新たな天然薬用資源としての高等植物の潜在的二次代謝能の顕在化とその応用

• 研究課題/領域番号: 23590146
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 環境系薬学
• 研究機関: 富山大学
• 研究代表者: 黒崎 文也 富山大学, 医学薬学研究部(薬学), 教授 (70143865)
• 研究分担者: 加藤 康夫 富山県立大学, 工学部, 教授 (20254237) ; 荻田 信二郎 富山県立大学, 工学部, 准教授 (50363875)
• 研究期間 (年度): 2011-04-28 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2014年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2013年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2012年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2011年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 植物 / バイオテクノロジー / 物質生産 / 遺伝子 / 有用資源 / 情報伝達機構 / 天然物 / 二次代謝

研究成果の概要

本研究は、植物ホルモンの一種であるメチルジャスモン酸の刺激に呼応して高等植物の二次代謝活性が誘導される機構を解明し、それを有用物質生産に応用することを目的としたものである。細胞内情報伝達関連因子として、高等植物に特異的な単量体GTP結合タンパクであるRac型GTPaseをコードした遺伝子をクローニングし、これがジャスモン酸刺激の伝達に寄与することを示した。次いで、Rac型GTPase遺伝子を導入・過剰発現させることで細胞内情報伝達系を改変した植物体を作成し、この組み換え体の二次代謝能が顕著に活性化されることを見出した。

