2017 Fiscal Year Research-status Report
Basic and applied studies of the biosynthetic machinery for the synthesis of sulfur-containing bioactive compounds in medicinal plants
| Project/Area Number |
17K08332
|
|---|
| Research Institution | Chiba University |
|---|
Principal Investigator |
吉本 尚子 千葉大学, 大学院薬学研究院, 講師 (10415333)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | 生合成 / 植物 / 天然薬用資源 / 硫黄 / システインスルホキシド |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
システインスルホキシド誘導体はネギ属やツルバギア属、ニンニクカズラ属等の植物が生産する含硫黄成分であり、植物組織の損傷に伴い酵素的および非酵素的な反応を経て多様な硫黄化合物群に変換される。こうして生じた硫黄化合物群や、システインスルホキシド誘導体やその生合成中間体は、癌や循環器系疾患の予防や改善に関わる生物活性を示す。本研究では、ディープ・トランスクリプトームと含硫黄代謝物プロファイルの統合解析に基づいて、進化系統学的に離れた複数の薬用植物の機能性含硫黄成分の生合成に関わる酵素遺伝子群を網羅的に同定し、各酵素遺伝子の機能解明と植物の含硫黄成分生合成能獲得の進化機構の解析を行うと同時に、合成生物学的手法によって機能性含硫黄成分の生合成システムを異種生物で構築し、機能性含硫黄成分の化学的多様性の合理的エンジニアリングを試みる。平成29年度に行った研究内容は以下のとおりである。１．ニンニクのシステインスルホキシド誘導体の生合成において、脱グリシル化反応、硫黄原子への炭素鎖付加反応、酸化反応を触媒する酵素をコードする可能性が示唆される遺伝子の候補を探索した。２．１で探索した遺伝子群をクローニングし、in vitro機能解析系を立ち上げた。そのうち脱グリシル化酵素については、予備実験において目的酵素活性が観察された。３．タマネギのシステインスルホキシド誘導体の生合成において、脱グルタミル化反応、S-酸化反応を行う酵素をコードすると考えられる遺伝子群を探索し、クローニングした。さらに、in vitro機能解析系を立ち上げた。４．ツルバギアのシステインスルホキシド誘導体の生合成においてS-酸化反応を行う酵素をコードすると考えられる遺伝子を探索し、クローニングした。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ディープ・トランスクリプトームデータと含硫黄代謝物プロファイルの統合解析によるシステインスルホキシド誘導体の生合成に関わる酵素遺伝子の探索と候補遺伝子クローニングは予定どおり進んでいる。ニンニクの脱グリシル化酵素については既に予備実験において目的とする酵素活性が観察されており、それ以外の酵素についてもin vitro解析系の構築が予定どおり進んでいる。このため、おおむね順調に進展していると判断した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度に引き続き、酵素遺伝子の探索と候補遺伝子クローニング、機能解析を進める。脱グルタミル化酵素とS-酸化酵素については、ニンニク、タマネギ、ツルバギア由来の酵素の触媒機能の比較を行い、植物間の含硫黄化合物プロファイルの差異との関連を明らかにする。
|
| Causes of Carryover |
生合成候補遺伝子の機能解析において、予備実験で目的とする活性が見られた脱グリシル化酵素の解析を優先した結果、その他の遺伝子についての発現系の準備がやや遅れ、それら遺伝子の機能解析で使用する推定基質や分析用試薬を購入するための金額が未使用となった。実験の遅れはほぼ取り戻しており、平成30年度中に未使用金額で予定していた試薬類を購入し、研究を遂行する予定である。
|
