クマリンのプレニル基転移酵素ファミリーの開拓と触媒機能の高次制御

• 研究課題/領域番号: 24310156
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 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)
• 研究分担者: 杉山 暁史 京都大学, 生存圏研究所, 助教 (20598601)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 19,630千円 (直接経費: 15,100千円、間接経費: 4,530千円); 2014年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2013年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2012年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
• キーワード: プレニル基転移酵素 / クマリン / ジメチルアリルジリン酸 / ゲラニルジリン酸 / 膜結合性酵素 / 色素体局在 / 柑橘類 / アシタバ / O-プレニル化 / 二次代謝 / 生合成 / 膜タンパク質 / プレニルジリン酸

研究成果の概要

植物において生理活性物質の一角をなすプレニル化クマリンは、セリ科やミカン科に広く分布する。その生合成において、鍵となるプレニル化酵素遺伝子は従前未解明であったが、本研究において、パセリ（セリ科）およびレモン（ミカン科）からクマリンに特異的なプレニル基転移酵素遺伝子を世界に先駆けて同定した。
本酵素ファミリーは、９回の膜貫通ドメインを持つ疎水性のタンパク質であり、プレニル基質に対してもアクセプター基質に対しても高い特異性を示すことが示された。また酵素活性にはマグネシウムが必要で、細胞内局在は色素体であることも明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] Molecular cloning and characterization of a geranyl diphosphate-specific aromatic prenyltransferase from lemon (2014)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Munakata, Tsuyoshi Inoue, Takao Koeduka, Fazeelat Karamat, Alexandre Olry, Akifumi Sugiyama, Kojiro Takanashi, Audray Dugrand, Yann Froelicher, Ryo Tanaka, Yoshihiro Uto, Hitoshi Hori, Jun-Ichi Azuma, Alain Hehn, Frédéric Bourgaud, and Kazufumi Yazaki
  • 雑誌名: Plant physiology 巻: 166 号: 1 ページ: 80-90
  • DOI: 10.1104/pp.114.246892
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Metabolic engineering of flavonoids with prenyltransferase and chalcone isomerase genes in tomato fruits (2014)
  • 著者名/発表者名: Kawasaki, K., Koeduka, T., Sugiyama, A., Sasaki, K., Linley, PJ., Shitan, S., Kumano, T., Yamamoto, H., Ezura, H., Kuzuyama, T., Yazaki, K.
  • 雑誌名: Ｐｌａｎｔ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 巻: 31 号: 5 ページ: 567-571
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.14.0918a
  • NAID: 130004713024
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 植物の化学防御物質フラノクマリン類の生合成に関与するプレニル化酵素 (2014)
  • 著者名/発表者名: 棟方涼介、矢崎一史
  • 雑誌名: バイオサイエンスとインダストリー 巻: 72 ページ: 312-314
  • NAID: 40020155026
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A coumarin-specific prenyltransferase catalyzes the crucial biosynthetic reaction for furanocoumarin formation in parsley (2014)
  • 著者名/発表者名: Fazeelat Karamat, Alexandre Olry, Ryosuke Munakata, Takao Koeduka, Akifumi Sugiyama, Cedric Paris, Alain Hehn, Fredric Bourgaud, Kazufumi Yazaki
  • 雑誌名: The Plant Journal 巻: 77 号: 4 ページ: 627-638
  • DOI: 10.1111/tpj.12409
  • 査読あり
• [雑誌論文] Homogeneous purification and characterization of LePGT1-a membrane-bound aromatic substrate prenyltransferase involved in secondary metabolism of (2013)
  • 著者名/発表者名: Ohara, K, et al.
  • 雑誌名: FEBS J. 巻: (印刷中) 号: 11 ページ: 2572-1580
  • DOI: 10.1111/febs.12239
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of Coumarin-Specific Prenyltransferase Activities in <i>Citrus limon</i> Peel (2012)
  • 著者名/発表者名: Munakata, R., et al.
  • 雑誌名: Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ， Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ａｎｄ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ 巻: 76 号: 7 ページ: 1389-1393
  • DOI: 10.1271/bbb.120192
