フラボノイドの高機能化に関わるプレニル化酵素遺伝子ファミリーの機能解剖と酵素工学

• 研究課題/領域番号: 21310141
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物分子科学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 矢崎 一史 京都大学, 生存圏研究所, 教授 (00191099)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円); 2011年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2010年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円); 2009年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
• キーワード: フラボノイド / プレニル化 / 酵素工学 / 膜蛋白質 / プラスチド局在 / プレニル化酵素 / ポリフェノール / 二次代謝 / 生合成 / プラスチド / プレニル基転移酵素 / イソプレノイド / 代謝工学 / クララ / ホップ / 有用物質生産

研究概要

フラボノイド特異的なプレニル基転移酵素SfN8DT-1の配列を元に、さらにクララ培養細胞からイソフラボンに特異的なSfG6DT、カルコンに特異的なSfiLDTを取得した。これらはいずれも、9回の膜貫通ドメインとプラスチド配向性シグナルを持ち、ビタミンEの生合成酵素ファミリーに類似であることが判明した。またダイズのファイトアレキシン生産に重要なプレニル化酵素GmG4DT、またマメ科以外のオオバギ(トウダイグサ科)からもそれぞれ基質ならびに生産物特異性の高い酵素をクローニングした。さらに性質の異なるSfN8DT-とSfG6DTの間でキメラ酵素を作成し、基質認識部位の絞り込みに成功した。またプレニル化化合物の代謝工学を、植物および微生物ホストにおいて行った。

