脱炭酸酵素の探索 (2019)
  • Author(s): 紺野 真理奈、佐野 彩夏、鈴木 秀幸、松友 利暁、 中本 雅斗、田村 浩一、斉藤 和季、吉本 尚子
  • Organizer: 第37回日本植物細胞分子生物学会
• [Presentation] ニンニクとタマネギのシステインスルホキシ ド誘導体群の生合成におけるS-酸化酵素の機能比較 (2019)
  • Author(s): 上羽 利瑛子、上山 正恵、森 直子、小沼 美沙都、 今井 真介、斉藤 和季、吉本 尚子
  • Organizer: 第37回日本植物細胞分子生物学会
• [Presentation] Identification of an S-oxygenase involved in the biosynthesis of marasmin, an antibacterial component of the traditional medicinal plant Tulbaghia violacea (2019)
  • Author(s): Wang Jichen, Hideyuki Suzuki, Kazuki Saito, Naoko Yoshimoto
  • Organizer: 第56回植物化学シンポジウム
• [Presentation] ネギ属植物カルスにおける硫黄二次代謝能解析 (2019)
  • Author(s): 木佐貫あゆな、浅野孝、菅野千尋、浅沼眞智子、藤井勲、斉藤和季、吉本尚子
  • Organizer: 第56回植物化学シンポジウム
• [Presentation] Investigation of the biosynthesis of S-alk(en)ylcysteine sulfoxides in the genus Allium (2019)
  • Author(s): Naoko Yoshimoto
  • Organizer: The 7th International Conference on Food Factors
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] ネギ属植物における健康機能性硫黄化合物の生合成機構 (2019)
  • Author(s): 吉本尚子
  • Organizer: 日本薬学会第139年会
  • Invited
• [Presentation] ニンニクのシステインスルホキシド化合物の生合成におけるフィトケラチン合成酵素の機能の解析 (2019)
  • Author(s): 大岩優海菜，浅野雅代，鈴木秀幸，小寺幸広，恒吉唯充，斉藤和季，吉本尚子
  • Organizer: 第60回日本植物生理学会年会
• [Presentation] ツルバギアの含硫二次代謝物生合成への関与が推測されるS-酸化酵素遺伝子の同定 (2019)
  • Author(s): 王吉晨，鈴木秀幸，斉藤和季，吉本尚子
  • Organizer: 日本薬学会第139年会
• [Presentation] タマネギのイソアリイン生合成におけるフラビン含有モノオキシゲナーゼの機能解析 (2019)
  • Author(s): 上羽利瑛子，上山正恵，森直子，小沼美沙都，今井真介，斉藤和季，吉本尚子
  • Organizer: 日本薬学会第139年会
• [Presentation] ニンニクのシステインスルホキシド化合物群の生合成におけるフィトケラチン合成酵素の機能解析 (2018)
  • Author(s): 大岩 優海菜、浅野 雅代、鈴木 秀幸、小寺 幸広、恒吉 唯充、斉藤 和季、吉本 尚子
  • Organizer: 第36回日本植物細胞分子生物学会大会
• [Presentation] タマネギのシステインスルホキシド化合物群の生合成に関わるγ-グルタミルトランスペプチダーゼの探索 (2018)
  • Author(s): 井上 耀介、斉藤 和季、吉本 尚子
  • Organizer: 第36回日本植物細胞分子生物学会大会
• [Presentation] Transcriptome-based approach for elucidation of secondary sulfur metabolism in garlic (2018)
  • Author(s): Naoko Yoshimoto, Ayaka Sano, Masayo Asano, Risako Ishii, Yumina Oiwa, Marina Konno, Hideyuki Suzuki, Yukihiro Kodera, Tadamitsu Tsuneyoshi, Kazuki Saito
  • Organizer: 11th International Plant Sulfur Workshop
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Biosynthesis of sulfur-containing health-beneficial compounds in garlic (2018)
  • Author(s): Naoko Yoshimoto
  • Organizer: 第10回韓日中合同生薬学シンポジウム
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] ニンニクのフィトケラチン合成酵素のシステインスルホキシド誘導体生合成における機能の解析 (2018)
  • Author(s): 浅野雅代、鈴木秀幸、小寺幸広、恒吉唯充、斉藤和季、吉本尚子
  • Organizer: 日本薬学会第138年会
• [Presentation] ニンニクフレーバーの前駆体生成に関与するγ-グルタミルトランスペプチダーゼ (2018)
  • Author(s): 吉本尚子
  • Organizer: 日本農芸化学会2018年度大会
  • Invited
• [Presentation] ニンニクのシステインスルホキシド化合物群の生合成に関わるフィトケラチンシンターゼ遺伝子の単離と機能解析 (2017)
  • Author(s): 浅野雅代、鈴木秀幸、小寺幸広、恒吉唯充、斉藤和季、吉本尚子
  • Organizer: 第35回日本植物細胞分子生物学会大会
• [Presentation] ニンニクのシステインスルホキシド化合物群の生合成に関わるグルタチオンS-転移酵素遺伝子の単離 (2017)
  • Author(s): 石井梨紗子、鈴木秀幸、小寺幸広、恒吉唯充、斉藤和季、吉本尚子
  • Organizer: 第35回日本植物細胞分子生物学会大会
• [Presentation] ニンニクのシステインスルホキシド化合物群の生合成に関与する酸化酵素遺伝子の探索 (2017)
  • Author(s): 佐野彩夏、紺野真理奈、鈴木秀幸、小寺幸広、恒吉唯充、斉藤和季、吉本尚子
  • Organizer: 第35回日本植物細胞分子生物学会大会
• [Presentation] Identification of two genes potentially encoding S-oxygenases in the biosynthesis of S-(methylthiomethyl)cysteine sulfoxide in Tulbaghia violacea Harv. (2017)
  • Author(s): Wang Jichen、Hideyuki Suzuki、Kazuki Saito、Naoko Yoshimoto
  • Organizer: 第35回日本植物細胞分子生物学会大会
• [Presentation] Molecular cloning of two genes, potentially responsible for the biosynthesis of S-(methylthiomethyl)cysteine sulfoxide in Tulbaghia violacea Harv. (2017)
  • Author(s): Wang Jichen、Hideyuki Suzuki、Kazuki Saito、Naoko Yoshimoto
  • Organizer: 日本生薬学会第64回年会
• [Book] Biosynthesis of S-Alk(en)yl-L-Cysteine Sulfoxides in Allium: Retro Perspective. in "Sulfur Metabolism in Higher Plants - Fundamental, Environmental and Agricultural Aspects" (2017)
  • Author(s): Naoko Yoshimoto, Kazuki Saito
  • Total Pages: 243
  • Publisher: Springer International Publishing
  • ISBN: 9783319565255