2020 Fiscal Year Annual Research Report
Redesign of biosynthetic machineries based on molecular and genome evolution of plant specialized metabolisms
| Project Area | Creation of Complex Functional Molecules by Rational Redesign of Biosynthetic Machineries |
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| Project/Area Number |
16H06454
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
山崎 真巳 千葉大学, 大学院薬学研究院, 教授 (70222370)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 生合成 / 植物二次代謝 / アルカロイド / 脱炭酸酵素 / カンプトテシン / ゲノム解析 / メタボローム解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、植物二次代謝のゲノム進化に関して、（１）二次代謝分岐の鍵酵素の分子機能解析と代謝工学ならびに（２）二次代謝研究の基板形成ための高精度ゲノム配列解析を行った。
（１）二次代謝分岐の鍵酵素の分子機能解析と代謝工学では、化学多様性に富み医薬院資源として重要な植物性リジン由来アルカロイドの生合成経路がアミノ酸代謝から分岐する反応を触媒する２機能性のリジン/オルニチン脱炭酸酵素について、タンパク質の立体構造を明らかにし、このタンパク質の立体構造をもとにした合理的タンパク質工学によりDapDC活性とLDC活性を併せ持つ新規多機能性酵素を作出した。さらにアルカロイドを生産しないモデル植物に導入することによってモデル植物におけるアルカロイド生産を創出した。
（２）二次代謝研究の基板形成ための高精度ゲノム配列解析では、抗がん性アルカロイドのカンプトテシンを生産するアカネ科チャボイナモリのゲノム解析を行った。複数の次世代シークエンス技術で取得した配列を用いて段階的アセンブリを行い、さらにFISH解析によりアセンブリにミスのないことを確認することにより、１１本の染色体に相当する１１のスキャホルドから成る染色体レベルのゲノム配列情報を取得した。さらに遺伝子クラスター解析により二次代謝関連遺伝子が近傍に位置する遺伝子クラスターを明らかにした。カンプトテシン生合成の全貌を解明するための基盤情報となるゲノム情報を得た。
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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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