2001 Fiscal Year Annual Research Report
植物のABC蛋白によるアルカロイド輸送制御と生体機能維持機構
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10217206
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
矢崎 一史 京都大学, 生命科学研究科, 助教授 (00191099)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 文彦 京都大学, 生命科学研究科, 教授 (10127087)
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| Keywords | plant ABC protein / Cjmdr-1 / berberine / Coptis japonica / 木部 / unloading / Xenopus oocyte / in situ hybridization |
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| Research Abstract |
本研究においては、植物におけるABC蛋白質の発現およびその機能を解析し、生理的役割を明らかにすることを大きな目標としている。まずモデルとして、アルカロイドのベルベリンを高生産するオウレン培養細胞を用い、そこでアルカロイドの輸送に関与すると推定されている代表的ABC蛋白、Cjm dr1の機能を証明するため、Xenopusのoocyteに発現させた。その結果、Cjm dr1がベルベリンのinfluxに関与しているとのデータを得、この内向きの輸送が典型的なmdrタイプの分子種と類似の輸送特性を示すことを突き止めた。ベルベリンは、根組織で生合成された後、根茎に転流されて蓄積しているが、Cjm dr1はその根茎で最も発現が高い。そこで、根茎においてin situ hybiridzationを行ったところ、Cjmdr1に特異的なシグナルが、根茎の木部組織に認められた。これに対して、根組織ではCjmdr1に由来するシグナルが認められなかった。さらに、生化学的解析により、CjMDR1蛋白は、オウレンの細胞膜に局在していることが認められた。これらの結果は、植物個体内でのペルペリン転流において、このABC蛋白がunloadingプロセスに関与していることを強く示唆しており、植物のABC蛋白の生理的役割に新しい可能性を提示するものである。
一方、植物においてABC蛋白が土壌汚染から根を保護する役割を果たしているとの仮説を検証するため、輸送基質が既知のヒトMRP1を発現させたタバコを作出した。形質転換タバコは野生型に比べて、ダウノルビシンやカドミウムに対する耐性が明らかに上昇していた。この研究成果は、ABC蛋白を介する新規なストレス耐性植物として注目される。
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[Publications] K.Yazaki: "A novel Coptis japonica multidrug resistant protein preferentially expressed in the alkaloid-accumulating rhizome"J. Exp. Botany. 52・357. 877-879 (2001)
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[Publications] K.Yazaki: "A novel dark-inducible protein LeDI-2 and its involvement in root-specific secondary metabolism in Lithospermum erythrorhizon"Plant Physiol. 125・4. 1831-1841 (2001)
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[Publications] H.Yamamoto: "Enhancement of secondary metabolite productions in various plant cell cultures by co-cultivation with cork"Biosci. Biotech. Biochem.. 65・4. 853-860 (2001)
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[Publications] H.Hayashi: "Molecular cloning and characterization of isomultiflorenol synthase a new triterpene synthase from Luffa cylindrica involved in bryonolic acid biosynthesis"Eur. J. Biochem.. 268・23. 6311-6317 (2001)
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[Publications] 矢崎一史: "高等植物におけるABC蛋白質スーパーファミリー:その多彩なメンバーと機能ポテンシャル"バイオサイエンスとインダストリー. 61・1. 17-22 (2002)