  • NAID: 10030982292
  • ISSN: 0916-8451, 1347-6947
  • 査読あり
• [学会発表] パースニップのフラノクマリン経路において膜結合型プレニル化酵素はリニア型 / アンギュラー型 生合成の運命を決定する (2015)
  • 著者名/発表者名: 棟方涼介, Fazeelat KARAMAT, Alexandre OLRY, Courdavault VINCENT, 杉山暁史, 伊達慶明, Celia KRIEGER, Nicolas PAPON, Emilien FOURREAU, Jeremy GROSJEAN, 矢崎一史, Frederic BOURGAUD, Alain HEHN
  • 学会等名: 日本農芸化学会岡山大会
  • 発表場所: 岡山市
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] アシタバの膜結合型プレニル基転移酵素はクマリン類の O-プレニル化を触媒する (2015)
  • 著者名/発表者名: 棟方涼介、Florence Jacob、肥塚崇男、杉山暁史、矢崎一史
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] 芳香族基質 O-プレニル化酵素 cDNA の機能解析と分子進化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 棟方 涼介、Jacob Florence、肥塚 崇男、杉山 暁史、矢崎 一史
  • 学会等名: 第24回イソプレン研究会例会
  • 発表場所: 岡山市
  • 年月日: 2014-09-12
• [学会発表] Membrane-bound dimethylallyltransferase for umbelliferone catalyzes the first committed biosynthetic reaction in furanocoumarin formation (2014)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Munakata, Karamat Fazeelat, Alexandre Olry, Takao Koeduka, Masaharu Mizutani, Célia Krieger, Akifumi Sugiyama, Cedric Paris, Alain Hehn, Frédéric Bourgaud, Kazufumi Yazaki
  • 学会等名: The XXVIIth International Conference on Polyphenols & The 8th Tannin Conference
  • 発表場所: Nagoya
  • 年月日: 2014-09-02 – 2014-09-06
• [学会発表] アシタバからの芳香族基質 O -プレニル化酵素 cDNA の単離と機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 棟方 涼介、Jacob Florence、肥塚 崇男、杉山 暁史、矢崎 一史
  • 学会等名: 第32回日本植物細胞分子生物学会
  • 発表場所: 盛岡市
  • 年月日: 2014-08-21 – 2014-08-22
• [学会発表] 植物の機能性低分子化合物を生産する遺伝子の単離と応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 矢崎一史
  • 学会等名: 第１３回京都大学宇治キャンパス産学交流会
  • 発表場所: 宇治市
  • 年月日: 2014-07-03
  • 招待講演
• [学会発表] ミカン科レモンからのクマリン基質プレニル基転移酵素cDNAの単離と機能解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 棟方涼介
  • 学会等名: 第54回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岡山大学(岡山県)
  • 年月日: 2013-03-23
• [学会発表] グレープフルーツの芳香族基質O-プレニル基転移酵素のクローニングと機能解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 棟方涼介、ほか８名
  • 学会等名: 第31回日本植物細胞分子生物学会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] クマリン類の化学構造多様性の鍵となるプレニル基転移酵素ファミリーの解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 棟方涼介、ほか１２名
  • 学会等名: 第23回イソプレノイド研究会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] ポリフェノールの高付加価値化を担うプレニル化酵素とバイオテクノロジー (2013)
  • 著者名/発表者名: 矢崎一史
  • 学会等名: 静岡県バイオテクノロジー研究会特別講演会
  • 発表場所: 静岡
  • 招待講演
• [学会発表] Prenyltransferase: an enzyme family contributing to the chemical diversity of plant secondary metabolites (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazufumi Yazaki
  • 学会等名: 50th Memorial Symposium on Phytochemistry
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演
• [学会発表] ミカン科におけるクマリン特異的プレニル基転移酵素の探索と機能解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 矢崎一史
  • 学会等名: 第30回日本植物細胞分子生物学会
  • 発表場所: 奈良先端大(奈良県)
  • 年月日: 2012-08-05
• [備考] 研究業績 森林圏遺伝子統御分野 矢崎研究室
  • URL: http://www.rish.kyoto-u.ac.jp/lpge/publications.html
• [備考] 京都大学生存圏研究所 矢崎研究室 研究業績
  • URL: http://www.rish.kyoto-u.ac.jp/W/LPGE/publications.html
• [産業財産権] New method for inhibiting production of furanocoumarins in plants (2015)
  • 発明者名: ブルゴー、ヘーン、オルリー、棟方、矢崎、水谷
  • 権利者名: ブルゴー、ヘーン、オルリー、棟方、矢崎、水谷
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2015-02-15
  • 外国