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Identification of enzymes involved in the biosynthesis of bioactive sulfur-containing compounds in medicinal plants and its downstream application

Research Project

Project/Area Number 20K07097
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 47050:Environmental and natural pharmaceutical resources-related
Research InstitutionChiba University

Principal Investigator

YOSHIMOTO Naoko  千葉大学, 大学院薬学研究院, 講師 (10415333)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 浅野 孝  岩手医科大学, 薬学部, 助教 (10552888)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords天然薬用資源 / 植物 / 生合成 / 遺伝子 / 含硫黄成分
Outline of Research at the Start

ヒガンバナ科のネギ属やツルバギア属、ノウゼンカズラ科のニンニクカズラ属等の薬用植物が生産するシステインスルホキシド誘導体(CSOs)は、癌や循環器系疾患の予防や改善に役立つ含硫黄機能性成分である。本研究では、これら植物が発現する遺伝子群の塩基配列情報の生物情報学的解析と分子生物学的・生化学的手法による機能解析に基づき、CSOsの生産に関与する酵素群を網羅的に同定する。得られた知見は、含硫黄成分の生物生産系の開発に応用する。

Outline of Final Research Achievements

S-Alk(en)ylcysteine sulfoxides (CSOs) are sulfur-containing health-beneficial compounds characteristically found in plants belonging to Allium, Tulbaghia, and Mansoa. In this study, we found some environmental and developmental factors that affect the content of CSOs. Using the information on the factors affecting the CSOs content and the deep-transcriptome data, we identified enzymatic genes potentially involved in the biosynthesis of CSOs. Some genes were confirmed for their function in the biosynthesis of CSOs by analyzing the catalytic function of the encoded protein and the tissue-specific gene expression patterns.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、植物が生産する機能性含硫黄成分であるCSOsについての生合成の分子基盤を明らかにするものである。本研究成果は、人類にとって有用な含硫黄成分の効率的な生物生産系を合成生物学的アプローチによって構築するための基礎的知見として役立つものであり、天然に存在する有用遺伝子資源の探索と活用としての意義がある。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2023 2022 2021

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (9 results)

  • [Journal Article] Identification of a regiospecific <i>S</i>-oxygenase for the production of marasmin in traditional medicinal plant <i>Tulbaghia violacea</i>2022

    • Author(s)
      Jichen Wang, Hideyuki Suzuki, Nanako Nakashima, Mariko Kitajima, Hiromitsu Takayama, Kazuki Saito, Mami Yamazaki, Naoko Yoshimoto
    • Journal Title

      Plant Biotechnology

      Volume: 39 Issue: 3 Pages: 281-289

    • DOI

      10.5511/plantbiotechnology.22.0619a

    • ISSN
      1342-4580, 1347-6114
    • Year and Date
      2022-09-25
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The ability of callus tissues induced from three Allium plants to accumulate health-beneficial natural products, S-alk(en)ylcysteine sulfoxides2022

    • Author(s)
      Naoko Yoshimoto, Takashi Asano, Ayuna Kisanuki, Chihiro Kanno, Machiko Asanuma, Mami Yamazaki, Isao Fujii, Kazuki Saito
    • Journal Title

      Journal of Natural Medicines

      Volume: 76 Issue: 4 Pages: 803-810

    • DOI

      10.1007/s11418-022-01631-4

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] ヒガンバナ科植物Tulbaghia violaceaの機能性含硫成分マラスミンの生合成に関わるS-酸化酵素の同定2023

    • Author(s)
      吉本尚子,王吉晨,鈴木秀幸,中嶋なな子,北島満里子,髙山廣光,斉藤和季,山崎真巳
    • Organizer
      日本薬学会 第143年会(札幌)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ネギ属植物に対するエリシター処理がシステインスルホキシド誘導体の含有量に与える影響の解析2023

    • Author(s)
      村田夏奈子,木佐貫あゆな,浅野孝,斉藤和季,山崎真巳,吉本尚子
    • Organizer
      日本薬学会 第143年会(札幌)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ニンニクにおける効率的なカルス誘導法の確立2023

    • Author(s)
      藤野伊吹,佐藤朱莉,吉本尚子,浅野孝
    • Organizer
      日本薬学会 第143年会(札幌)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ネギ属植物カルスにおける硫黄二次代謝能の解析2021

    • Author(s)
      吉本尚子,木佐貫あゆな,浅野孝,藤井勲,斉藤和季
    • Organizer
      日本生薬学会第67回年会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [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酵素と共発現するグルタチオン-S-転移酵素の機能解析2021

    • Author(s)
      髙橋あおい,石井梨紗子,鈴木秀幸,松友利暁,中本雅斗,斉藤和季,山崎真巳,吉本尚子
    • Organizer
      第65回日本薬学会関東支部大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [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グリシル基脱離酵素の同定と機能解析2021

    • Author(s)
      小早川奈央,浅野雅代,大岩優海菜,鈴木秀幸,松友利暁,中本雅斗,斉藤和季,山崎真巳,吉本尚子
    • Organizer
      第65回日本薬学会関東支部大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Identification of an S-oxygenase involved in the biosynthesis of marasmin, an antibacterial component in Tulbaghia violacea2021

    • Author(s)
      Wang Jichen, Hideyuki Suzuki, Nanako Nakashima, Mariko Kitajima, Kazuki Saito, Mami Yamazaki, Naoko Yoshimoto
    • Organizer
      第65回日本薬学会関東支部大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] ネギ属植物のカルスにおける硫黄二次代謝能の解析2021

    • Author(s)
      木佐貫あゆな、浅野孝、藤井勲、斉藤和季、吉本尚子
    • Organizer
      第62回日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] ネギ属植物のカルスの誘導と硫黄二次代謝能の解析2021

    • Author(s)
      木佐貫あゆな、浅野孝、藤井勲、斉藤和季、吉本尚子
    • Organizer
      日本薬学会第141年会
    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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