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マメ科植物のP450とテルペン合成酵素の反応と生態機能に関するポストゲノム的研究

研究課題

研究課題/領域番号 14540603
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 植物生理
研究機関日本大学

研究代表者

綾部 真一 (綾部 慎一)  日本大学, 生物資源科学部, 教授 (40050679)

研究分担者 青木 俊夫  日本大学, 生物資源科学部, 助教授 (80287606)
明石 智義  日本大学, 生物資源科学部, 助手 (80328707)
研究期間 (年度) 2002 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
2004年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2003年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2002年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワードマメ科 / モデル植物 / ミヤコグサ / シトクロムP450 / トリテルペン合成酵素 / 分子進化 / イソフラボノイド / 形質転換 / ESTデータベース / β-amyrin合成酵素
研究概要

植物成分の多様性に深く関わるシトクロムP450とトリテルペン環化酵素(OSC)の遺伝子/タンパク質構造と反応様式の関係,発現制御と生成物の生態生理機能,および分子進化を,ゲノム構造解析が進行中のマメ科モデル植物ミヤコグサを主な材料として研究した.
ミヤコグサEST中のP450のカタログ化,一部の酵素機能の同定に続いて,イソフラボノイド骨格構築に関わるP450(IFS)の遺伝子構造を調べ,ミヤコグサゲノム中ではIFSが連続した生合成反応を担うO-メチル転移酵素遺伝子と並列して存在することを見出した.またマメ科に特徴的な共生窒素固定器官である根粒で強く発現するP450についてゲノムレベルで解析を行った.さらにIFSの遺伝子情報を基盤としたホモロジーモデリングと部位特異的変異導入によるタンパク質工学的な展開を試み,特異なアリール基転位反応における酵素活性部位のアミノ酸残基の役割を解明した.
OSCに関しては,ミヤコグサの主要な酵素をほぼ網羅的に解析し,β-amyrin, lupeol, cycloartenol合成酵素を含む8種の遺伝子を見出した.また他植物の情報とあわせた分子系統解析により,植物トリテルペノイド骨格の多様性の進化要因が,特にβ-amyrin合成酵素群の変異によることが推定された.OSCの過剰発現・発現抑制形質転換ミヤコグサによる遺伝子機能の解析に着手するとともに,exon/intron構造の情報に基づくタンパク質工学的な手法によるOSC触媒機能の厳密な解析が可能になった.さらに生合成系の遺伝子発現と成分変動の全般的な関連付けに向け,ミヤコグサの種々の器官,細胞について成分プロファイルの解析を行った.
これらの研究を通じて,特にP450とOSCのタンパク質構造と触媒機能の相関,および特徴的な植物二次代謝系の分子進化の機構に関して興味深い知見がもたらされた.

報告書

(4件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2005 2004 2003 2002 その他

すべて 雑誌論文 (15件) 図書 (1件) 文献書誌 (5件)

  • [雑誌論文] Molecular and biochemical characterization of 2-hydroxyisoflavanone dehydratase. Involvement of carboxylesterase-like proteins in leguminous isoflavone biosynthesis2005

    • 著者名/発表者名
      Akashi, T.
    • 雑誌名

      Plant Physiology 137

      ページ: 882-891

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Multiple mutagenesis of P450 isoflavonoid synthase reveals a key active-site residue2005

    • 著者名/発表者名
      Sawada, Y.
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications 330

      ページ: 907-913

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Molecular and biochemical characterization of 2-hydroxyisoflavanone dehydratase. Involvement of carboxylesterase-like proteins in leguminous isoflavone biosynthesis2005

    • 著者名/発表者名
      Akashi, T., Aoki, T., Ayabe, S.
    • 雑誌名

      Plant Physiology 137(3)

      ページ: 882-891

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Multiple mutagenesis of P450 isoflavonoid synthase reveals a key active-site residue2005

    • 著者名/発表者名
      Sawada, Y., Ayabe, S.
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications 330(3)

      ページ: 907-913

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Multiple mutagenesis of P450 isoflavonoid synthase reveals a key active-site residue2005

    • 著者名/発表者名
      Sawada, Y., Ayabe, S.
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications (In press)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Probing biosynthesis of plant polyketides with synthetic N-acetylcysteamine thioesters2004

    • 著者名/発表者名
      Oguro, S., Akashi, T., Ayabe, S., Noguchi, H., Abe, I.
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications 325(2)

