| 研究課題/領域番号 |
22K05463
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分38040:生物有機化学関連
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| 研究機関 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
杉本 幸裕 神戸大学, 農学研究科, 名誉教授 (10243411)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | ストリゴラクトン / 立体制御 / 環化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
典型的ストリゴラクトン（strigolactone; SL）はABC環とD環から成る基本構造を有し、植物ごとにC環の立体化学が異なるSLが生産されている。トマトとササゲのCYP722CやソルガムのLGS1を用いた酵素反応では、基質となるcarlactonoic acid（CLA）や18-HO-CLAが環化し典型的SLを生成物として与える。しかし、これらの反応ではBC環の環化が立体制御なく進行する。植物が生産するSLのC環の立体化学は厳密に制御されているため、SL生合成には立体選択的にBC環の環化を担う因子の存在が想定される。本研究では、BC環立体制御に関わる因子および制御機構を解明する。
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| 研究実績の概要 |
Orobancholは多くの植物の根分泌物に検出される代表的なストリゴラクトンである。すでに、ストリゴラクトンの共通の生合成前駆体であるcarlactonoic acid（CLA）がCYP722Cによって18-oxo-CLAに酸化され、これが自発的に環化してorobancholとジアステレオマーであるent-2′-epi-orobancholを生成することを明らかにした。本研究の初年度にはorobanchol のみを分泌するトマトから、18-oxo-CLAをorobancholに立体選択的に環化する、stereoselective ring-formation factor（SRF）と名付けたタンパク質を見出した。本年度は、SRF遺伝子をノックアウトしたトマトを作出し、その根分泌物中にorobancholだけでなくent-2′-epi-orobancholも検出したことから植物体でのSRFの機能を確認した。さらに、AlphaFold2によりSRFタンパク質の立体構造を予測し、基質である18-oxo-CLAとドッキングシミュレーションした。活性に関わると考えられるいくつかのアミノ酸残基が予想され、それらを個々に置換した変異タンパク質を調製し酵素活性を調べた結果、活性に必須の複数のアミノ酸残基を特定した。一方、タバコにはorobancholのみを生産する種とent-2′-epi-orobancholも生産する種が知られている。トマトと異なりタバコにはSRFをコードする遺伝子が4つあり、種によってSRF遺伝子の発現プロファイルに違いが認められた。タバコの種における18-oxo-CLAの環化の違いに対するそれぞれのSRFの機能の解析に着手した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
トマトにおいてSRF遺伝子をノックアウトし植物体での機能を確認した。さらに、SRFタンパク質の立体構造ならびに活性に必須のアミノ酸残基を特定した。一連の成果を論文に取りまとめ投稿した。トマトで得た知見をタバコに応用し、タバコの種における18-oxo-CLAの環化様式の違いの解析に着手した。
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| 今後の研究の推進方策 |
栽培条件によるタバコのSRF遺伝子群の発現パターンを解析するとともに、根から分泌されるorobancholおよびent-2′-epi-orobancholを分析する。また、異種発現した個々のSRFタンパク質について18-oxo-CLAの環化を制御する機能を調べる。
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