研究成果

• [雑誌論文] HlPT-1,a membrane-bound prenyltransferase responsible for the biosynthesis of bitter acids in hops (2012)
  • 著者名/発表者名: Tsurumaru Y, Sasaki K, Miyawaki T, Uto Y, Momma T, Umemoto N, Momose M, Yazaki K.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 巻: 417 号: 1 ページ: 393-398
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2011.11.125
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of coumarin-specific prenyltransferase activities in Citrus limon peel (2012)
  • 著者名/発表者名: Munakata, R., et al
  • 雑誌名: Biosci Biotechnol Biochem 巻: (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metabolic engineering for the production ofprenylated polyphenols in transgenic legume plants using bacterial and plantprenyltransferases (2011)
  • 著者名/発表者名: Sugiyama, A., (11人略), Yazaki, K.
  • 雑誌名: Metab. Eng. 巻: 13 号: 6 ページ: 629-637
  • DOI: 10.1016/j.ymben.2011.07.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular characterization of amembrane-bound prenyltransferase specific for isoflavone from Sophora flavescens (2011)
  • 著者名/発表者名: Sasaki, K., Tsurumaru, Y., Yamamoto, H., Yazaki, K.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 286 号: 27 ページ: 24125-24134
  • DOI: 10.1074/jbc.m111.244426
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Tolerance gene for prenylated flavonoidencodes 26S proteasome regulatory subunit in Sophora flavescens (2011)
  • 著者名/発表者名: Shitan, N., Yazaki, K.
  • 雑誌名: Biosci. Biotech. Biochem. 巻: 75 ページ: 982-984
  • NAID: 10028272910
  • 査読あり
• [雑誌論文] Production of prenylated flavonoids in tomato fruits expressing a prenyltransferasegene from Streptomyces coelicolor A3(2) (2011)
  • 著者名/発表者名: Koeduka, T., Yazaki, K.
  • 雑誌名: Plant Biol. 巻: 13 号: 2 ページ: 411-145
  • DOI: 10.1111/j.1438-8677.2010.00409.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Tolerance Gene for Prenylated Flavonoid Encodes a 26S Proteasome Regulatory Subunit in Sophora flavescens (2011)
  • 著者名/発表者名: Shitan, N, et al
  • 雑誌名: Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ， Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ａｎｄ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ 巻: 75 号: 5 ページ: 982-984
  • DOI: 10.1271/bbb.100665
  • NAID: 10028272910
  • ISSN: 0916-8451, 1347-6947
  • 査読あり
• [雑誌論文] Production of prenylated flavonoids in tomato fruits expressing a prenyltransferase gene from Streptomyces coelicolor A3(2) (2011)
  • 著者名/発表者名: Koeduka, T., et al.
  • 雑誌名: Plant Biol. 巻: 13 ページ: 411-415
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two solanesyl diphosphate synthases with different subcellular localizations and the irrespective physiological roles in Oryzasativa (2010)
  • 著者名/発表者名: Ohara, K., Sasaki, K., Yazaki, K.
  • 雑誌名: J. Exp. Bot. 巻: 61 号: 10 ページ: 2683-2692
  • DOI: 10.1093/jxb/erq103
  • 査読あり
• [雑誌論文] Monoterpene engineering in a woody plant Eucalyptus camaldulensis using a limonenesynthase cDNA (2010)
  • 著者名/発表者名: Ohara, K., Yazaki, K.
  • 雑誌名: Plant Biotech. J. 巻: 8 号: 1 ページ: 28-37
  • DOI: 10.1111/j.1467-7652.2009.00461.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] An aromatic prenyltransferase-like gene HlPT-1 preferentially expressed in lupulin glands of hop (2010)
  • 著者名/発表者名: Tsurumaru, Y., Yazaki, K.
  • 雑誌名: Ｐｌａｎｔ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 巻: 27 号: 2 ページ: 199-204
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.27.199
  • NAID: 10026527307
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two solanesyl diphosphate synthases with different subcellular localizations and their respective physiological roles in Oryza sativa. (2010)
  • 著者名/発表者名: Ohara, K., et al.
  • 雑誌名: J.Exp.Bot. 巻: 61 ページ: 2683-2692
  • 査読あり
• [雑誌論文] An aromatic prenyltransferase-like gene HlPT-1 preferentially expressed in lupulin glands of hop. (2010)
  • 著者名/発表者名: Tsurumaru, Y., et al.
  • 雑誌名: Plant Biotech. 巻: 27 ページ: 199-204
  • 査読あり
• [雑誌論文] An aromatic prenyltransferase-like gene H1PT-1 preferentially expressed in lupulin glands of hop (2010)
  • 著者名/発表者名: Tsurumaru, Y., et al.
  • 雑誌名: Plant Biotech. (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular cloning and characterization of a cDNA for pterocarpan4-dimethylallyltransferase catalyzing the keyprenylation step in the biosynthesis ofglyceollin, a soybean phytoalexin (2009)
