• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Construction of artificial triterpene saponin biosynthetic metabolon

Research Project

Project/Area Number 21K19082
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 38:Agricultural chemistry and related fields
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

Seki Hikaru  大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (30392004)

Project Period (FY) 2021-07-09 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Keywordsトリテルペン配糖体 / サポニン / 生合成 / メタボロン / 合成生物学 / マメ科植物 / トリテルペノイド / 酵素 / 代謝経路 / トリテルペンサポニン / チャネリング / 酵母
Outline of Research at the Start

トリテルペン配糖体は植物が生産する有用物質であり、有名なものに甘味料等として使用される甘草のグリチルリチンがある。植物細胞ではグリチルリチンの生合成に関わる酵素タンパク質群が細胞内の小胞体膜上で「代謝酵素複合体(メタボロン)」を形成することによって効率良くグリチルリチンを生合成していると考えられているが実験的な証明は不足している。そこで本研究では、グリチルリチン生合成酵素が互いにタンパク質-タンパク質相互作用をするかを調べるとともに、大腸菌細胞内でグリチルリチン生合成酵素間のタンパク質-タンパク質相互作用を人工的につくりだすことでグリチルリチン生産が可能かを検証する。

Outline of Final Research Achievements

Triterpene glycosides, also known as saponins, are a group of small molecules found in plants. They contain various functional components, such as glycyrrhizin, a sweetening agent present in licorice root, which is used as a natural sweetener. Metabolon, a temporary structural-functional complex formed by sequential enzymes in a metabolic pathway, can be considered a shortcut in the pathway that enhances production efficiency. This study explores the potential protein-protein interactions among multiple enzymes involved in the multi-step saponin biosynthesis. Additionally, it investigates the possibility of enhancing saponin production in recombinant microbial cells by promoting the formation of an artificial enzyme complex (metabolon) within these cells.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

希少な植物に特有の有用機能性成分を培養が容易な微生物を用いて、希少な植物原料に依存せず安定・安価に生産しようとする研究が多くなされているが、本来植物細胞が行っている多段階にわたる一連の酵素反応を微生物細胞内において再現することは必ずしも容易ではなく、実用化には生産性の向上が求められる。本研究は、微生物細胞内で多くの生合成酵素の複合体化を人工的に促進することで生産性の向上が可能であることを示したことから社会的意義がある。

Report

(3 results)
  • 2023 Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (21 results)

All 2023 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Open Access: 6 results,  Peer Reviewed: 5 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 4 results)

  • [Int'l Joint Research] Universidad Regional Amazonica IKIAM(エクアドル)

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Int'l Joint Research] Universidad Regional Amazonica IKIAM(エクアドル)

    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Journal Article] Identification of basic helix-loop-helix transcription factors that activate betulinic acid biosynthesis by RNA-sequencing of hydroponically cultured Lotus japonicus2022

    • Author(s)
      Suzuki H, Takahashi H, Fukushima EO, Nakazono M, Muranaka T, Seki H
    • Journal Title

      bioRxiv

      Volume: -

    • DOI

      10.1101/2022.11.16.516519

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Triterpenoids in aerenchymatous phellem contribute to internal root aeration and waterlogging adaptability in soybean2022

    • Author(s)
      Takahashi H, Abo C, Suzuki H, Romsuk J, Oi T, Yanagawa A, Gorai T, Tomisaki Y, Jitsui M, Shimamura S, Mori H, Kaga A, Ishimoto M, Seki H
    • Journal Title

      Research Square

      Volume: -

    • DOI

      10.21203/rs.3.rs-2230730/v1

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Open Access
  • [Journal Article] Chromosome-scale genome assembly of Glycyrrhiza uralensis revealed metabolic gene cluster centred specialized metabolites biosynthesis2022

    • Author(s)
      Rai A, Hirakawa H, Rai M, Shimizu Y, Shirasawa K, Kikuchi S, Seki H, Yamazaki M, Toyoda A, Isobe S, Muranaka T, Saito K
    • Journal Title

      DNA Res.

      Volume: 29 Issue: 6 Pages: 1-14

    • DOI

      10.1093/dnares/dsac043

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] High-yield bioactive triterpenoid production by heterologous expression in Nicotiana benthamiana using the Tsukuba system2022

    • Author(s)
      Romsuk J, Yasumoto S, Fukushima EO, Miura K, Muranaka T, Seki H
    • Journal Title

      Front. Plant Sci.