      ページ: 561-567

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] cDNA cloning and biochemical characterization of S-adenosyl-L-methionine : 2,7,4'-trihydroxyisoflavanone 4'-O-methyltransferase, a critical enzyme of the legume isoflavonoid phytoalexin pathway2003

    • 著者名/発表者名
      Akashi, T.
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology 44

      ページ: 103-112

    • NAID

      10010272519

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A cluster of genes encodes the two types of chalcone isomerase involved in the biosynthesis of general flavonoids and legurne-specific 5-deoxy(iso)flavonoids in Lotus japonicus2003

    • 著者名/発表者名
      Shimada, N.
    • 雑誌名

      Plant Physiology 131

      ページ: 941-951

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] cDNA cloning and biochemical characterization of S-adenosyl-L-methionine : 2,7,4'-trihydroxyisoflavanone 4'-O-methyltransferase, a critical enzyme of the legume isoflavonoid phytoalexin pathway2003

    • 著者名/発表者名
      Akashi, T., Sawada, Y., Shimada, N., Sakurai, N., Aoki, T., Ayabe, S.
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology 44(2)

      ページ: 103-112

    • NAID

      10010272519

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A cluster of genes encodes the two types of chalcone isomerase involved in the biosynthesis of general flavonoids and legume-specific 5-deoxy(iso) flavonoids in Lotus japonicus2003

    • 著者名/発表者名
      Shimada, N., Aoki, T., Sato, S., Nakamura, Y., Tabata, S., Ayabe, S.
    • 雑誌名

      Plant Physiology 131(3)

      ページ: 941-951

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Key amino acid residues required for aryl migration catalysed by the cytochrome P450 2-hydroxyisoflavanone synthase2002

    • 著者名/発表者名
      Sawada, Y.
    • 雑誌名

      Plant Journal 31

      ページ: 555-564

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Efficient Agrobacterium-mediated transformation of Lotus japonicus with reliable antibiotic selection2002

    • 著者名/発表者名
      Aoki, T.
    • 雑誌名

      Plant Cell Reports 21

      ページ: 238-243

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Key amino acid residues required for aryl migration catalysed by the cytochrome P450 2-hydroxyisoflavanone synthase2002

    • 著者名/発表者名
      Sawada, Y., Kinoshita, K., Akashi, T., Aoki, T., Ayabe, S.
    • 雑誌名

      Plant Journal 31(5)

      ページ: 555-564

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Efficient Agrobacterium-mediated transformation of Lotus japonicus with reliable antibioticselection2002

    • 著者名/発表者名
      Aoki, T., Kamizawa, A., Ayabe, S.
    • 雑誌名

      Plant Cell Reports 21(3)

      ページ: 238-243

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Cloning of cDNAs Encoding P450s in the Flavonoid/Isoflavonoid Pathway from Elicited Leguminous Cell Cultures2002

    • 著者名/発表者名
      Ayabe, S., Akashi, T., Aoki, T.
    • 雑誌名

      Methods in Enzymology, Cytochrome P450, Part C (Eds, Johnson, E.F., Waterman, M.R.)(Academic Press, San Diego)

      ページ: 360-369

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [図書] Methods in Enzymology, Cytochrome P450, Part C (分担執筆: Cloning of cDNAs Encoding P450s in the Flavonoid/Isoflavonoid Pathway from Elicited Leguminous Cell Cultures, pp.360-369)2002

    • 著者名/発表者名
      Ayabe, S.
    • 総ページ数
      468
    • 出版者
      Academic Press, San Diego
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ohsaki, A., et al.: "Four New Triterpenoids from Maytenus ilicifolia"Journal of Natural Products. 67(in press). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Sawada, Y et al.: "Key amino acid residues required for aryl migration catalyzed by the cytochrome P450 2-hydroxyisoflavanone synthase"Plant Journal. 31.5. 555-564 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Aoki, T., et al.: "Efficient Agrobacterium-mediated transformation of Lotus japonicus with reliable antibiotic selection"Plant Cell Reports. 21. 238-243 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Akashi, T., et al.: "cDNA cloning and biochemical characterization of S-adenosyl-L-methionine : 2,7,4'-trihydroxy-isoflavanone 4'-O-methyltransferase, a critical enzyme of the legume isoflavonoid phytoalexin pathway"Plant and Cell Physiology. 44.2. 103-112 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Shimada, N. et al.: "A cluster of genes encodes the two types of chalcone isomerase involved in the biosynthesis of general flavonoids and legume-specific 5-deoxy(iso)flavonoids in Lotus japonicus"Plant Physiology. 131.3. 941-951 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2016-04-21  

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