植物含窒素化合物の中心代謝から特異代謝への代謝アロケーション調節機構の解明

• 研究課題/領域番号: 24570041
• 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: 植物分子生物・生理学
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 山崎 真巳 千葉大学, 薬学研究科(研究院), 准教授 (70222370)
• 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: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2013年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2012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: アルカロイド / アミノ酸 / リジン / オルニチン / トリプトファン / 特異代謝 / 二次代謝 / ポリアミン / リジン脱炭酸酵素 / 代謝アロケーション / アミン酸化酵素 / 代謝 / 脱炭酸酵素

研究成果の概要

植物の化学多様性は、種、系統等に固有の多様な物質代謝（特異代謝）を有することによる。これらの特異代謝は種を超えて普遍的に存在する中心代謝の産物・中間体から派生する。これまで中心代謝から特異代謝への代謝配分の制御のしくみについてはよく知られていなかった。アミノ酸（リジン、オルニチンおよびトリプトファン）の代謝経路からキノリチジンアルカロイド、ニコチンアルカロイドおよびインドールアルカロイドなどの生合成への分岐点となるアミノ酸脱炭酸及びそれに続く酸化反応について、各触媒酵素を分子生物学的に解析するとともにそれぞれの触媒酵素遺伝子の発現制御やタンパクレベルでの代謝配分調節機構について調べた。

