Functional analysis and molecular design of glycosyltransferases in the biosynthesis of plant triterpenoids

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02921
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 38060:Applied molecular and cellular biology-related
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: MURANAKA TOSHIYA 大阪大学, 工学研究科, 教授 (60342862)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 平賀 勧 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 作物研究部門, 上級研究員 (30332472) ; 石本 政男 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 次世代作物開発研究センター, 研究領域長 (20355134)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 合成生物学 / ゲノム編集 / 代謝工学 / バイオプロダクション / 糖転移酵素 / 植物特化代謝物 / 代謝デザイン / 植物バイオテクノロジー

Outline of Final Research Achievements

Triterpenoids, which have a 30-carbon skeleton, are biosynthesized as triterpenoid saponins with diverse biological activities, undergoing site-specific modification by glycosyltransferases. In this study, one of a group of enzymes similar to cellulose synthases was first identified as an enzyme that transfers UDP-glucuronic acid to the C-3 position of oleanane-type triterpenoids, and was named CSyGT. Furthermore, CSyGT is localized in the endoplasmic reticulum, and by introducing a total of seven plant-derived genes involved in glycyrrhizin biosynthesis in budding yeast, a biosynthetic system up to glycyrrhizin could be reconstructed.

Free Research Field

植物代謝工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまでトリテルペノイドにUDP糖を転移する酵素は、UDP糖依存型糖転移酵素（UDG）に分類される酵素群であると信じられてきたが、発想を転換し、遺伝子共発現解析と、より広義な糖転移酵素群に検索枠を広げた結果、これまで予想もつかなかった、CSyGTがオレナン型トリテルペノイドアグリコンのC-3位にグルクロン酸を転移する酵素であるという、画期的な成果を得ることができた学術的意義は大きい。また、本酵素遺伝子を用いてゲノム編集技術を駆使することにより、酵母のみならず植物細胞・組織によるバイオプロダクションの道筋を示すことができ社会的意義も大きい。