  • 著者名/発表者名: Akashi, T., Sasaki, K., Aoki, T., Ayabe, S., Yazaki, K.
  • 雑誌名: PlantPhysiol. 巻: 149 号: 2 ページ: 683-693
  • DOI: 10.1104/pp.108.123679
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prenylation of aromatic compounds, a keydiversification of plant secondary metabolites (2009)
  • 著者名/発表者名: Yazaki, K., Sasaki, K., Tsurumaru, Y.
  • 雑誌名: Phytochemistry 巻: 70 号: 15-16 ページ: 1739-1745
  • DOI: 10.1016/j.phytochem.2009.08.023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prenylation of aromatic compounds, a key diversification of plant secondary metabolites (2009)
  • 著者名/発表者名: Yazaki, K., et al.
  • 雑誌名: Phytochemistry 70 ページ: 1739-1745
  • NAID: 120001712069
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional characterization of LePGT1, a membrane-bound prenyltransferase involved in the geranylation of parahydroxybenzoic acid (2009)
  • 著者名/発表者名: Ohara, K., et al.
  • 雑誌名: Biochem.J. 421 ページ: 231-241
  • 査読あり
• [学会発表] Flavonoid-specificprenyl transferases, a membrane-bound enzyme family responsible for polyphenol diversity (2011)
  • 著者名/発表者名: Yazaki, K.
  • 学会等名: 50th Phytochemical Society of Noth America
  • 発表場所: KohalaCoast(Hawaii)
  • 年月日: 2011-11-14
• [学会発表] 植物の芳香族化合物の高機能化を司るプレニル化酵素 (2011)
  • 著者名/発表者名: 矢崎一史
  • 学会等名: 第84回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都市
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] 植物の芳香族化合物の高機能化を司るプレニル化酵素 (2011)
  • 著者名/発表者名: 矢崎一史
  • 学会等名: 第84回日本生化学会大会
  • 発表場所: 国立京都国際会館(京都市)(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] プレニルトランスフェラーゼ及びカルコンイソメラーゼを果実特異的に発現する形質転換トマトの解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 川崎崇
  • 学会等名: 第29回日本植物細胞分子生物学会(福岡)大会
  • 発表場所: 九州大学(福岡市)
  • 年月日: 2011-09-08
• [学会発表] レモン由来のクマリンプレニル基転移酵素のクローングと機能解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 井上剛史, 他
  • 学会等名: 日本農芸化学会京都大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2011-03-27
• [学会発表] プレニル基転移酵素の過剰発現によるトマト形質転換体のフラボノイドの解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 川崎崇, 他
  • 学会等名: 日本農芸化学会京都大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] 機能性低分子としてのプレニル化ポリフェノールと生合成工学 (2010)
  • 著者名/発表者名: 矢崎一史
  • 学会等名: 第62回日本生物工学会
  • 発表場所: 宮崎
  • 年月日: 2010-10-28
• [学会発表] ホップ由来芳香族プレニル化酵素候補遺伝子HlPT-1の単離と組織別発現解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 鶴丸優介, 他
  • 学会等名: 植物細胞分子生物学会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-09-03
• [学会発表] 熱帯樹オオバギのプレニル化フラボノイドの生合成遺伝子の研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 前田容子, 他
  • 学会等名: 植物細胞分子生物学会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-09-03
• [学会発表] 植物の芳香族基質プレニル基転移酵素と機能性植物低分子 (2010)
  • 著者名/発表者名: 矢崎一史
  • 学会等名: 2010年度日本農芸化学会大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-03-31
• [学会発表] 植物の芳香族基質プレニル基転移酵素と機能性植物低分子 (2010)
  • 著者名/発表者名: 矢崎一史
  • 学会等名: 2010年度 日本農芸化学会大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-03-30
• [学会発表] Prenyltransferases for flavonoidsin plants and the utilization of the genes to engineer tomato plant (2010)
  • 著者名/発表者名: Yazaki, K.
  • 学会等名: Crop Functional Genomics
  • 発表場所: Jeju Island(Korea)
• [学会発表] 生合成と蓄積に関する植物細胞の役割分担 (2009)
  • 著者名/発表者名: 矢崎一史
  • 学会等名: 第46回植物化学シンポジウム
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2009-12-17
• [学会発表] Prenyltransferase involved in the coupling of polyphenol and isoprenoid unit in plants (2009)
  • 著者名/発表者名: 矢崎一史
  • 学会等名: Terpnet 2009
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2009-05-27
• [学会発表] Characterization of the flavonoid-specific prenyltransferase SfN8DT-3 from Sophora flavesecens (2009)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Tsurumaru
  • 学会等名: Terpnet 2009
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2009-05-26
• [学会発表] Prenylation of aromatic compounds, a key diversification of plant secondary metabolites (2009)
  • 著者名/発表者名: Yazaki, K.
  • 学会等名: Colloquium of the Priority Programme. Evolution of Metabolic Diversity.(SPP1152)
  • 発表場所: Freising, Germany
• [備考]
  • URL: http://www.rish.kyoto-u.ac.jp/W/LPGE/
• [備考]
  • URL: http://www.rish.kyoto-u.ac.jp/W/LPGE/
• [産業財産権] 新規のプレニル化酵素活性を有するタンパク質とそれをコードする遺伝子 (2009)
  • 発明者名: 矢崎一史、梅基直行
  • 権利者名: キリンホールディングス株式会社
  • 産業財産権番号: 2009-146754
  • 出願年月日: 2009-06-19
• [産業財産権] 新規のプレニル化酵素活性を有するタンパク質とそれをコードする遺伝子 (2009)
  • 発明者名: 矢崎一史, ら
  • 権利者名: キリンホールディングス (株)
  • 産業財産権番号: 2009-146754
  • 出願年月日: 2009-06-19