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Molecular diversity of a unique lactone-forming enzyme for the secondary metabolite biosynthesis in plants

Research Project

Project/Area Number 18K05463
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 38040:Bioorganic chemistry-related
Research InstitutionToyama Prefectural University

Principal Investigator

Nomura Taiji  富山県立大学, 工学部, 准教授 (40570924)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 加藤 康夫  富山県立大学, 工学部, 教授 (20254237)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywords二次代謝 / 生合成 / 酵素 / 分子進化 / チューリッポシド / チューリッパリン / チューリッポシド変換酵素 / カルボキシルエステラーゼ / 植物二次代謝 / 生合成酵素
Outline of Final Research Achievements

This study was performed to reveal how the same plant secondary metabolite is biosynthesized in distantly related plant species. For this purpose, we used the biosynthetic system of tuliposides and tulipalins, which are well-known secondary metabolites in tulip, as a model. Through the identification of "tuliposide-converting enzyme", an enzyme catalyzing the conversion of tuliposides to tulipalins, from wild tulip species, it was found that the tuliposide-converting enzyme in tulip cultivars and wild species, which belong to the same genus but are distinct species, evolved through divergent evolution from an ancestral enzyme.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

植物二次代謝産物の中には、複数の属や科を横断して存在しているものがある。本研究では、そのような植物二次代謝産物の生合成反応が、進化的起源が同じ酵素によって触媒されているのか、あるいは起源が全く異なる酵素が同一の反応を触媒するように進化したのかを明らかにすることを主要命題とした。本研究で得られた成果は、医薬をはじめとした有用植物二次代謝産物の生合成系を解明する上でも有用な知見となり、将来的にはそのような有用植物二次代謝産物を効率的に生産する技術開発にも資するものである。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (12 results)

  • [Journal Article] Isolation and identification of tuliposides D and F from tulip cultivars2020

    • Author(s)
      Taiji Nomura, Shinjiro Ogita, Yasuo Kato
    • Journal Title

      Zeitschrift fur Naturforschung C

      Volume: 75 Issue: 1-2 Pages: 7-12

    • DOI

      10.1515/znc-2019-0123

    • Related Report
      2020 Annual Research Report 2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Identification of tuliposide G, a novel glucoside ester-type tuliposide, and its distribution in tulip2020

    • Author(s)
      Taiji Nomura, Yasuo Kato
    • Journal Title

      Zeitschrift fur Naturforschung C

      Volume: 75 Issue: 3-4 Pages: 75-86

    • DOI

      10.1515/znc-2019-0176

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Substrate specificity of tuliposide-converting enzyme, a unique non-ester-hydrolyzing carboxylesterase in tulip: Effects of the alcohol moiety of substrate on the enzyme activity2019

    • Author(s)
      Kato Yasuo、Futanaga Takashi、Nomura Taiji
    • Journal Title

      Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters

      Volume: 29 Issue: 4 Pages: 664-667

    • DOI

      10.1016/j.bmcl.2018.12.010

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Molecular diversity of tuliposide B-converting enzyme in tulip (Tulipa gesneriana): identification of the third isozyme with a distinct expression profile2018

    • Author(s)
      Taiji Nomura, Ryo Kuchida, Naoki Kitaoka, Yasuo Kato
    • Journal Title

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      Volume: 印刷中 Issue: 5 Pages: 810-820

    • DOI

      10.1080/09168451.2018.1438170

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  • [Journal Article] One-step enzymatic synthesis of 1-tuliposide A using tuliposide-converting enzyme2018

    • Author(s)
      Nomura Taiji、Ogita Shinjiro、Kato Yasuo
    • Journal Title

      Applied Biochemistry and Biotechnology

      Volume: in press Issue: 1 Pages: 12-28

    • DOI

      10.1007/s12010-018-2903-3

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    • Author(s)
      野村泰治
    • Organizer
      京都大学生存圏研究所特別講義(植物二次代謝)
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      野村泰治、上田真子、北岡直樹、加藤康夫
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      上田真子、野村泰治、北岡直樹、加藤康夫
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    • Author(s)
      Yasuo Kato, Taiji Nomura
    • Organizer
      1st Japan-Germany-Switzerland Workshop for Enzyme Technology and Bioprocess Development
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      上田真子、野村泰治、北岡直樹、加藤康夫
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      日本農芸化学会 関西・中部支部2019年度合同神戸大会
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      野村泰治、山口航平、荻田信二郎、加藤康夫
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      日本農芸化学会2019年度大会
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      二永貴、野村泰治、北岡直樹、加藤康夫
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      日本農芸化学会2019年度大会
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      加藤康夫、中川恵蔵、近堂菜月、北岡直樹、野村泰治
    • Organizer
      第70回日本生物工学会大会
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  • [Presentation] チューリッポシド変換酵素の基質認識におけるアルコール部位の影響2018

    • Author(s)
      二永貴、野村泰治、北岡直樹、加藤康夫
    • Organizer
      日本農芸化学会中部支部第183回例会
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  • [Presentation] 植物二次代謝酵素の機能分化:加水分解反応を触媒しないエステラーゼ「チューリッポシド変換酵素」の発見と有用物質生産への応用2018

    • Author(s)
      野村泰治
    • Organizer
      東北大学大学院工学研究科応用生命化学セミナー「植物特化代謝研究の新潮流」
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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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