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メタボローム解析技術を用いた苦味配糖体サポニン生合成系酵素遺伝子群の機能解析

Publicly Offered Research

Project AreaBiosynthetic machinery: Deciphering and regulating the system for bioactive metabolite diversification
Project/Area Number 25108727
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 InstitutionKazusa DNA Research Institute

Principal Investigator

鈴木 秀幸  公益財団法人かずさDNA研究所, バイオ研究開発部, グループ長 (80276162)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000)
Fiscal Year 2014: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2013: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Keywordsメタボローム解析 / 代謝酵素遺伝子機能解析 / チトクロームP450 / サポニン生合成 / 安定同位体酸素 / オミックス統合解析 / P450遺伝子 / 次世代シークエンサー / 相関ネットワーク解析 / ウリ科植物
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、生合成関連酵素遺伝子の「単離」に有益な解析手法の一つである遺伝子共発現解析を簡便な操作で実行可能なネットワーク解析ソフト(金平糖Java-GUI)を改良し、本ソフトをウリ科植物ニガウリ(Momordica charantia)由来の苦味配糖体サポニン(Cucurbitacin類)生合成経路の全貌解明に適用し、サポニン生合成経路に関与する酵素遺伝子の探索を行った。
(1)「ニガウリのRNA-Seq解析及び遺伝子機能解析」
ニガウリ由来の10種類の器官(葉、茎、果実、根など)のRNA-Seq解析データを用いて各植物器官の相対遺伝子発現量を表現するため、Total countsを算出し、この値をもとに全遺伝子間のコサイン相関係数を計算した。McCBS遺伝子と遺伝子共発現の関係にあると推測できるMcCYP遺伝子のリストを相関係数が高い順に並べ、逐次、Cucurbitadienol生産酵母に導入し、機能解析を行った。全29種類のMcCYP遺伝子の機能解析を行った結果、Cucurbitadienolの23位の水酸化酵素(McCYP81-6)、7位の水酸化酵素(McCYP873)及び7, 19位の水酸化酵素(McCYP79-1)の3種類の酵素遺伝子の機能同定に成功した。
(2)「金平糖Java-GUIの改良とその検証」
本研究では、相関係数の閾値で描画する遺伝子ネットワークの外側と内側の関係性(トポロジー)を考慮する独自の金平糖アルゴリズムを搭載した金平糖Java-GUIのネットワーク描画機能の強化を行った。ニガウリ由来のMcCYP遺伝子(997 contigs)と注目候補遺伝子(McCBS遺伝子)にて金平糖解析を行った。その結果、5種類の遺伝子(McCBS遺伝子を含む)から成るモジュールが単離され、先の機能同定に成功した3種類のMcCYP遺伝子も全て含まれていた。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (22 results)

All 2015 2014 2013 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (16 results) (of which Invited: 2 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Reconstitution of biosynthetic machinery for the synthesis of the highly elaborated indole diterpene Penitrem.2015

    • Author(s)
      Liu, C., Tagami, K., Minami, A., Matsumoto, T., Frisvad, J.C., Suzuki, H., Ishikawa, J., Gomi, K., and Oikawa, H.
    • Journal Title

      Angew. Chem. Int. Ed.

      Volume: 54 Issue: 19 Pages: 5748-5752

    • DOI

      10.1002/anie.201501072

    • NAID

      130007492191

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    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] ShiftedIonsFinder: A standalone Java tool for finding peaks with specified mass differences by comparing mass spectra of isotope-labeled and unlabeled data sets2014

    • Author(s)
      Kota Kera, Yoshiyuki Ogata, Takeshi Ara, Yoshiki Nagashima, Norimoto Shimada, Nozomu Sakurai, Daisuke Shibata and Hideyuki Suzuki
    • Journal Title

      Plant Biotechnology

      Volume: 31 Issue: 3 Pages: 269-274

    • DOI

      10.5511/plantbiotechnology.14.0609c

    • NAID

      130004677760

    • ISSN
      1342-4580, 1347-6114
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
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    • Author(s)
      Nozomu Sakurai, Takeshi Ara, Mitsuo Enomoto,Takeshi Motegi, Yoshihiko Morishita, Atsushi Kurabayashi, Yoko Iijima, Yoshiyuki Ogata, Daisuke Nakajima, Hideyuki Suzuki and Daisuke Shibata
    • Journal Title

      BioMed Research International

      Volume: 194812 Pages: 1-11

    • DOI

      10.1155/2014/194812

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    • Author(s)
      Shiro Suzuki, Hideyuki Suzuki
    • Journal Title

      Plant Biotechnology

      Volume: 31 Issue: 1 Pages: 1-9

    • DOI

      10.5511/plantbiotechnology.13.1203b

    • NAID

      130003391366

    • ISSN
      1342-4580, 1347-6114
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    • Author(s)
      Kazuto Mannen, Takuro Matsumoto, Seiji Takahashi, Yuta Yamaguchi, Masanori Tsukagoshi, Ryosuke Sano, Hideyuki Suzuki, Nozomu Sakurai, Daisuke Shibata, Tanetoshi Koyama, Toru Nakayama
    • Journal Title

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      Volume: 443 Issue: 2 Pages: 768-774

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2013.12.040

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      パシフィコ横浜
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      第37回日本分子生物学会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2014-11-26
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      第37回日本分子生物学会
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      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2014-11-25
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      小田原お堀端コンベンションホール
    • Year and Date
      2014-11-23
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      第20回天然薬物の開発と応用シンポジウム
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      東京大学弥生講堂一条ホール
    • Year and Date
      2014-11-06
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      解良康太、 鈴木秀幸
    • Organizer
      第20回天然薬物の開発と応用シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京大学弥生講堂一条ホール
    • Year and Date
      2014-11-06
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      解良 康太, 荒 武, 柴田 大輔, 鈴木 秀幸
    • Organizer
      第87回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      国立京都国際会館・グランドプリンスホテル京都
    • Year and Date
      2014-10-17
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      2014 Annual Research Report
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      萬年一斗、尾形善之、永島良樹、細内敦、柴田大輔、鈴木秀幸
    • Organizer
      第32回日本植物細胞生物分子生物学会
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      アイーナ(いわて県民情報交流センター)
    • Year and Date
      2014-08-21
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      解良康太、荒武、柴田大輔、鈴木秀幸
    • Organizer
      第32回日本植物細胞生物分子生物学会
    • Place of Presentation
      アイーナ(いわて県民情報交流センター)
    • Year and Date
      2014-08-21
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      鈴木秀幸
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      生合成マシナリー第7回公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      東工大蔵前会館 くらまえホール
    • Year and Date
      2014-06-22
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      高瀬 翔平,解良 康太,平尾侑也,永島 良樹,細内 敦,柴田 大輔,久城 哲夫,鈴木 秀幸
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    • Organizer
      第31回植物細胞分子生物学会
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      北海道大学、北海道
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      第31回植物細胞分子生物学会
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      第31回植物細胞分子生物学会
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      北海道大学、北海道
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      鈴木秀幸
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    • Place of Presentation
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    • Author(s)
      Suzuki H, Takita E, Ohyama K, Sawai S, Seki H, Sakurai N, Muranaka T, Ishimoto M, Sudo H, Saito K, Shibata D
    • Total Pages
      18
    • Publisher
      Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.
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      2013 Annual Research Report

URL: 

Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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