2016 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of regulation of lignin structure from a view point of oxidation ability of plant peroxidases
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15K18724
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
重藤 潤 九州大学, 農学研究院, 研究員 (70570852)
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2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 植物ペルオキシダーゼ / リグニン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物体内におけるリグニンの構造、組成は、器官、組織、細胞種によって異なっている。リグニン構造、組成の制御機構は、モノマーの種類・供給速度や反応環境の面から議論されてきたが、その研究には木化に関与しない組織由来の植物ペルオキシダーゼが用いられてきた。リグニンの重合過程には複数の植物ペルオキシダーゼやラッカーゼが関与しており、木化に関与するペルオキシダーゼは、木化に関与しないペルオキシダーゼとは異なりリグニンモノマーモデル化合物（グアイアコール、2,6-ジメトキシフェノール）と高分子モデル化合物（シトクロムc）をいずれも酸化可能であることが示された。
リグニンの重合過程を論理的に理解するには、重合酵素のリグニン形成能力の違いを明確にする必要がある。本研究では植物ペルオキシダーゼのリグニン形成能を明らかにするため、シロイヌナズナの茎木化に関与するAtPrx-2, 25, 71およびポプラCWPO-Cの組換えタンパクを用いてリグニンモノマーを基質に脱水素重合物（DHP）の作製を試みた。その結果、植物ペルオキシダーゼは個々に異なるDHPs形成能力を持っており、木化に関与する植物ペルオキシダーゼは、シナピルアルコール単独からでもDHPを産生することができる特性をもつことが明らかとなった。また、2,6-ジメトキシフェノール活性とシナピルアルコールDHP産生能力の間には正の相関が認められた他、シトクロムc酸化活性の高いペルオキシダーゼほど高分子のDHPを産生できる傾向が観察された。以上の結果から、植物体内におけるリグニンの重合反応は、リグニン前駆体を直接酸化し、高分子のリグニンを作ることのできる特性をもつ植物ペルオキシダーゼによって触媒されていることが示唆された。
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