Allantoin Synthase Uniquely Evolved in Plants: Its Evolutionary Physiological Significance

• Project/Area Number: 25K09675
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 44030:Plant molecular biology and physiology-related
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 坂本 敦 広島大学, 統合生命科学研究科(理), 教授 (60270477)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2027: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2026: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2025: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 二機能性酵素 / 遺伝子融合 / 選択的スプライシング / 分子進化 / プリン代謝

Outline of Research at the Start

被子植物を頂点とする植物の繁栄において，代謝系の遺伝子進化が果たした役割は大きい。核酸プリン塩基の分解で生じるアラントインの生成系は，植物では連続する２つの酵素が遺伝子融合により単一の二機能性酵素へと進化し，それはアラントイン合成酵素（ＡＬＮＳ）と呼ばれる。さらに，ＡＬＮＳは裸子植物から被子植物への進化に伴い選択的スプライシングを獲得し，細胞内局在が異なるイソ酵素を持つに至った。このようにＡＬＮＳは，遺伝子の構造と発現制御に係る二度の画期的な分子進化を遂げた希有な酵素である。本研究は，普遍的な代謝を担うにも関わらず，植物で特異に進化した酵素に着眼し，その進化生理学的な意義と必然性を解明する。