カンゾウのテルペノイド生合成に関与する酵素遺伝子ネットワークの解析

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09771930
• Research Institution: Nigata University of Phermacy and Applied Life Sciences
• Principal Investigator: 林 宏明 新潟薬科大学, 薬学部, 助手 (50260998)
• Keywords: Giycyrrhiza glabra / トリテルペノイド / 生合成 / cDNAクローニング / スクアレン合成酵素 / シクロアルテノール合成酵素 / β-アミリン合成酵素

Research Abstract

カンゾウ(Glycyrrhiza glabra L.)培養細胞は、肥大根の甘味主成分であるグリチルリチンを蓄積しないが、ソヤサポニン、ベツリン酸、植物ステロール等のトリテルペノイド関連化合物を生産する。これらの成分の生合成経路は2,3-オキシドスクアレンまで共通であり、その後の閉環酵素の段階以降で分岐している。これらの多様なトリテルペノイド関連化合物の生合成制御機構の解明を目的として、生合成上の共通な経路に存在するスクアレン合成酵素のcDNAをクローニングした結果、2種類(SQS1とSQS2)のcDNAが得られた。両cDNAの機能は大腸菌に発現させ、酵素活性を測定することで確認した。ノーザン分析の結果、SQS1のmRNAは培養細胞の定常期に強く発現している一方、SQS2のmRNAは増殖期に強く発現しており、両者は異なった発現制御を受けていることが明らかとなった。またゲノムDNAを抽出してサザン分析を行ったところ、SQS遺伝子はゲノム中に三コピー存在することが明らかとなった。一方、生合成上の分岐点に位置するオキシドスクアレン閉環酵素(OSC)のcDNAをクローニングした結果、二種類のcDNAをクローニングすることに成功した。二つのcDNA由来の蛋白質を酵母に発現させたところ、植物ステロール生合成に関与するシクロアルテノール合成酵素(CAS)とグリチルリチンとソヤサポニンの生合成に関与しているβ-アミリン合成酵素(bAS)であることを確認した。ノーザン分析の結果、ソヤサポニンを生産している培養細胞においてbASのmRNAが強く発現していることを明らかにした。今後、ルペオール合成酵素(LPS)のcDNAクローニンングを行い、三種類のOSC遺伝子の発現を比較解析していく計画である。