Combinatorial biosynthesis of plant triterpenoids in engineered yeasts

• Project/Area Number: 21780100
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Applied biochemistry
• Research Institution: Osaka University (2010); Yokohama City University (2009)
• Principal Investigator: SEKI Hikaru Osaka University, 工学研究科, 特任助教 (30392004)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2010: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2009: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
• Keywords: トリテルペノイド / 組換え酵母 / P450 / オレアノール酸 / ベツリン酸 / ウルソール酸 / 組み換え酵母 / グリチルレチン酸 / 薬用植物甘草 / タルウマゴヤシ

Research Abstract

Triterpenoids, with increasing evidence of their health beneficial properties, is a diverse group of secondary metabolites. Cytochrome P450 monooxygenases (P450s) play critical roles in site-specific oxidations of triterpene skeleton ; thereby create structural variation of triterpenoid aglycones. In this study, we identified several P450 enzymes involved in triterpenoid biosynthesis by using "homology-based" and "gene co-expression analysis" methods. These identified P450s were coexpressed with oxidosqualene cyclase, such as β-amyrin synthase, in engineered yeast to produce rare-natural or non-natural terpenoid products.

Research Products

• [Journal Article] In vitro proliferation and triterpenoid characteristics of licorice (Glycyrrhiza uralensis Fischer, Leguminosae) stolons. (2010)
  • Author(s): Kojoma, M., Ohyama, K., Seki, H., Hiraoka, Y., Asazu, S-N., Sawa, S., Sekizaki, H., Yoshida, S., Muranaka, T.
  • Journal Title: Plant Biotechnology 27 Pages: 59-66
  • NAID: 10026411446
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] In vitro proliferation and triterpenoid characteristics of licorice (Glycyrrhiza uralensis Fischer, Leguminosae) stolons (2010)
  • Author(s): Kojoma, et al.
  • Journal Title: Plant Biotechnology Volume: 27 Pages: 59-66
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] In vitro proliferation and triterpenoid characteristics of licorice (Glycyrrhiza uralensis Fischer, Leguminosae) stolons (2010)
  • Author(s): Kojoma, et, al.
  • Journal Title: Plant Biotechnology 27 Pages: 59-66
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Expressed sequence tags from rhizomes of Glycyrrhiza uralensis. (2009)
  • Author(s): Sudo, H., Seki, H., Sakurai, N., Suzuki, H., Shibata, D., Toyoda, A., Totoki, Y., Sakaki, Y., Iida, O., Shibata, T., Kojoma, M., Muranaka, T., Saito, K.
  • Journal Title: Plant Biotechnology 26 Pages: 105-107
  • NAID: 10025181463
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] カンゾウのグリチルリチン生合成遺伝子ディスカバリーと今後の研究展開 (2009)
  • Author(s): 村中俊哉、關光、大山清
  • Journal Title: ファルマシア 45巻 Pages: 865-869
• [Journal Article] 薬用植物甘草のグリチルリチン生合成遺伝子の発見-組み換え酵母で生合成中間体の生産に成功- (2009)
  • Author(s): 關光、大山清、村中俊哉
  • Journal Title: 化学と生物 47巻 Pages: 714-716
• [Journal Article] Expressed sequence tags from rhizomes of Glycyrrhiza uralensis. (2009)
  • Author(s): Sudo, et al.
  • Journal Title: Plant Biotechnology 26 Pages: 105-107
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] カンゾウのグリチルリチン生合成遺伝子ディスカバリーと今後の研究展開 (2009)
  • Author(s): 村中, ら
  • Journal Title: ファルマシア 45 Pages: 865-869
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 薬用植物カンゾウのグリチルリチン生合成遺伝子の発現制御機構の解析(2) (2011)
  • Author(s): 平岡, ら
