培養植物細胞の第二次代謝機能に関する化学的分化への分子生物学的アプローチ

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12045255
• Research Institution: Nagoya City University
• Principal Investigator: 水上 元 名古屋市立大学, 薬学部, 助教授 (30128219)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 矢崎 一史 京都大学, 大学院・生命科学研究科, 助教授 (00191099) ; 永津 明人 名古屋市立大学, 薬学部, 講師 (70244572)
• Keywords: 培養植物細胞 / 第二次代謝 / 分化 / 遺伝子発現 / ムラサキ / シコニン

Research Abstract

ムラサキ培養細胞集団に存在するシコニン生合成能の変異を培養植物細胞の化学的分化のモデルとして取り上げ、色素生産細胞と非生産細胞におけるトランスクリプトームを比較することによって、色素生産細胞で特異的に発現している遺伝子のcDNAをクローニングし、その機能と発現制御機構の解析を通じて、培養細胞の化学的分化という生物現象に分子レベルでアプローチすることを目的として研究を実施し、以下の結果を得た。
(1)シコニン生合成を活発に行っている細胞(Mp細胞)および同じ培養ステージのシコニン非生産細胞(MpW細胞)からmRNAを調製し、これを鋳型として増幅したcDNAフラグメントについてFDDを実施することにより、Mp細胞で強く発現しているcDNA断片を同定し、単離した。この断片をプローブとしてcDNAライブラリースクリーニングを実施することにより、Mp細胞で強く発現している5つのcDNAクローンを単離することができた。
(2)これら5つのクローンをプローブとしてnorthern hybridizationを実施し、その発現量とシコニン生合成の関係を検討することにより、そのうち2つの遺伝子(LEPS-1およびLEPS-2)がシコニン生合成の制御に特に密接に関連していることを明らかにした。
(3)LEPS-1は、その塩基配列がα,β-unsaturated carbonyl化合物のolefinを還元するflavoprotein NADPH-dependent oxidoreductaseと高い類似性を示し、シコニン生合成経路に含まれる多数の酸化還元酵素のいずれかをコードしているものと推定できた。
現在この遺伝子をセンスまたはアンチセンス方向に導入した形質転換毛状根を育成している。この毛状根におけるシコニン生合成の変化を解析することにより、その機能を解明していく予定である。