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AP2/ERF transcription factors involved in the regulation of isoquinoline alkaloid biosynthesis

Research Project

Project/Area Number 18K14439
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 38060:Applied molecular and cellular biology-related
Research InstitutionKobe Pharmaceutical University

Principal Investigator

Yamada Yasuyuki  神戸薬科大学, 薬学部, 助教 (20770879)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywordsイソキノリンアルカロイド / オウレン / 転写因子 / AP2/ERF / 発現制御 / AP2/ERF転写因子 / 転写制御 / 転写活性 / 細胞内局在性 / AP2/ERF型転写因子 / ハナビシソウ形質転換体 / 植物培養細胞 / ハナビシソウ
Outline of Final Research Achievements

Plants produce various specialized metabolites. Alkaloids are often used as important pharmaceuticals, however, their accumulation in plants is often very low. To improve the production, I have elucidated the biosynthesis of isoquinoline alkaloids (IQAs) in medicinal plants at the molecular level as a model.
In this study, I isolated five novel AP2/ERF transcription factors involved in the regulation of IQA biosynthesis from Coptis japoida and characterized them.
Transient expression analysis revealed that five AP2/ERF transcription factors control the expression of IQA biosynthetic enzyme genes using C. japonica protoplasts. Furthermore, electrophoresis mobility shift assay suggested the direct interaction of AP2/ERF proteins with promoter sequence of IQA biosynthetic enzyme genes. We also generated and established the transgenic cultured cells in which AP2/ERF genes were over-expressed to analyze their phenotype.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

植物が生産する二次代謝産物の一種であるイソキノリンアルカロイドは、ベルベリンやモルヒネなど医薬品原料として有用なものも多い。しかし、植物中の含量が少なく、化学合成も不採算であることから、安定供給系の確立が求められている。
本研究は、ベルベリンを生産し、生薬としても利用される薬用植物オウレンから、ベルベリンの生産制御に関わる転写因子を単離しその機能解析を行った。
本研究の進展は、有用物質の効率的生産系の確立を目指した応用研究に繋がるのみならず、二次代謝全般の発現制御や進化的研究の発展にも繋がることが期待される。

Report

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

    (14 results)

All 2020 2019 2018

All Presentation (14 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Presentation] ケシ科ハナビシソウのイソキノリンアルカロイド生産に関わる遺伝子の探索と機能解析2020

    • Author(s)
      山田泰之, 堀健太郎, 西田昇平, 花枝大喜, 士反伸和, 佐藤文彦
    • Organizer
      第61回日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 輸送工学を利用した効率的なイソキノリンアルカロイド生産2020

    • Author(s)
      山田泰之, 潤井みや, 松井治幸, 井上開, 大木秀浩, 南博道, 佐藤文彦, 士反伸和
    • Organizer
      日本農芸化学会2020年度大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 輸送工学を用いた効率的な有用アルカロイド生産系開発への挑戦2019

    • Author(s)
      山田泰之
    • Organizer
      第14回トランスポーター研究会年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Stylopine生産性ピキア酵母への耐性・輸送体タンパク質の導入と生産性変化の検討2019

    • Author(s)
      潤井みや, 山田泰之, 大木秀浩, 炭田奈々, 南博道, 佐藤文彦, 士反伸和
    • Organizer
      第14回トランスポーター研究会年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Reticuline生産性大腸菌への輸送体導入と生産効率変化の検討2019

    • Author(s)
      松井治幸, 山田泰之, 大木秀浩, 井上開, 潤井みや, 中川明, 南博道, 佐藤文彦, 士反伸和
    • Organizer
      第14回トランスポーター研究会年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] ケシ科ハナビシソウのドラフトゲノムデータを利用したイソキノリンアルカロイド生合成関連遺伝子のマイニング -ドラフトゲノムデータを利用しhた生合成関連遺伝子の探索-2019

    • Author(s)
      山田泰之, 堀健太郎, 士反伸和, 佐藤文彦
    • Organizer
      第69回日本薬学会関西支部総会・大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] アルカロイド生産性大腸菌への輸送体AtDTX1導入と生産性変化の検討2019

    • Author(s)
      松井治幸, 山田泰之, 大木秀浩, 井上開, 潤井みや, 中川明, 南博道, 佐藤文彦, 士反伸和
    • Organizer
      第69回日本薬学会関西支部総会・大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] アルカロイド生産性ピキア酵母への輸送体タンパク質の導入と生産性変化の検討2019

    • Author(s)
      潤井みや, 山田泰之, 大木秀浩, 炭田奈々, 南博道, 佐藤文彦, 士反伸和
    • Organizer
      第69回日本薬学会関西支部総会・大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 亜鉛吸収に働くZip4のタンパク質発現を増加させる生薬成分の探索2019

    • Author(s)
      濱口雄大, 伊藤加奈子, 池田義人, 天野郁子, 山田泰之, 神戸大朋, 士反伸和
    • Organizer
      第69回日本薬学会関西支部総会・大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] オウレンのベルベリン生合成系の発現制御に関わる転写因子GIXEのプロモーターのDNA結合性の解析2019

    • Author(s)
      八田裕人, 山田泰之, 森祐貴, 佐藤文彦, 士反伸和
    • Organizer
      第69回日本薬学会関西支部総会・大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] ハナビシソウドラフトゲノムデータを利用したイソキノリンアルカロイド生合成関連遺伝子のマイニング2019

    • Author(s)
      山田泰之, 堀健太郎, 士反伸和, 佐藤文彦
    • Organizer
      日本農芸化学会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] オウレンのイソキノリンアルカロイド生合成系を制御するAP2/ERF型転写因子2018

    • Author(s)
      山田泰之, 士反伸和, 佐藤文彦
    • Organizer
      日本植物細胞分子生物学会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] ハナビシソウドラフトゲノムデータを利用したアルカロイド生合成関連遺伝子のマイニング2018

    • Author(s)
      山田泰之, 堀健太郎, PURWANTO Ratmoyo, 西田昇平, 士反伸和, 佐藤文彦
    • Organizer
      日本生薬学会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] オウレンのイソキノリンアルカロイド生合成におけるERF転写因子の機能解析2018

    • Author(s)
      山田泰之, 士反伸和, 佐藤文彦
    • Organizer
      植物化学調節学会
    • Related Report
      2018 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2021-02-19  

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