2010 Fiscal Year Annual Research Report
イソキノリンアルカロイド生合成系の分子解剖と再構築
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21248013
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
佐藤 文彦 京都大学, 生命科学研究科, 教授 (10127087)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
南 博道 石川県立大学, 生物資源工学研究所, 助教 (90433200)
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| Keywords | 薬用植物 / 植物バイオテクノロジー / 代謝工学 / 合成生物学 / イソキノリンアルカロイド / 生理活性のスクリーニング |
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| Research Abstract |
植物のもつ極めて多様な二次代謝産物、特に、その生理活性が顕著であるアルカロイドに焦点を絞り、代謝工学ならびに合成生物学的手法により、同生合成系の分子解剖と再構築を行うことを目的に以下の研究を行った。I)合成生物学的手法を用いた多様なイソキノリンアルカロイド生合成系の分子解剖:ベンゾフェナンスリジン型アルカロイド生合成系に関与すると考えられるP450 cDNAの機能解明を行ない、同cDNA産物がprotopine 6-hydroxylase活性、ならびに、corycavineからcorynoloxineを合成する活性を有することを明らかにした。さらに、エメチン生合成系に関与する0-メチル化酵素遺伝子の機能解析を進め、同産物がエメチン生合成の最終の2段階を触媒することを明らかとした。II)包括的転写因子を用いたイソキノリンアルカロイド生合成系の解析:CHIPアッセイにより回収したタンパク質をTOF-MSを用いて解析したが、量的に少なく、CjbHLH1と相互作用する因子の特定には至らなかった。一方、CjbHLH1の過剰発現の効果を詳細に解析し、その効果が一過的であること等、CjbHLH1の転写調節活性が複雑に制御されていることを明らかにした。III)微生物異種発現系を用いたアルカロイド生合成系の再構成と代謝工学:ドーパミンを基質にしたイソキノリンアルカロイドの微生物における産生に引き続き、tyrosinaseとDOPA decarboxylaseの導入により、チロシンからドーパミンまでの生合成経路をもつチロシン生産大腸菌を構築した。その結果、グルコース等から効率的にイソキノリンアルカロイドが微生物発酵できることを明らかとした。IV.新規アルカロイドの生理活性評価:線虫の遺伝子発現を抑制することにより、より効果的にベルベリンの生理活性を検出できる条件を見出した。
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[Book] Identification of regulatory protein genes involved in alkaloid biosynthesis using a transient RNAi system. In "Plant Metabolic Engineering : Methods and Protocols" (ed.Fett-Neto, A.G.)2010
Author(s)
Yamada, Y., Kato, N., Kokabu, Y., Luo, Q.Dubouzet, J.G., Sato, F.
Total Pages
33-45
Publisher
Humana Press
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[Book] Overexpression of rate-limiting enzymes to improve alkaloid productivity. In "Plant Metabolic Engineering : Methods and Protocols" (ed.Fett-Neto, A.G)2010
Author(s)
Takemura, T., Chow, Y-L., Todokoro, T., Okamoto, T., Sato, F.
Total Pages
95-109
Publisher
Humana Press
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