アルドキシムをハブとした含窒素化合物生合成酵素群の機能解析と分子進化の解明

• 研究課題/領域番号: 18K14385
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分38030:応用生物化学関連
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 山口 拓也 筑波大学, 生命環境系, 助教 (00748527)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2018年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: シトクロムP450 / ニトロ化合物 / ビワ / 花香成分 / RNA-seq / 脂肪酸水酸化酵素 / ニトリル化合物 / 生合成 / 二次代謝経路 / 含窒素香気成分 / 青酸配糖体

研究成果の概要

ビワの花香成分である(2-ニトロエチル)ベンゼンの生合成経路を酵素と遺伝子レベルで解明した。本経路では、フェニルアラニンがCYP79D80によってフェニルアセトアルドキシムに、続いてフェニルアセトアルドキシムがCYP94A90によって(2-ニトロエチル)ベンゼンに変換される。本経路から見出したCYP94A90はアルドキシムをニトロ基に変換する新規反応を触媒する酵素であり、植物初のニトロ基合成酵素である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ニトロ基 (R-NO2) は医農薬品など、人工の有機化合物には頻繁に含まれるが、天然物に含まれることは非常に少なく、植物・動物・微生物をあわせても200化合物ほどしか見出されていない。そのため、ニトロ基合成酵素は植物から見いだされていなかった。本研究では植物初のニトロ基合成酵素を見出した。本成果は植物の2次代謝産物生合成経路の多様化機構の解明や、酵素を利用したニトロ化合物の生産のための有意義な知見となる。

研究成果

• [雑誌論文] Characterization of a novel hydroxynitrile lyase from Nandina domestica Thunb (2018)
  • 著者名/発表者名: Isobe Kimiyasu、Kitagawa Asuka、Kanamori Kazuma、Kashiwagi Nozomi、Matsui Daisuke、Yamaguchi Takuya、Fuhshuku Ken-ichi、Semba Hisashi、Asano Yasuhisa
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 巻: 82 号: 10 ページ: 1760-1769
  • DOI: 10.1080/09168451.2018.1490171
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prunasin production using engineered Escherichia coli expressing UGT85A47 from Japanese apricot and UDP-glucose biosynthetic enzyme genes (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi Takuya、Asano Yasuhisa
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 巻: 82 号: 11 ページ: 2021-2029
  • DOI: 10.1080/09168451.2018.1497942
  • 査読あり
• [学会発表] ビワの(2-ニトロエチル)ベンゼン生合成経路の解明 (2019)
  • 著者名/発表者名: 山口拓也, 桑原保正, 浅野泰久, 春原由香里, 松本宏
  • 学会等名: 日本農芸化学会2019年度大会
• [学会発表] ビワの(2-ニトロエチル)ベンゼン生合成酵素の同定と機能解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 山口拓也, 桑原保正, 浅野泰久, 春原由香里, 松本宏
  • 学会等名: 日本農芸化学会関東支部 2019年度大会