研究成果

• [雑誌論文] Induction, cloning and functional expression of a sesquiterpene biosynthetic enzyme, delta-guaiene synthase, of Aquilaria microcarpa cell cultures. (2014)
  • 著者名/発表者名: Lee, J. B., Hirohashi, S., Yamamura, Y., Taura, F. & Kurosaki, F.
  • 雑誌名: Natural Product Communications 巻: 9 ページ: 1231-1236
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cloning and expression of putative Rac/Rop GTPase genes, Am-rac1 and Am-rac2, involved in methyl jasmonate-induced transcriptional activation of farnesyl diphosphate synthase in cell cultures of Aquilaria microcarpa. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kenmotsu, Y., Asano, K., Yamamura, Y. & Kurosaki, F.
  • 雑誌名: Plant Mol. Biol. Rep. 巻: 31 号: 3 ページ: 539-546
  • DOI: 10.1007/s11105-012-0529-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular cloning and functional characterization of an NADPH:cytochrome P450 reductase from a tropical medicinal plant Scoparia dulcis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamamura, Y., Mabuchi, A. & Kurosaki F.
  • 雑誌名: Planta Medica 巻: 79 ページ: 1247-1247
• [雑誌論文] Enhanced accumulation of atropine in Atropa belladonna transformed by Rac GTPase gene isolated from Scoparia dulcis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Asano, K., Lee, J. B., Yamamura, Y. & Kurosaki, F.
  • 雑誌名: Transgenic Res. 巻: 22 号: 6 ページ: 1249-1255
  • DOI: 10.1007/s11248-013-9733-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular Diversity of Tuliposide A-Converting Enzyme in the Tulip (2013)
  • 著者名/発表者名: Nomura, T., Tsuchigami, A., Ogita, S. &Kato, Y.
  • 雑誌名: Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ， Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ａｎｄ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ 巻: 77 号: 5 ページ: 1042-1048
  • DOI: 10.1271/bbb.130021
  • NAID: 10031177594
  • ISSN: 0916-8451, 1347-6947
  • 査読あり
• [雑誌論文] Occurrence of hydroxycinnamoylputrescines in xylogenic bamboo suspension cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Nomura, T., Shiozawa, M., Ogita, S. & Kato, Y.
  • 雑誌名: Ｐｌａｎｔ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 巻: 30 号: 5 ページ: 447-453
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.13.0704a
  • NAID: 130003382493
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two new b-glucosidases from ethanol-fermenting fungus Mucor circinelloides NBRC 4572: enzyme purification, functional characterization, and molecular cloning of the gene. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kato, Y. Nomura, T. Ogita, S.,Takano, M. & Hoshino K.
  • 雑誌名: Appl. Microbiol. Biotech. 巻: 97 号: 23 ページ: 10045-10056
  • DOI: 10.1007/s00253-013-5210-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Accumulation of sennosides in leaflets, flowers and fruits of Cassia alata. (2012)
  • 著者名/発表者名: Taniguchi, Y., Tajika, H., Takao, Y., Tatsuo, Y., Yamamura, Y., Kurosaki, F., Fujino, H., Setoyama, T. & Nakazawa, M.
  • 雑誌名: Jpn. J. Pharmacognosy 巻: 66 ページ: 77-80
  • NAID: 110009489177
  • 査読あり
• [雑誌論文] Jasmonates-induced expression of farnesyl diphosphate synthase gene in Aquilaria microcarpa. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kenmotsu, Y., Yamamura, Y. & Kurosaki, F.
  • 雑誌名: Planta Medica 巻: 78 ページ: 1067-1067
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expression of specific calmodulin genes isolated from tissue cultured cells of Aquilaria microcarpa in response to methyl jasmonate and yeast extract. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kenmotsu, Y., Yamamura, Y. & Kurosaki, F.
  • 雑誌名: In Vitro Cell. Dev. Biol. Plant 巻: 48 ページ: 627-631
  • 査読あり
• [雑誌論文] The mutated acetolactate synthase gene from rice as a non-antibiotic selection marker for transformation of bamboo cells, (2012)
  • 著者名/発表者名: Ogita, S., Kikuchi, N., Nomura T. & Kato, Y.
  • 雑誌名: Am. J. Plant Sci. 巻: 3 ページ: 368-372
• [雑誌論文] A novel lactone-forming carboxylesterase: molecular identification of a tuliposide A-converting enzyme in Tulip, (2012)
  • 著者名/発表者名: Nomura, T., Ogita, S. & Kato, Y.
  • 雑誌名: Plant Physiol. 巻: 159 ページ: 565-578
  • 査読あり
• [雑誌論文] A beta-glucosidase activity potentially involved in cell division and wall development of Phyllostachys bamboo suspension cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Ogita, S., Ohki, S., Nomura T. & Kato, Y.
  • 雑誌名: Am. J. Plant Sci. 巻: 3 ページ: 1066-1072
  • 査読あり
• [雑誌論文] jasmonate-induced enhancement of expression activity of Am-FaPS-1, a putative farnesyl diphosphate synthase gene from Aquilaria microcarpa. (2011)
  • 著者名/発表者名: Kenmotsu Y., Ogita S., Katoh Y., Yamamura Y., Takao Y., Tatsuo Y., Fujino H., Kadota S. and Kurosaki F.
  • 雑誌名: J. Nat. Med. 巻: 65 ページ: 194-197
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modification and translocation of Rac/Rop guanosine 5’-triphosphate-binding proteins of Scoparia dulcis in response to stimulation with methyl jasmonate. (2011)
  • 著者名/発表者名: Mitamura T., Yamamura Y. and Kurosaki F.
  • 雑誌名: Biol. Pharm. Bull. 巻: 36 ページ: 845-849
  • NAID: 130000738059
  • 査読あり
• [雑誌論文] A practical protocol for particle bombardment-mediated transformation of Phyllostachys bamboo suspension cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Ogita S., Kikuchi N., Nomura T. and Kato Y.
  • 雑誌名: Plant Biotech. 巻: 28 ページ: 43-50
  • NAID: 10028258533
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of a new (R)-hydroxynitrile lyase from Japanese apricot Prunus mume and cDNA cloning and secretory expression of one of the isozymes in Pichia pastoris (2011)
  • 著者名/発表者名: Fukuta Y., Nanda S., Kato Y., Yurimoto H., Sakai Y., Komeda H. and Asano Y.
  • 雑誌名: Biosci. Biotech. Biochem. 巻: 75 ページ: 214-220
  • NAID: 10027897395
  • 査読あり
• [雑誌論文] Asymmetric total synthesis of 6-tuliposide B and its biological activities against Tulip pathogenic fungi (2011)
  • 著者名/発表者名: Shigetomi K., Omoto S., Kato Y. and Ubukata M.
  • 雑誌名: Biosci. Biotech. Biochem. 巻: 75 ページ: 718-722
  • NAID: 10028271584
  • 査読あり
• [雑誌論文] Aldoxime dehydratase: probing the heme environment involved in the synthesis of the carbon-nitrogen triple bond (2011)
  • 著者名/発表者名: PinakoulakiE., Koutsoupakis C., Sawai H., Pavlou A., Kato Y., Asano Y. and Aono S.
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. 巻: 115 ページ: 13012-13018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transcriptional activation of a geranylgeranyl diphosphate synthase gene, GGPPS2, isolated from Scoparia dulcis by the treatment with methyl jasmonate and yeast extract.
  • 著者名/発表者名: Yamamura, Y., Mizuguchi, Y., Taura, F. & Kurosaki, F
  • 雑誌名: Journal of Natural Medicines 巻: 68 号: 4 ページ: 748-753
  • DOI: 10.1007/s11418-014-0855-7
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Aquilaria microcarpa培養細胞におけるδ-guaiene synthase遺伝子転写活性の誘導 (2015)
  • 著者名/発表者名: 廣橋 峻、李 貞範、山村 良美、田浦 太志、黒崎 文也
  • 学会等名: 日本薬学会第135年会
  • 発表場所: 神戸学院大学、兵庫医療大学
  • 年月日: 2015-03-25 – 2015-03-28
• [学会発表] Molecular cloning and functional characterization of an NADPH: cytochrome P450 reductase from a tropical medicinal plant Scoparia dulcis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamamura Y., Mabuchi A., Kurosaki F.
  • 学会等名: 61st International Congress and Annual Meeting of the Society for Medicinal Plant and Natural Product Research (GA)
  • 発表場所: Muenster, Germany
• [学会発表] メチルジャスモン酸による植物二次代謝能活性化機構の解明と物質生産への応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 黒崎文也，李貞範，山村良美
  • 学会等名: 日本生薬学会第60回年会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] 薬用植物スコパリア由来のNADPH：シトクロームP450 還元酵素の単離と解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 馬渕彩香，山村良美，黒崎文也
  • 学会等名: 第31回日本植物細胞分子生物学会（札幌）大会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] 園内に保有する薬用植物の品質評価～第１報キハダ属の品質評価～ (2012)
  • 著者名/発表者名: 高尾泰昌，辰尾良秋，山村良美，黒崎文也，藤野廣春，吉田尚利
  • 学会等名: 日本生薬学会第59回年会
  • 発表場所: 千葉
• [学会発表] メチルジャスモン酸で誘導されるAquilaria microcarpaのセスキテルペン生合成活性に関わる情報伝達関連遺伝子群のクローニングと発現解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 監物慶英, 沢登亮吾, 高尾泰昌, 辰尾良秋, 藤野廣春, 山村良美, 黒崎文也
  • 学会等名: 日本生薬学会第58回年会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 薬用植物Scoparia dulcis由来のチトクロームP450分子種のクローニングと発現解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 井上幸枝, 山村良美, 黒崎文也
  • 学会等名: 日本生薬学会第58回年会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] coparia dulcis のジテルペン生合成に関与するent-kaurene synthase遺伝子のクローニングと解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 江守佑介, 山村良美, 黒崎文也
  • 学会等名: 日本生薬学会第58回年会
  • 発表場所: 東京