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スコパリアが産生する四環性ジテルペン骨格のダイバーシティを制御する分子機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K06729
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分47050:環境および天然医薬資源学関連
研究機関富山大学

研究代表者

山村 良美  富山大学, 学術研究部薬学・和漢系, 助教 (30464027)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード植物二次代謝 / ジテルペン / 環化酵素 / チトクロームP450 / 有用物質生産 / P450 / ジャスモン酸 / RNA-Seq / エリシター / 二次代謝
研究成果の概要

我々が新規に取得した環化酵素SdCPS2(syn-copalyl diphosphate synthase)は、528番目のチロシン残基が活性に大きく寄与していることを明らかにした。次に、SdKSL1はsyn-CDPを基質とし、scopadulane骨格を有するscopadula-13-α-olを生合成する新規環化酵素であることも示した。さらに、scopadula-13-α-olの水酸化反応に関与しているP450候補遺伝子を7つクローニングした。今回得られた情報は、植物が産生するラブダン関連ジテルペンの骨格多様性のメカニズムの解明に大きく寄与するものである。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の学術的な特色は、大腸菌のもつ一次代謝産物(IPP)を利用して、大腸菌内にジテルペン生合成酵素群を共導入させ、目的ジテルペンのin vivo生合成システムを構築し、目的の酵素の機能を解析する、という点にある。この手法は基質の生合成すなわち新たな標準物質の供給も可能にするものである。この手法により、これまで解析が困難と思われた酵素反応を大腸菌内で行い、培養液の成分を分析することで、その酵素の機能を特定することができる。このような手法を介して植物の持つ機能を全面的に利用することができれば、新たな有用物質生産や新規創薬シーズの開発への波及効果が期待できる。

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (2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 (6件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Divergent Evolution of the Diterpene Biosynthesis Pathway in Tea Plants (Camellia sinensis) Caused by Single Amino Acid Variation of ent-Kaurene Synthase2020

    • 著者名/発表者名
      Yang Mei、Liu Guanhua、Yamamura Yoshimi、Chen Feng、Fu Jianyu
    • 雑誌名

      Journal of Agricultural and Food Chemistry

      巻: 68 号: 37 ページ: 9930-9939

    • DOI

      10.1021/acs.jafc.0c03488

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Functional characterization of NADPH-cytochrome P450 reductase and cinnamic acid 4-hydroxylase encoding genes from Scoparia dulcis L.2020

    • 著者名/発表者名
      Yamamura Yoshimi、Mabuchi Ayaka
    • 雑誌名

      Botanical Studies

      巻: 61 号: 1 ページ: 6-6

    • DOI

      10.1186/s40529-020-00284-4

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Identification of the P450 gene involved in scopadulane-type diterpene biosynthesis in Scoparia dulcis2021

    • 著者名/発表者名
      Yamada A, Yoshimi Yamamura Y, Lee JB.
    • 学会等名
      第6回富山-バーゼルジョイントシンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Identification of key genes involved in scopadulane-type diterpene biosynthesis in Scoparia dulcis2020

    • 著者名/発表者名
      Yamamura Y and Lee JB
    • 学会等名
      Plant Biology 2020 World Wide Summit
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Isolation and functional characterization of UDP-glucosyltransferases involved in the benzoxazinoid biosynthesis in Scoparia dulcis2020

    • 著者名/発表者名
      Kasai Y, Lee JB, Yamamura Y
    • 学会等名
      Plant Biology 2020 World Wide Summit
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] In vivo functional characterization of eight new terpene synthase genes from medicinal plant Scoparia dulcis2020

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto R, Yamamura Y, Lee JB
    • 学会等名
      Plant Biology 2020 World Wide Summit
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 薬用植物スコパリアのBenzoxazinoid生合成における糖転移酵素の解析2020

    • 著者名/発表者名
      笠井優理亜, 倉岡孝好, 吾郷良輔, 李 貞範, 山村良美
    • 学会等名
      第61回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 薬用植物スコパリア由来のテルペン合成酵素遺伝子群のin vivoにおける機能解析2019

    • 著者名/発表者名
      石田和也, 山本 涼, 山村良美, 黒崎文也, 李 貞範
    • 学会等名
      第60回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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