2020 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular diversity of a unique lactone-forming enzyme for the secondary metabolite biosynthesis in plants
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18K05463
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| Research Institution | Toyama Prefectural University |
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Principal Investigator |
野村 泰治 富山県立大学, 工学部, 准教授 (40570924)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加藤 康夫 富山県立大学, 工学部, 教授 (20254237)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | チューリッポシド / チューリッパリン / チューリッポシド変換酵素 / 二次代謝 / 生合成 / 酵素 / 分子進化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、チューリップの主要二次代謝産物として知られるチューリッポシド（Pos）/チューリッパリン（Pa）類が、単子葉植物のユリ科（チューリップ属を含む3属）と近縁のユリズイセン科（アルストロメリアを含む2属）だけでなく、それらとは遺伝的に遠縁の双子葉植物であるバラ科（シモツケ属のみ）にも存在するという事実に着目し、特にPos類からPa類への変換反応を触媒する「Pos変換酵素」を対象としてユリ科、ユリズイセン科、バラ科の間でその一次配列および酵素機能の比較解析を行い、科を横断して存在する同一二次代謝産物の生合成酵素の進化過程ならびに分子多様性を明らかにすることを目的としている。
チューリップ属内におけるPos変換酵素の分子多様性を明らかにするため、これまでに同酵素が同定されている栽培品種とは同属異種植物である原種におけるPos変換酵素の同定に取り組んだ。昨年度までに完了した植物体からの天然型酵素の精製と機能解析に引き続き、今年度は両酵素遺伝子の単離と組換え酵素を用いた機能解析を主に進めた。その結果、原種の両酵素はいずれも栽培品種と同じ酵素ファミリーに属する酵素であることが明らかとなり、組換え酵素においても天然型酵素と同様の機能を有することが確認された。しかしながら、原種のPosB変換酵素は、二量体酵素である栽培品種の酵素とは異なり、巨大オリゴマーを形成するという特徴を有しており、一次配列上はよく似た酵素でありながら、栽培品種と原種では酵素タンパク質としての性状に大きな違いがあることが分かった。
並行して、バラ科植物であるユキヤナギにおけるPos変換酵素の同定にも取り組んだ。昨年度の酵素精製条件の検討結果に基づいて酵素精製を進め、同酵素を均一に精製することに成功した。
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