Redesign of biosynthetic machinery for plant-derived sesquiterpene lactones
Publicly Offered Research
| Project Area | Creation of Complex Functional Molecules by Rational Redesign of Biosynthetic Machineries |
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| Project/Area Number |
19H04657
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
関 光 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (30392004)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
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| Keywords | 植物セスキテルペノイド / 生合成 / セスキテルペン環化酵素 / シトクロムP450 / 組換え酵母 / ニコチアナベンサミアナ / セスキテルペノイド / 酵素 / セスキテルペンラクトン / シトクロムP450モノオキシゲナーゼ / 酵母 / ベンサミアナタバコ |
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| Outline of Research at the Start |
Guaianolide Sesquiterpene Lactones（GSLs）は植物が生産する低分子化合物の中の一グループであり、抗ガン剤として使用されるArglabinやMicheliolideなどを含む。GSLsの基本骨格構造の合成に関わる酵素遺伝子とGSL基本骨格の多様な酸化修飾を触媒するシトクロムP450モノオキシゲナーゼ遺伝子の探索と機能改変を含めたコンビナトリアル生合成手法による再構築を行い、異種ホスト（酵母、麹菌、異種植物）において多様なGSL生合成経路をリデザインする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、植物が生産するセスキテルペノイドラクトンの生合成に関与する酵素群を明らかにし、コンビナトリアル生合成手法によるセスキテルペノイドラクトンの生合成リデザインを行う。なかでも、抗ガン活性を有するGuaianolide Sesquiterpene Lactones（GSL）や、抗マラリア薬原料であるアルテミシニンを生産するクソニンジン（Artemisia annua）以外は詳細な解析がなされていないヨモギ属植物に着目した植物セスキテルペノイドの生合成系の解明と異種ホストにおける再構築を目的とする。2019年度は、組換え酵母における生合成経路の再構築を中心に行ったが、2020年度は、植物におけるタンパク質大量発現系として開発されたジェミニウイルス複製システムを利用したベクター系を利用したベンサミアナタバコ葉における生合成酵素の一過的発現によるセスキテルペノイドラクトン生合成経路の再構築に取り組んだ。アルテミシニン前駆物質であるアモルファジエンの合成酵素（ADS）およびGSLの前駆物質であるグアイエン合成酵素遺伝子を従来型のバイナリーベクターで一過的に発現させた場合には酵素反応生成物が検出されなかったのに対して、ジェミニウイルスベクターを用いて一過的に発現させた場合には酵素反応生成物が検出されたことから、本ベクター系がベンサミアナタバコやレタス等の異種植物ホストにおける一過的な生合成酵素群の高発現によるセスキテルペノイドラクトン生合成経路の再構築とリデザインに有効であることが示された。今後、各酵素遺伝子の発現コンストラクトを保持するアグロバクテリウムの感染液を混合して接種することで生合成のリデザインを進める。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(22 results)
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[Journal Article] Functional specialization of UDP-glycosyltransferase 73P12 in licorice to produce a sweet triterpenoid saponin, glycyrrhizin2019
Author(s)
Nomura Y, Seki H, Suzuki T, Ohyama K, Mizutani M, Kaku T, Tamura K, Ono E, Horikawa M, Sudo H, Hayashi H, Saito K, Muranaka T
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Journal Title
Plant J.
Volume: 99
Issue: 6
Pages: 1127-1143
DOI
NAID
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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