Biosynthesis of citrus-derived polymethoxyflavones with an activity of the anti-memory disorder

• Project/Area Number: 19F19398
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 外国
• Review Section: Basic Section 39030:Horticultural science-related
• Research Institution: Saga University
• Host Researcher: 古藤田 信博 佐賀大学, 農学部, 准教授 (50355426)
• Foreign Research Fellow: ISLAM Zaherul 佐賀大学, 農学部, 外国人特別研究員 ; ISLAM Md. Zaherul 佐賀大学, 農学部, 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2019-11-08 – 2022-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000); Fiscal Year 2021: ¥400,000 (Direct Cost: ¥400,000); Fiscal Year 2020: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2019: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
• Keywords: PMF / O-メチルトランスフェラーゼ / 組織別遺伝子発現 / 融合タンパク質 / カンキツ / ポリメトキシフラボン / ポンカン / OMT遺伝子

Outline of Research at the Start

申請者の研究室では文部科学省の遺伝資源保存事業によりミカン科22属、約300種類の野生種及び栽培種を保有し国内最大規模である。そこで、抗認知症活性が期待されるカンキツ由来ポリメトキシフラボンの分布や蓄積、生合成経路の解明を目指す。現在認知症の効果的な治療法・治療薬はないため製薬企業が開発に多額の資金を投資しているが、ポリメトキシフラボン(PMF)の活性が注目されている。PMFの蓄積は一部の植物に限られており、それがカンキツ類である。申請者側の豊富なミカン亜科植物を対象としてPMFの分布や生合成を明らかにすれば、将来的に世界中の人たちの健康増進に大いに寄与することができる。

Outline of Annual Research Achievements

昨年度、ポリメトキシフラボンの生合成に関わると考えられる４種類の新たなOMT遺伝子を単離した。この４種の遺伝子および既に単離されていたOMT1およびOMT4の６種類をタンパク質発現ベクター（pGEXベクター、GST融合タンパク質）に導入し、タンパク質の産生を試みた。その結果、OMT1, 8, 13, 16で発現誘導を確認した。OMT４およびOMT９については誘導に問題があり、現在別のベクターに導入準備中である。
一方、単離したOMT遺伝子の特徴を確認するため、吉田ポンカンの葉と果実におけるPMFの蓄積および6種類のOMT遺伝子の発現を調査した。その結果、OMT1およびOMT9が比較的発現が高く、PMFの蓄積と相関が見られた。また、吉田ポンカンの組織別発現解析に着手している。
ハナユｘゲンコウの実生集団におけるPMF蓄積の定量は完了したが、想定に反して実生集団の数が少なくなってしまった。今年度できれば、再度交配をして実生の数を増やす予定である。

Current Status of Research Progress

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

Reason

遺伝子単離および遺伝子発現、PMFの定量は順調である。
タンパク質発現の確認も行った。
ターゲットである遺伝子（6遺伝子）の融合タンパク質発現において、2遺伝子がタンパク質産生が確認できなかった。
また、遺伝子型解析によって選抜した雑種の実生集団数が想定よりも少なかった。
これらの結果については、最終年度良い結果が得られるように実験を行っていく。

Strategy for Future Research Activity

単離した6種のOMT遺伝子の組織別発現解析を完了する。また、それらの遺伝子産物（GST融合タンパク質あるいはHISタグタンパク質）を用いた酵素学的実験を行う。
実生集団については雑種個体を増やすとともに、既存の実生集団を用いて、QTL解析を行う。