苔類に特徴的な大環状芳香族化合物の生合成機構および生理作用の解明

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K15460
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 北岡 直樹 北海道大学, 農学研究院, 助教 (20785547)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 苔類 / 二次代謝産物

Outline of Annual Research Achievements

苔類に属する様々な種からみつかっている一方で、苔類以外の植物種からはみつかっていない『苔類にユニークな代謝産物』が植物体内でどのように作られ（生合成され）、どのような役割を担っているか（生理作用を有するか）を明らかにすることを本研究課題では目的としている。具体的には候補となる酵素を大腸菌や酵母で発現させその機能を明らかにするとともに、同酵素遺伝子の破壊株を作製し代謝物プロファイルを調べる。さらに、作製した破壊株の表現型を調べることで、前述の目的の達成を目指す。
【標的化合物の調製と分析条件の検討】鍵となる生合成中間体を有機合成した。有機合成した生合成中間体に加えて、既に単離構造決定済みであった化合物および市販の化合物を標準物質として、代謝物を一斉分析する系を構築した。合成した生合成中間体は、酵素反応を行う際の基質としても使用する予定である。
【標的遺伝子の破壊株の作製】ゲノム編集技術であるCRISPR/Cas9を用いて標的遺伝子のゼニゴケの破壊株を作製した。現在までに、異なる二段階を触媒すると予想される２つの遺伝子群に加えて、標的化合物への関与が示唆される機能未知の遺伝子の破壊株の作製に成功している。遺伝子破壊株の代謝物分析を行なったところ、いくつかの変異株に置いて標的化合物の内生量が変化していることを明らかにした。
【遺伝子のクローニング】コケ植物より、標的遺伝子をクローニングし、大腸菌発現用のベクターに導入した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究課題に必須となる生合成中間体を手に入れたことに加えて、破壊株の作製も順調に進んでいるため。

Strategy for Future Research Activity

【標的遺伝子の破壊株の解析】得られた破壊株の代謝プロファイルを精査する。
【遺伝子の酵素機能解析】大腸菌を宿主として発現し、調製した組換え酵素を用い、酵素機能を明らかにする。
【遺伝子の発現量解析】標的遺伝子群の関与をより確かなものにするため。化合物の生合成が誘導される条件における、遺伝子発現量の解析を行う。

Causes of Carryover

高額なLCカラムの購入を次年度に持ち越したため。