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高度酸化ステロイド類など植物に含まれる二次代謝成分生合成のゲノム機能科学

研究課題

研究課題/領域番号 17F17749
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 天然資源系薬学
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

齊藤 和季  国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 副センター長 (00146705)

研究分担者 KNOCH EVA  国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2017-07-26 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2018年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2017年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード生合成 / 植物二次代謝産物 / 薬用植物 / アシュワガンダ / フィザリン
研究実績の概要

本研究では、生薬の「酸漿根(さんしょうこん)」としても使われているナス科ホオヅキPhysalis alkekengiに含まれる高度に酸化されたステロイドであり、抗感染症、抗がん、抗アレルギー作用を有するフィザリン類と、その生合成前駆体とも考えられるインドの伝統薬用植物アシュワガンダWithania somniferaに含まれるウィザノリド類の生合成遺伝子と生合成経路をゲノム機能科学的手法により同定を試みた。
フィザリン類を豊富に含むPhysalis alkekengiと、フィザリン類は含まずその生合成前駆体しか含まないP. pervianaのトランスクリプトーム解析から、ブラシノライドやステロイドアルカロイド生合成に関与する遺伝子のホモローグ(24ISOと命名)を同定した。そこでこの24ISO遺伝子をベンサミアナタバコと酵母を宿主として異種発現し、24-メチレンコレステロールから24-メチルデスモステロールへの変換(24位二重結合の異性化)を確認した。さらに、ウィザノリド類を主要な薬効成分として蓄積する薬用植物アシュワガンダにおいて24ISO遺伝子の発現を抑制したところ、生合成中間体である24-メチルデスモステロールと主要最終産物のウィザフェリンAの蓄積が著しく低下した。この結果から、この遺伝子がウィザノリド類生合成に重要な役割を果たしていることが示された。
今回の発見は長年その詳細が不明であったウィザノリド類生合成のメカニズムや制御の解明に新しい道を拓くものである。またアシュワガンダは、アーユルベーダ生薬として健康長寿に極めて有効であるとされ、現代的な研究からも抗炎症作用による慢性病の改善やアルツハイマー病に伴う病斑を快復する効果が報告されている。本研究成果により、ウィザノリド類の合成生物学や代謝ゲノムエンジニアリングが大きく進展すると期待できる。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Carlsberg Research Laboratory(デンマーク)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Third DWF1 paralog in Solanaceae, sterol Δ24-isomerase, branches withanolide biosynthesis from the general phytosterol pathway2018

    • 著者名/発表者名
      Eva Knoch, Satoko Sugawara, Tetsuya Mori, Christian Poulsen, Atsushi Fukushima, Jesper Harholt, Yoshinori Fujimoto, Naoyuki Umemoto, Kazuki Saito
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

      巻: 115 号: 34

    • DOI

      10.1073/pnas.1807482115

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] A novel gene in C28-isoprenoid biosynthesis in Solanaceae2017

    • 著者名/発表者名
      Eva Knoch, Satoko Sugawara, Tetsuya Mori, Christian Peter Poulsen, Atsushi Fukushima, Naoyuki Umemoto, Kazuki Saito
    • 学会等名
      Gordon Research Conference on Plant Metabolic Engineering
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A novel gene in C28-isoprenoid biosynthesis in Solanaceae2017

    • 著者名/発表者名
      Eva Knoch, Satoko Sugawara, Tetsuya Mori, Christian Peter Poulsen, Atsushi Fukushima, Naoyuki Umemoto, Kazuki Saito
    • 学会等名
      Taiwan Japan Plant Biology 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考]

    • URL

      http://www.riken.jp/pr/press/2018/20180807_1/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-07-28   更新日: 2024-03-26  

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