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アルカロイド生産におけるウラシル輸送体の生理的役割と一次代謝維持機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 16K07702
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 応用生物化学
研究機関神戸薬科大学

研究代表者

士反 伸和  神戸薬科大学, 薬学部, 教授 (20547880)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードタバコ / アルカロイド / ウラシル輸送体 / ニコチン / 培養細胞 / 一次代謝 / 二次代謝 / 色素体 / 輸送
研究成果の概要

植物は様々な特化代謝産物を生産している。その中には有用な生物活性を示すことから医薬品原料として用いられるものも多い。我々は特化代謝の効率的な生産に関わる輸送体の研究を進めてきており、本研究では、タバコのアルカロイド生合成酵素と同様に発現誘導される色素体局在のウラシル輸送体に着目した。本輸送体を過剰発現するタバコ毛状根および培養細胞を作出し、代謝物を網羅的に解析したところ、フェニルアラニンなど複数のアミノ酸が増減するとともに、アルカロイド生産性の変化も示唆された。これら結果から、ウラシル輸送体のvivoにおける役割を初めて明らかとするとともに、効率的な特化代謝生産に繋がる重要な知見が得られた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

植物が生産する化合物の中にはモルヒネなど有用なものも多い。一方で、それらの供給はいまだに植物資源に依存しているものもあり、生育の遅さなどから安定供給系の開発が求められている。本研究では、植物がそれら有用化合物を生産する際に、細胞内の効率的な物質輸送に関わると推定される葉緑体局在型のウラシル輸送体の研究を行なった。タバコのウラシル輸送体を培養細胞などに過剰発現させた結果、アミノ酸やアルカロイドなどの生産が変化することが示唆された。本研究成果を今後に応用していくことで、植物で有用物質をより効率的に生産していくことが可能になると期待される。

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 2件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] ゲント大学(ベルギー)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] ゲント大学(ベルギー)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] ゲント大学(ベルギー)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Dynamism of vacuoles toward survival strategy in plants2019

    • 著者名/発表者名
      Shitan Nobukazu、Yazaki Kazufumi
    • 雑誌名

      Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes

      巻: 15 号: 12 ページ: 183127-183127

    • DOI

      10.1016/j.bbamem.2019.183127

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transcriptome analysis of Petunia axillaris flowers reveals genes involved in morphological differentiation and metabolite transport2018

    • 著者名/発表者名
      Ikuko Amano, Sakihito Kitajima, Hideyuki Suzuki, Takao Koeduka, Nobukazu Shitan
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 13 号: 6 ページ: e0198936-e0198936

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0198936

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Crotalaria juncea metal transporter CjNRAMP1 has a high Fe uptake activity, even in an environment with high Cd contamination2018

    • 著者名/発表者名
      Tsugumi Nakanishi-Masuno, Nobukazu Shitan, Akifumi Sugiyama, Kojiro Takanashi, Shoko Inaba, Shuji Kaneko, Kazufumi Yazaki
    • 雑誌名

      International Journal of Phytoremediation

      巻: 20 号: 14 ページ: 1427-1437

    • DOI

      10.1080/15226514.2018.1501333

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ジャスモン酸誘導性タバコ輸送体NtNCS1の機能解析2019

    • 著者名/発表者名
      士反伸和、南翔太、津山濯、森山芳則、矢崎一史
    • 学会等名
      第13回メタボロームシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 二次代謝産物の輸送体研究 ~これまでとこれから~2018

    • 著者名/発表者名
      士反伸和
    • 学会等名
      第7回二次代謝フロンティア研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 薬用植物における二次代謝輸送機構の解明2018

    • 著者名/発表者名
      士反伸和
    • 学会等名
      第8回バイオシグナル研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ジャスモン酸で誘導されるタバコNCS1型輸送体T408の機能解析2017

    • 著者名/発表者名
      士反 伸和、南 翔太、津山 濯、グーセンス アラン、鈴木 秀幸、林田 南帆、高部 圭司、森山 芳則、矢崎 一史
    • 学会等名
      日本農芸化学会2017年度大会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2017-03-18
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] タバコ毛状根を用いた Nt-NCS1 輸送体の解析2016

    • 著者名/発表者名
      後藤 弓絵、岡部 友紀、南 翔太、林田 南帆、中原 洋子、矢崎 一史、士反 伸和
    • 学会等名
      第11回トランスポーター研究会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2016-07-02
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [図書] 基礎から学ぶ植物代謝生化学2018

    • 著者名/発表者名
      水谷 正治、士反 伸和、杉山 暁史
    • 総ページ数
      328
    • 出版者
      羊土社
    • ISBN
      9784758120906
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-02-19  

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