      Volume: 13 Pages: 991909-991909

    • DOI

      10.3389/fpls.2022.991909

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Identification of key amino acid residues toward improving the catalytic activity and substrate specificity of plant-derived cytochrome P450 monooxygenases CYP716A subfamily enzyme for triterpenoid production in Saccharomyces cerevisiae2022

    • Author(s)
      Romsuk J, Yasumoto S, Seki H, Fukushima EO, Muranaka T
    • Journal Title

      Front. Bioeng. Biotechnol.

      Volume: 10 Pages: 955650-955650

    • DOI

      10.3389/fbioe.2022.955650

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 植物トリテルペノイドの酵母生産: 実例および展望2022

    • Author(s)
      關 光、Soo Yeon CHUNG、村中俊哉
    • Journal Title

      植物の生長調節

      Volume: 57 Pages: 77-83

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 酵母を用いたグリチルリチンの生産とメタボロン形成の可能性2022

    • Author(s)
      Soo Yeon CHUNG、關 光、村中俊哉
    • Journal Title

      酵素工学ニュース

      Volume: 88

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Journal Article] Comparative Analysis of NADPH-Cytochrome P450 Reductases From Legumes for Heterologous Production of Triterpenoids in Transgenic Saccharomyces cerevisiae2021

    • Author(s)
      Istiandari Pramesti、Yasumoto Shuhei、Srisawat Pisanee、Tamura Keita、Chikugo Ayaka、Suzuki Hideyuki、Seki Hikaru、Fukushima Ery Odette、Muranaka Toshiya
    • Journal Title

      Frontiers in Plant Science

      Volume: 12 Pages: 762546-762546

    • DOI

      10.3389/fpls.2021.762546

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 酵母で植物有用物質をつくる2023

    • Author(s)
      關 光
    • Organizer
      大阪大学大学院工学研究科テクノアリーナフォーラム:インテリジェントアグリ工学の新展開
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] カンゾウ培養ストロンにおけるグリチルリチン生合成遺伝子の発現におよぼすDNAメチル化酵素阻害剤の効果2022

    • Author(s)
      藤原健太郎、高上馬希重、村中俊哉、關 光
    • Organizer
      022年度(第11回)近畿植物学会講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] トリテルペノイドサポニン生合成におけるセルロース合成酵素類似タンパク質の機能解析2022

    • Author(s)
      チョンスヨン、和氣駿之、中山 亨、村中俊哉、關 光
    • Organizer
      022年度(第11回)近畿植物学会講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 植物甘味成分の酵母生産2022

    • Author(s)
      關 光
    • Organizer
      第74 回日本生物工学会大会シンポジウム:植物由来のバイオプロダクションの新潮流
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 植物の有用成分を酵母でつくる2022

    • Author(s)
      關 光
    • Organizer
      市民公開シンポジウム:食と農の技術革新がSDGsへ貢献する!
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Nicotiana benthamiana as a production platform for bioactive triterpenoid maslinic acid2022

    • Author(s)
      Romsuk J, Yasumoto S, Fukushima EO, Miura K, Muranaka T, Seki H
    • Organizer
      第39回日本植物バイオテクノロジー学会大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] エピジェネティック酵素阻害剤がカンゾウ培養ストロンにおけるグリチルリチン生合成遺伝子の発現におよぼす効果2022

    • Author(s)
      藤原健太郎、高上馬希重、村中俊哉、關 光
    • Organizer
      第39回日本植物バイオテクノロジー学会大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] ゲノム編集による薬用植物甘草セルロース合成酵素類似タンパク質のサポニン生合成における機能の同定2022

    • Author(s)
      阪西真実、藤原健太郎、高上馬希重、村中俊哉,關 光
    • Organizer
      第39回日本植物バイオテクノロジー学会大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] トリテルペノイドサポニン生合成酵素群のタンパク質間相互作用の解析2022

    • Author(s)
      チョンスヨン、和氣駿之、中山 亨、村中俊哉、關 光
    • Organizer
      第39回日本植物バイオテクノロジー学会大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 植物サポニン生合成に関わる新たな糖転移酵素の発見と組換え酵母でのサポニン生産2022

    • Author(s)
      關 光
    • Organizer
      日本農芸化学会2022年度大会シンポジウム
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Comparative analysis of plant NADPH-cytochrome P450 reductase classes of Lotus japonicus towards triterpenoids biosynthesis2022

    • Author(s)
      Istiandari P, Yasumoto S, Fukushima EO, Seki H, Muranaka T
    • Organizer
      第63回日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2021 Research-status Report

URL: 

Published: 2021-07-13   Modified: 2025-01-30  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi