組織破壊に依存しない植物グルコシノレートの新たな分解機構とその生理的意義の解明

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K14348
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 杉山 龍介 千葉大学, 大学院薬学研究院, 助教 (10779664)
• Project Period (FY): 2021-11-01 – 2024-03-31
• Keywords: グルコシノレート / メタボロミクス / 二次代謝 / 同位体ラベル / 統合オミクス解析 / ストレス応答

Outline of Annual Research Achievements

自然界の生物が限られた栄養条件下で生命活動を維持する戦略の中に，「１つの化合物群を巧みに制御することでさまざまな機能を持たせる」という方法がある。主にアブラナ科によって生産される含硫黄二次代謝産物のグルコシノレート(GLS)はその好例であり，外敵に対する化学的防御物質であると同時に，植物自身の生命活動を制御するシグナルとしてもはたらくと考えられている。本研究ではシグナル分子としてのGLSの機能解明を目指し，生理活性を発揮する起点である分解プロセスを解析する。同位体ラベルなどの合成化学的手法と，各種質量分析装置を駆使したメタボローム解析を組み合わせることで，分解産物のプロファイリングを高感度で実現し，組織破壊を伴わない細胞レベルのGLS分解現象を明らかにする。
最終年度となる本年度は、硫黄欠乏とは異なる環境刺激（窒素欠乏や乾燥ストレスなど)におけるGLS分解を追跡するため、15Nや13Cなどを用いた安定同位体標識GLSの合成を行った。また、逆相C18カラムを用いた通常のLC-MS条件では高極性代謝物の分析が困難であったため、HILICカラム等を用いて分析条件を検討し、アミノ酸をはじめとした極性化合物について安定同位体取り込み率を算出可能なターゲット分析系を構築した。さらに、GLS処理条件および硫黄欠乏条件に付したシロイヌナズナ実生のトランスクリプトーム解析から、GLS分解による硫黄原子のリサイクルに関わると予想される遺伝子セットを見出した。