ステロイドサポニンの生合成機構解明を基軸とする薬用遺伝子資源の探索と利用

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11771376
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 市瀬 浩志 東京大学, 大学院・薬学系研究科, 助手 (40282610)
• Keywords: 天然有機化合物 / 生合成 / ステロイドサポニン / クローニング / 単子葉植物 / 機能発現 / 配糖体

Research Abstract

植物由来のステロール配糖体の生合成研究の一環として、ステロイドサポニンを豊富に含む単子葉植物を取り上げ、そのアグリコン部分の骨格形成と配糖体変換に関与する生合成遺伝子群の同定と機能解析を進めている。Dioscinをはじめとするステロイドサポニンを大量に含むCostus speciosus(Costaceae)を材料として用い、アグリコン骨格形成に関与する、サイクロアルテノール合成酵素のcDNAクローニングを昨年に引き続き試みた。
全植物体由来の全RNAについてoligo(dT)spun columnで精製を行いpoly(A)+RNAを得た。Poly(A)+RNAをoligo(dT)primerを用いて逆転写し、これを鋳型に、既知のオキシドスクアレン閉環酵素(OSC)においてよく保存されている配列をもとにデザインした縮重入りプライマーにより2タイプのPCR産物(CSI,CSV)が得られ、それぞれをプローブしてcDNAライブラリースクリーニングとRACE法を組み合わせることにより、CSIとCSVの全長cDNAクローンを得ることに成功した。全長配列はCSIとCSV共に759アミノ酸をコードする2280bpであり、相互に73%の相同性を有していた。また、これらは既知の双子葉由来の本酵素ともよく類似しており、系統樹解析の結果、双子葉のトリテルペン合成酵素とサイクロアルテノール合成酵素の中開に進化的位置があることが判明した。両遺伝子を酵母の発現ベクターに組み込み、酵母中での発現を試みた結果、CSIが予想通りサイロアルテノール合成酵素であることが判明し、単子葉由来の本酵素の機能解明をした最初の例となった。CSVについても同様の発現をした結果、複数のトリテルペン産物を与える多機能型酵素であること分った。本研究によりステロイドサポニン生成初期段階の鍵酵素を同定できたと考えている。