2017 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of the molecular mechanism producing diterpenes with various tetracyclic skeletons in plant cells
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15K07991
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
山村 良美 富山大学, 大学院医学薬学研究部(薬学), 助教 (30464027)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 植物二次代謝 / ジテルペン / チトクロームP450 / 環化酵素 / 有用物質生産 / エリシター / RNA-Seq |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は「スコパリアの有用ジテルペンscopadulcic acid B (SDB) 生合成に関与するチトクロームP450および環化酵素をコードする遺伝子群を“蓄積パターンが異なる器官”さらに“ジャスモン酸刺激に対する応答性の違い”を利用して単離および機能解析し、生合成機構を明らかにすること」である。今年度は前年度に得られたスコパリア環化酵素候補遺伝子syn-copalyl diphosphate synthase (SdCPS2)の機能解析に着手した。まず、既知のスコパリア由来geranylgeranyl diphosphate synthase (SdGGPPS1) とSdCPS2の各シグナルペプチド部位を切断したORF領域を組み込んだ大腸菌発現ベクター (pACYCDuet) を作製した。コントロールとしてSdGGPPS1とイネ由来のOsCPS4の発現ベクターも同時に作製した。続いて、これらのベクターを大腸菌C41株にそれぞれ形質転換し、IPTGで発現を誘導した大腸菌培養液抽出物をGC-MSで分析した。さらにこの反応生成物をNMRで解析し、構造決定を行った。その結果、SdCPS2はGGPPからsyn-CPPへの環化を行うsyn-CPSであることが明らかとなった。
スコパリアのジテルペンの骨格多様性は、それらの生合成に関与する酵素によって生み出される。SdCPS2は双子葉類で初めて単離されたsyn-CPSであった。Scopadulane骨格の形成に関与する酵素は、これまでに同定されておらず、今回が初めての報告となる。本研究は、スコパリアのSDB生合成における骨格形成プロセスを解き明かすものとなった。得られた情報は、植物が産生するラブダン関連ジテルペンの骨格多様性のメカニズムの解明に大きく寄与するものである。
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