  • Organizer: 第28回日本植物細胞分子生物学会大会
  • Place of Presentation: 東北大学(仙台)
  • Year and Date: 2011-09-02
• [Presentation] トリテルペノイドの構造多様化をもたらす分子基盤の解明 (2011)
  • Author(s): 關光、村中俊哉
  • Organizer: 52回日本植物生理学会大会シンポジウム
  • Place of Presentation: 東北大学
  • Year and Date: 2011-03-22
• [Presentation] CYP51ファミリーに属するP450の新しい機能 (2010)
  • Author(s): 国井美恵子、北濱豊、關光、村中俊哉、吉田雄三、青山由利
  • Organizer: 第33回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2010-12-10
• [Presentation] CYP51ファミリーに属するP450の新しい機能 (2010)
  • Author(s): 国井, ら
  • Organizer: 第33回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: ポートアイランド(神戸)
  • Year and Date: 2010-12-10
• [Presentation] 植物の代謝多様性を利用した非天然型テルペノイドの創製 (2010)
  • Author(s): 關光、村中俊哉
  • Organizer: 第62回生物工学会大会シンポジウム
  • Place of Presentation: シーガイア(宮崎)
  • Year and Date: 2010-10-28
• [Presentation] 漢方原料「甘草」のトリテルペノイド生合成酵素遺伝子解析 (2010)
  • Author(s): 關光
  • Organizer: 日本植物学会第74回大会シンポジウム
  • Place of Presentation: 中部大学
  • Year and Date: 2010-09-09
• [Presentation] 漢方原料「甘草」のトリテルペノイド生合成酵素遺伝子解析 (2010)
  • Author(s): 關光
  • Organizer: 日本植物学会第74回大会シンポジウム
  • Place of Presentation: 中部大学(春日井)
  • Year and Date: 2010-09-09
• [Presentation] Coexpression analysis leads to the identification of P450 implicated in triterpenoid saponin biosynthesis in Medicago truncatula. (2010)
  • Author(s): 福島エリオデット、關光、大山清、澤井学、斉藤和季、村中俊哉
  • Organizer: 第28回日本植物細胞分子生物学会大会
  • Place of Presentation: 東北大学
  • Year and Date: 2010-09-02
• [Presentation] Coexpression analysis leads to the identification of P450 implicated in triterpenoid saponin biosynthesis in Medicago truncatula. (2010)
  • Author(s): 福島, ら
  • Organizer: 第28回日本植物細胞分子生物学会大会
  • Place of Presentation: 東北大学(仙台)
  • Year and Date: 2010-09-02
• [Presentation] 植物の代謝多様性を利用した非天然型テルペノイドの創製 (2010)
  • Author(s): 關光、村中俊哉
  • Organizer: 第62回生物工学会大会シンポジウム
  • Place of Presentation: 宮崎
  • Year and Date: 2010-08-28
• [Presentation] Metabolic engineering of useful saponins : towards enhancement of the value of crop biomass. (2010)
  • Author(s): Seki H
  • Organizer: The 5th Korea-Japan Joint Symposium : Current status and understanding of Biomass/Bioenergy in Korea and Japan
  • Place of Presentation: Gyeongju, South Korea
  • Year and Date: 2010-08-25
• [Presentation] Identification of cytochrome P450s involved in triterpenoid saponin biosynthesis in licorice. (2010)
  • Author(s): Seki, H., Ohyama, K., Sawai, S., Mizutani, M., Ohnishi, T., Sudo, H., Akashi, T., Aoki, T., Saito, K., Muranaka, T.
  • Organizer: 21th International Congress on Arabidopsis Research
  • Place of Presentation: Yokohama
  • Year and Date: 2010-06-07
• [Presentation] Discovery of P450 genes in triterpenoid saponin biosynthesis. (2010)
  • Author(s): Fukushima, E.O., Seki, H., Ohyama, K., Saito, K., Muranaka, T.
  • Organizer: 21th International Congress on Arabidopsis Research
  • Place of Presentation: Yokohama
  • Year and Date: 2010-06-07
• [Presentation] Identification of cytochrome P450s involved in triterpenoid saponin biosynthesis in licorice. (2010)
  • Author(s): Seki H., et al.
  • Organizer: 21th International Congress on Arabidopsis Research
  • Place of Presentation: Pacifico Yokohama (Yokohama)
  • Year and Date: 2010-06-07
• [Presentation] Discovery of P450 genes in triterpenoid saponin biosynthesis. (2010)
  • Author(s): Fukushima E.O., et al.
