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イソキノリンアルカロイド生合成マシナリーの構築

Publicly Offered Research

Project AreaBiosynthetic machinery: Deciphering and regulating the system for bioactive metabolite diversification
Project/Area Number 23108511
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

佐藤 文彦  京都大学, 生命科学研究科, 教授 (10127087)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2013-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
Fiscal Year 2012: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2011: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Keywordsイソキノリンアルカロイド / 生合成マシナリー / P450 / 組換え酵母 / 組換え大腸菌 / 生物的物質変換 / 植物 / シトクロムP450 / タンパク質工学
Outline of Annual Research Achievements

植物の二次代謝産物の生合成系を微生物において、再構築することを目的に研究を行った。すでに、ドーパミンから、レチクリンへの変換系を再構築することに成功していたことより、さらに、経路を延長することを試みた。特に、プロトベルベリン/ベンゾフェナンスリジン型アルカロイド生合成系の発現を試み、レチクリンからスコウレリンへの変換、スコウレリンから、ケイランチホリンへの変換、さらに、ケイランチホリンからスタイロピンへの変換を可能とする組換え酵母を作成し、それぞれの生物変換が可能であることを確認した。また、より単純な基質であるグルコースから、レチクリンまでを産生する大腸菌プラットフォームを確立した。この大腸菌と組換え酵母を用いた反応系を用いて、より複雑なアルカロイドの産生の検証を試みているが、生合成の再構築は部分的に終わっており、今後、より高効率な変換系の確立を目指している。なお、ベンゾフェナンスリジンアルカロイド生合成の鍵となるプトレシンからサンギナリンへの変換を反応するプトレシン6-ハイドロキシレースを発現した組換え酵母によるプトレシンの効率的なヒドロサンギナリン、さらには、サンギナリンへの変換を確認した。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (22 results)

All 2013 2012 2011 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (12 results) (of which Invited: 2 results) Book (3 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Microbial production of isoquinoline alkaloids as plant secondary metabolites based on metabolic engineering research2013

    • Author(s)
      Sato, F.and Kumagai, H.
    • Journal Title

      Proceedings of the Japan Academy, Series B

      Volume: 89 Issue: 5 Pages: 165-182

    • DOI

      10.2183/pjab.89.165

    • NAID

      130003365115

    • ISSN
      0386-2208, 1349-2896
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Bench-top fermentative production of plant benzylisoquinoline alkaloids using a bacterial platform.2012

    • Author(s)
      Nakagawa, A. Minami, H., Kim, J.S., Koyanagi, T., Katayama, T., Sato, F. and Kumagai, H.
    • Journal Title

      Bioengineered Bugs

      Volume: 3 Issue: 1 Pages: 49-53

    • DOI

      10.4161/bbug.3.1.18446

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Pathway engineering of benzylisoquinoline alkaloid biosynthesis in transgenic California poppy cells with ectopic expression of tetrahydroberberine oxidase from <i>Coptis japonica</i>2012

    • Author(s)
      Matushima Y., Minami, H., Hori, K., Sato, F.
    • Journal Title

      Plant Biotechnology

      Volume: 29 Issue: 5 Pages: 473-481

    • DOI

      10.5511/plantbiotechnology.12.1101a

    • NAID

      130002500899

    • ISSN
      1342-4580, 1347-6114
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Basic helix-loop-helix transcription factors and regulation of alkaloid biosynthesis2011

    • Author(s)
      Yasuyuki Yamada, et al
    • Journal Title

      Plant Signaling & Behavior

      Volume: 6 Issue: 11 Pages: 1627-1630

    • DOI

      10.4161/psb.6.11.17599

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Isoquinoline alkaloid biosynthesis is regulated by a unique bHLH-type transcription factor in Coptis japonica2011

    • Author(s)
      Yasuyuki Yamada, et al
    • Journal Title

      Plant & Cell Physiology

      Volume: 52 Issue: 7 Pages: 1131-1141

    • DOI

      10.1093/pcp/pcr062

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Bacterial Platform for Fermentative Production of Plant Alkaloids.2011

    • Author(s)
      Nakagawa, A., Minami, H., Kim, J.S., Koyanagi, T., Katayama, T., Sato, F. and Kumagai, H.
    • Journal Title

      Nature Comm.

