2019 Fiscal Year Annual Research Report
Synthetic biology for antitumor lignan biosynthesis
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18H02255
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
梅澤 俊明 京都大学, 生存圏研究所, 教授 (80151926)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
飛松 裕基 京都大学, 生存圏研究所, 准教授 (20734221)
鈴木 史朗 京都大学, 生存圏研究所, 助教 (70437268)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | リグナン / 合成生物学 / ポドフィロトキシン / 抗腫瘍性 / 生合成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ポドフィロトキシンは、抗腫瘍性リグナンであり、抗がん薬の生産原料として用いられている重要化合物である。抗がん薬生産用のポドフィロトキシンは、天然産ヒマラヤハッカクレン（メギ科）から抽出されているが、その生物工学的生産が希求されている。近年研究代表者らは、ポドフィロトキシンの生合成経路が植物種により異なり、それぞれ独自に進化してきたことを明らかにした。そこで本研究では、各種植物における独立したポドフィロトキシン生合成系の酵素遺伝子を網羅的に取得し、強力なポドフィロトキシン高生産系の構築を目指して研究を進めている。
本年度は、前年度に引き続きポドフィロトキシンの生合成遺伝子の取得と機能解析を進めた。特に、ポドフィロトキシン類縁体を産生するアオモリヒバのリグナンの解析並びに及びアオモリヒバのO-メチル基転移酵素（TdOMT）組換え酵素が触媒する反応のキャラクタリゼーションを行うことにより、TdOMTは4-O-Demethylyatein OMTとして機能していることを強く示唆する結果を得た。さらに、アオモリヒバではMatairesinolから4-O-Demethylyateinを経由しDeoxypodophyllotoxinへと至るリグナン生合成経路の存在が示唆された。また、ポドフィロトキシン産生植物であるシャクのポドフィロトキシン生合成経路上のリグナン水酸化酵素やリグナン環化酵素については、候補遺伝子を絞り込みその機能検証を進め、特に活性が認められた酵素については生化学的機能解析を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計画に従い、研究を進め、ほぼ計画通りの成果が得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度に引き続き以下の研究を推進する計画である。
１）各種植物からのポドフィロトキシン（PD）生合成系の酵素遺伝子取得：前年度までに、異なる生育時期及び異なる組織・器官の植物試料を用い、標的酵素の活性の変動パターンと全発現遺伝子の網羅解析データを比較することにより候補遺伝子を絞り込んだ。次いで、これらの候補遺伝子につき、各酵素の機能に対応する特有の共通ＤＮＡ配列を指標に、候補遺伝子を数個まで絞り込み、さらに、大腸菌もしくは酵母で発現させ、組換え酵素を得た。本年度は、前年度に引き続き得られた組換え酵素につき、標的酵素活性の有無を生化学的に検証し、目的の酵素遺伝子を確定する。
２）各種植物のポドフィロトキシン生合成系酵素の生化学的機能解析・評価：得られたポドフィロトキシン生合成系酵素遺伝子につき、大腸菌もしくは酵母で大量に発現させ、組換え酵素を得る。次に、得られた組換え酵素につき触媒する反応の評価（基質特異性及び速度論解析）を行う。
３）取得酵素遺伝子を用いたポドフィロトキシン生合成系の微生物における構築：上記２) で得た各酵素の機能情報に基づき、化学合成が容易なマタイレジノールを初発として、連続する２～４反応段階毎の反応系（モジュール）を設定する。次いで、設定した各反応モジュールにつき、そこに含まれる酵素遺伝子を酵母または細菌に多重導入する。
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[Journal Article] リグナンOMTに関する最新研究動向2019
Author(s)
梅澤 俊明, 山村 正臣, 小埜 栄一郎, 白石 慧, サフェンドリ ・ コマーラ ・ ラガムスタリ
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Journal Title
木材学会誌
Volume: 65
Pages: 1-12
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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