2019 Fiscal Year Annual Research Report
フェアリー化合物の菌類におけるホルモンとしての証明
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18J21506
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
伊藤 彰将 静岡大学, 自然科学系教育部, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| Keywords | フェアリーリング / コムラサキシメジ / 2-azahypoxanthine / imidazole-4-carboxamide / NO synthase |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2010年、2-azahypoxanthine (AHX) 及びimidazole-4-carboxamide (ICA) が、フェアリーリング惹起物質としてコムラサキシメジ菌糸体培養濾液から単離された。更に、当研究室が開発した検出法を使用することによって、AHXとICAが様々なキノコに内生していることが判明した。現在までにキノコにおける特有のホルモンの報告例はなく、様々なキノコに広く存在しているAHXとICAが新規のホルモンである可能性があるが、それらの生合成経路は一部しか解明されていない。本研究では、AHXとICAの内生量が特に多いコムラサキシメジ菌糸体における両化合物の生合成経路の解明を目的とした。
AHXとICAは共通の前駆体である5-aminoimidazole-4-carboxamide (AICA) から生合成されることが判明しており、AICAからAHXの変換に関与する酵素はNO synthase (NOS) であると推測している。NOSの基質であるL-Argを培地に処理してコムラサキシメジ菌糸体を培養した結果、未処理区と比較してAHX産生量が3倍以上有意に増加した。また、NOS阻害剤であるL-NAMEとL-Argを共に処理した時、L-Arg単独処理時と比較してAHX産生は著しく阻害された。これらの結果は、NOSが重要なAHX生合成関連酵素であることを強く示唆している。
2018年度、コムラサキシメジ菌糸体由来のNOSの組換え体の調製を検討したが、酵素活性を得ることができなかった。qRT-PCRによってコムラサキシメジ菌糸体の全てのNOS遺伝子の発現量を調査した結果、これまでとは全く違うNOS遺伝子がL-Argに応答して発現増加することを見出した。現在、新たに候補に挙げたNOS遺伝子の大腸菌における過剰発現を検討中である。
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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
前駆体であるAICAからAHXの反応にはNOSが関与していると仮説を立て、その仮説を強く支持する結果が得られたためである。AHXは様々なキノコに内生していることが判明しており、類似したAHX生合成経路がキノコに広く存在している可能性がある。従って、NOSの機能解析を進めることで、AHXの新規のホルモンとしての証明に大きく繋がることが期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究実績の概要にも記したように、qRT-PCRによって新たに候補に挙げたNOSがAHX生合成に最も強く関与している可能性があるため、その機能解析を行う。昨年度までにコムラサキシメジ菌糸体由来の別のNOSを大腸菌にて過剰発現させたが、その時は活性を得ることができなかった。今後は大腸菌の培養条件などを見直し、活性型NOS発現系の再検討を行う。
また、コムラサキシメジ菌糸体はAHXやICAの他に多くの植物成長調節物質を産生しており、これまでに4種類のジケトピペラジンがシバの根に対して阻害活性を示すことを報告している。このように、フェアリーリング現象はAHXやICAに加えて他の活性物質も関与している可能性があるため、コムラサキシメジ菌糸体培養濾液からの更なる活性物質の探索も行う。
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