  • Organizer: 21th International Congress on Arabidopsis Reseatch
  • Place of Presentation: Pacifico Yokohama (Yokohama)
  • Year and Date: 2010-06-07
• [Presentation] Promoter analysis of saponin biosynthetic genes in licorice. (2010)
  • Author(s): Hiraoka Y., et al.
  • Organizer: 21th International Congress on Arabidopsis Research
  • Place of Presentation: Pacifico Yokohama (Yokohama)
  • Year and Date: 2010-06-07
• [Presentation] マメ科植物トリテルペノイドのコンビナトリアル生合成 (2010)
  • Author(s): 福島エリオデット、關光、大山清、斉藤和季、村中俊哉
  • Organizer: 第51回日本植物生理学会大会
  • Place of Presentation: 熊本大学
  • Year and Date: 2010-03-20
• [Presentation] 薬用植物カンゾウのグリチルリチン生合成遺伝子ディスカバリー (2009)
  • Author(s): 關光
  • Organizer: 第5回ミヤコグサ・ダイズワークショップ
  • Place of Presentation: かずさアーク
  • Year and Date: 2009-12-03
• [Presentation] 薬用植物カンゾウのグリチルリチン生合成酵素遺伝子の探索 (2009)
  • Author(s): 關光
  • Organizer: 第30回富山大学・和漢医薬学総合研究所特別セミナー
  • Place of Presentation: 富山県民会館
  • Year and Date: 2009-10-09
• [Presentation] トリテルペノイドサポニン生合成に関わるMedicago truncatula P450の機能解析 (2009)
  • Author(s): 福島エリオデット、關光、大山清、斉藤和季、村中俊哉
  • Organizer: 第27回日本植物細胞分子生物学会大会
  • Place of Presentation: 日本大学
  • Year and Date: 2009-07-31
• [Presentation] トリテルペノイドサポニン生合成に関わるMedicago truncatula P450の機能解析 (2009)
  • Author(s): 福島, ら
  • Organizer: 第27回日本植物細胞分子生物学会大会
  • Place of Presentation: 日本大学(藤沢)
  • Year and Date: 2009-07-31
• [Presentation] カンゾウ属植物のグリチルリチン生産に関わるP450遺伝子の多様性 (2009)
  • Author(s): 澤井, ら
  • Organizer: 第27回日本植物細胞分子生物学会大会
  • Place of Presentation: 日本大学(藤沢)
  • Year and Date: 2009-07-31
• [Presentation] 薬用植物カンゾウのグリチルリチン生合成遺伝子の発現制御機構の解析 (2009)
  • Author(s): 平岡, ら
  • Organizer: 第27回日本植物細胞分子生物学会大会
  • Place of Presentation: 日本大学(藤沢)
  • Year and Date: 2009-07-31
• [Presentation] 代謝研究に適した新規毛状根ベクターの開発および薬用植物のテルペノイド生合成関連遺伝子の探索 (2009)
  • Author(s): 關光
  • Organizer: 第27回日本植物細胞分子生物学会大会
  • Place of Presentation: 日本大学
  • Year and Date: 2009-07-30
• [Presentation] 代謝研究に適した新規毛状根ベクターの開発および薬用植物のテルペノイド生合成関連遺伝子の探索 (2009)
  • Author(s): 關
  • Organizer: 第27回日本植物細胞分子生物学会大会
  • Place of Presentation: 日本大学(藤沢)
  • Year and Date: 2009-07-30
• [Presentation] Identification of cytochrome P450s involved in the biosynthesis of glycyrrhizin. (2009)
  • Author(s): Seki H
  • Organizer: Terpnet 2009
  • Place of Presentation: Tokyo Univ.
  • Year and Date: 2009-05-26
• [Presentation] Promoter analysis of glycyrrhizin biosynthetic genes. (2009)
  • Author(s): Hiraoka Y., et al.
  • Organizer: Terpnet 2009
  • Place of Presentation: Tokyo Univ.
  • Year and Date: 2009-05-26
• [Presentation] The diversity of CYP88D genes is presumably responsible for chemical diversity of saponins in Glycyrrhiza spp. (2009)
  • Author(s): Ishimori M., et al.
  • Organizer: Terpnet 2009
  • Place of Presentation: Tokyo Univ.
  • Year and Date: 2009-05-26
• [Patent(Industrial Property Rights)] 28位がヒドロキシメチル基またはカルボキシル基である五環系トリテルペン化合物の製造方法 (2010)
  • Inventor(s): 村中俊哉、關光、福島エリオデット、梅基直行
  • Industrial Property Rights Holder: 横浜市立大学、大阪大学、キリンホールディングス(株)
  • Industrial Property Number: 2010-196222
  • Filing Date: 2010-09-01
• [Patent(Industrial Property Rights)] 28位がヒドロキシメチル基またはカルボキシル基である五環系トリテルペン化合物の製造方法 (2010)
  • Inventor(s): 村中, ら
  • Industrial Property Rights Holder: 横浜市立大学、大阪大学、キリンホールディングス(株)
  • Industrial Property Number: 2010-196222
  • Filing Date: 2010-09-01