      Volume: 2 Issue: 1 Pages: 1-8

    • DOI

      10.1038/ncomms1327

    • NAID

      120006358780

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] sanguinarine生合成経路におけるprotopine 6-hydroxylaseの反応特性2013

    • Author(s)
      堀健太郎、竹村知也、佐藤文彦
    • Organizer
      2013年度日本農芸化学会
    • Place of Presentation
      東北大学川内北キャンパス(仙台)
    • Year and Date
      2013-03-27
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 大腸菌における改良型ベンジルイソキノリンアルカロイド生産系を用いたアポルフィンアルカロイド生産2013

    • Author(s)
      松村栄太郎、中川明、南博道、片山高嶺、山本憲 二、佐藤文彦、熊谷英彦
    • Organizer
      2013年度日本農芸化学会
    • Place of Presentation
      東北大学川内北キャンパス(仙台)
    • Year and Date
      2013-03-25
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Microbial platform for systematic investigations of benzylisoquinoline alkaloid pathway2012

    • Author(s)
      Fumihiko Sato
    • Organizer
      International Conference of Natural Products Biosynthesis: Enzymology, structural biology, drug discovery and genome mining(
    • Place of Presentation
      Awaji Shima, Japan
    • Year and Date
      2012-06-17
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Metabolic engineering and microbial production of benzylisoquinoline alkaloids2012

    • Author(s)
      Fumihiko Sato
    • Organizer
      GNU Plant Science Symposium 2012(
    • Place of Presentation
      Gyeongsang National University, Korea
    • Year and Date
      2012-05-10
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] イソキノリンアルカロイドの微生物発酵生産の可能性2012

    • Author(s)
      佐藤文彦、南博道
    • Organizer
      日本農芸化学会2012年度大会
    • Place of Presentation
      京都女子大学
    • Year and Date
      2012-03-25
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 形質転換ハナビシソウ細胞を用いたオウレンTHBOの機能解析2012

    • Author(s)
      松島康高、南博道、竹村知也、佐藤文彦
    • Organizer
      日本農芸化学会2012年度大会
    • Place of Presentation
      京都女子大学
    • Year and Date
      2012-03-23
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] The great footprints of the lste Prof.Meinbart Zenk in isoqcinoline alkaloid biosynthesis studies2011

    • Author(s)
      F.Sato
    • Organizer
      50th Anniversary Meeting Phytochemical Society of North America
    • Place of Presentation
      Hawaii, USA
    • Year and Date
      2011-12-10
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Microbial production of plant isoquinoline alkaloids2011

    • Author(s)
      F.Sato, H.Minami
    • Organizer
      50th Anniversary Meeting Phytochemical Society of North America
    • Place of Presentation
      Hawaii, USA
    • Year and Date
      2011-12-10
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] イソキノリンアルカロイド生合成系に見る代謝工学の可能性と課題2011

    • Author(s)
      佐藤文彦
    • Organizer
      第48回植物化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      大阪大学会館
    • Year and Date
      2011-11-25
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Never-ending attempts to produce plant natural products in vitro ; case study for isoquinoline alkaloids2011

    • Author(s)
      F.Sato
    • Organizer
      International Symposium on "Future Prospects of Plant Biotechnology
    • Place of Presentation
      東京大学弥生講堂
    • Year and Date
      2011-11-15
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 微生物を用いたイソキノリンアルカロイド合成系の再構築の試み:Berberine bridge enzyme (BBE)及びYP719A5の大腸菌発現2011

    • Author(s)
      渋谷祐介、南博道、佐藤文彦
    • Organizer
      日本植物細胞分子生物学会福岡大会
    • Place of Presentation
      九州大学箱崎キャンパス
    • Year and Date
      2011-09-08
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 特性を持つ高等植物培養細胞を用いた機能の解析と再構築2011

    • Author(s)
      佐藤文彦
    • Organizer
      2011年度日本農芸化学会関西・中部支部合同大会
    • Place of Presentation
      京都大学農学部
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Book] Metabolic engineering and synthetic biology for the production of isoquinoline alkaloids. Chandra, S., Lata H., Varma A. (eds) Biotechnology for Medicinal Plants: Micropropagation and Improvement.2013

    • Author(s)
      Chow, Y.L., Sato, F.
    • Publisher
      Springer
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Book] Microbial Production of Plant Benzylisoquinoline Alkaloids. K.G. Ramawat, J.M. Merillon (eds.), Handbook of Natural Products2013

    • Author(s)
      Matsumura E., Matsuda, M., Sato, F., Minami, H.
    • Publisher
      Springer-Verlag Berlin
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Book] Chapter 28、Engineering the Biosynthesis of Low Molecular Weight Metabolites2011

    • Author(s)
      F.Sato, K.Matsui
    • Publisher
      Academic Press : Oxford
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.lif.kyoto-u.ac.jp/labs/call

    • Related Report
      2011 Annual Research Report

URL: 

Published: 2011-04-06   Modified: 2018-03-28  

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