研究成果

• [雑誌論文] Revisiting anabasine biosynthesis in tobacco hairy roots expressing plant lysine decarboxylase gene by using ¹⁵N-labeled lysine (2014)
  • 著者名/発表者名: Somnuk Bunsupa, Kana Komastsu, Ryo Nakabayashi, Kazuki Saito, and Mami Yamazaki
  • 雑誌名: Ｐｌａｎｔ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 巻: 31 号: 5 ページ: 511-518
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.14.1008a
  • NAID: 130004721174
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Coupling deep transcriptome analysis with untargeted metabolic profiling in Ophiorrhiza pumila to further the understanding of the biosynthesis of the anti-cancer alkaloid camptothecin and anthraquinones (2013)
  • 著者名/発表者名: Mami Yamazaki, Keiichi Mochida, Takashi Asano, Ryo Nakabayashi, Motoaki Chiba, Udomson Nirin, Yasuyo Yamazaki, Dayan B. Goodenowe, Ushio Sankawa, Takuhiro Yoshida, Atsushi Toyoda, Yasushi Totoki, Yoshiyuki Sakaki, Elsa Góngora-Castill, C. Robin Buell, Tetsuya Sakurai and Kazuki Saito
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 54 号: 5 ページ: 686-696
  • DOI: 10.1093/pcp/pct040
  • NAID: 10031177048
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suppression of camptothecin biosynthetic genes results in metabolic modification of secondary products in hairy roots of Ophiorrhiza pumila (2013)
  • 著者名/発表者名: Takashi Asano, Kanae Kobayashi, Emi Kashihara, Hiroshi Sudo, Ryosuke Sasaki, Yoko Iijima, Koh Aoki, Daisuke Shibata, Kazuki Saito, Mami Yamazaki
  • 雑誌名: Phytochemistry 巻: 91 ページ: 128-139
  • DOI: 10.1016/j.phytochem.2012.04.019
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lysine decarboxylase catalyzes the first step of quinolizidine alkaloid biosynthesis and coevolved with alkaloid production in Leguminosae (2012)
  • 著者名/発表者名: Somnuk Bunsupa, Kae Katayama, Emi Ikeura, Akira Oikawa, Kiminori Toyooka, Kazuki Saito, Mami Yamazaki.
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 24 号: 3 ページ: 1202-1216
  • DOI: 10.1105/tpc.112.095885
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quinolizidine alkaloid biosynthesis: recent advances and future prospects (2012)
  • 著者名/発表者名: Somnuk Bunsupa, Mami Yamazaki and Kazuki Saito
  • 雑誌名: Frontiers in Pant Science 巻: 3 ページ: 239-239
  • DOI: 10.3389/fpls.2012.00239
  • 査読あり
• [学会発表] アミノ酸からアルカロイド生合成への代謝アロケーションの遺伝子エンジニアリング (2015)
  • 著者名/発表者名: 山崎真巳、小松可奈、Somnuk Bunsupa, 斉藤和季
  • 学会等名: 日本薬学会第135年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-03-25 – 2015-03-28
• [学会発表] ヒカゲノカズラのリジン／オルニチン脱炭素酵素の局在解析．，21A-01．（平成26年8月21-22日．盛岡） (2014)
  • 著者名/発表者名: 小松可奈，Somnuk Bunsupa，斉藤和季，山崎真巳
  • 学会等名: 第32回日本植物細胞分子生物学会（盛岡）大会・シンポジウム
  • 発表場所: 盛岡
  • 年月日: 2014-08-21 – 2014-08-22
• [学会発表] Cloning and Characterization of copper amine oxidase from quinolizidine-alkaloid producing Lupinus angustifolius. 21B-15． (2014)
  • 著者名/発表者名: Bunsupa Somnuk, Aoyagi Kaori, Saito Kazuki, Yamazaki Mami
  • 学会等名: 第32回日本植物細胞分子生物学会（盛岡）大会・シンポジウム
  • 発表場所: 盛岡
  • 年月日: 2014-08-21 – 2014-08-22
• [学会発表] Cloning and characterization of copper amine oxidase from quinolizidine-alkaloid accumulating Lupinus angusutifolius (2014)
  • 著者名/発表者名: Somnuk Bunsupa, Kaori Aoyagi, Kazuki Saito, Mami Yamazaki
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 富山
• [学会発表] Gene Mining for Camptothecin Production in Ophiorrhiza pumila (2013)
  • 著者名/発表者名: Mami Yamazaki, Takashi Asano, Keiichi Mochida and Kazuki Saito
  • 学会等名: A joint Meeting of TERPNET2013, Cost Action “Plant Engine”, Cost Action QualityFruit” and “EU-SmartCell”
  • 発表場所: Kolymbari, Crete, Greece
• [学会発表] Cloning and Characterization of Plant Lys Decarboxylase: Diversity and Molecular Evolution (2013)
  • 著者名/発表者名: Somnuk Bunsupa, Hideki Ueno, Akira Maruyama, Madoka Yamashita, Akira Oikawa, Ryosuke, Sasaki, Kazuki Saito, Mami Yamazaki
  • 学会等名: 第54回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岡山
• [学会発表] Transcriptome mining of genes associated with quinolizidine alkaloids biosynthesis in Lupinus angustifolius (2013)
  • 著者名/発表者名: Somnuk Bunsupa，山崎真巳，斉藤和季
  • 学会等名: 日本薬学会第133年会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] 改変ストリクトシジン合成酵素を用いた非天然型カンプトテシン誘導体清算の試み (2013)
  • 著者名/発表者名: 山崎真巳，山本天心，中林亮，斉藤和季
  • 学会等名: 日本薬学会第133年会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] Deep-transcriptome analysis in Lupinus angustifolius: Mining and characterization of genes involved in quinolizidine alkaloid biosynthetic pathway (2012)
  • 著者名/発表者名: Somnuk Bunsupa, Mimi Yamazaki, Kazuki Saito
  • 学会等名: The International Conference of Natural Product Biosynthesis. 8th US-Japan Seminar: Enzymology・Structural Biology・Drug Discovery・Genome Mining
  • 発表場所: 淡路
• [学会発表] カンプトテシン生産特異的に発現する転写調節因子について (2012)
  • 著者名/発表者名: 山﨑真巳，川原田美季，Udomsom Nirin，斉藤和季
  • 学会等名: 第30回日本植物細胞分子生物学会（生駒）大会・シンポジウム
  • 発表場所: 生駒
• [学会発表] Funcional characterization of lysine decarboxylase from cadaverine-derived alkaloid-producing plants (2012)
  • 著者名/発表者名: Bunsupa Somunk, Hideki Ueno, Maruyama Akira, Saito Kazuki, Yamazaki Mami
  • 学会等名: 第30回日本植物細胞分子生物学会（生駒）大会・シンポジウム
  • 発表場所: 生駒
• [学会発表] 薬用植物の特異代謝研究におけるデータベースとオミクスの利用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山﨑真巳
  • 学会等名: 日本生薬学会第59回年会
  • 発表場所: 木更津
  • 招待講演
• [学会発表] カンプトテシンを高生産するチャボイナモリ毛状根特異的に発現するMYB様転写因子OpMYB1について (2012)
  • 著者名/発表者名: 川原田美季，千葉基昌，斉藤和季，山﨑真巳
  • 学会等名: 日本生薬学会第59回年会
  • 発表場所: 木更津
• [学会発表] Molecular clonig and characterization of lysine decarboxylase from Sophora flavescens and Lycopodium clavatum (2012)
  • 著者名/発表者名: Somnuk Bunsupa, Hideki Ueno, Akira Maruyama, Kae Katayama, Kazuki Saito, Mami Yamazaki
  • 学会等名: 日本生薬学会第59回年会
  • 発表場所: 木更津
• [学会発表] ERF Transcription Factors specifically expressed in hairy root of Ophiorrhiza pumila producing Campthothecin (2012)
  • 著者名/発表者名: Nirin Udomsom, Miki Tokoro, Kazuki Saito, Mami Yamazaki
  • 学会等名: 日本生薬学会第59回年会
  • 発表場所: 岡山
• [図書] Camptithecin Production and Biosynthesis in Plant Cell Culture. in “50 Years of Phytochemistry Research Recent Advances in Phytochemistry volume 43” (2013)
  • 著者名/発表者名: Takashi Asano, Kazuki Saito and Mami Yamazaki
  • 総ページ数: 159
  • 出版者: Springer Cham Heiderberg NewYork Dortrecht London
• [備考] 千葉大学大学院薬学研究院遺伝子資源応用研究室
  • URL: http://www.p.chiba-u.ac.jp/lab/idenshi/index.html
• [備考] 「苦い豆」の原因遺伝子を解明 ―薬用植物アルカロイドのバイオ生産や創薬に手がかり―
  • URL: http://www.p.chiba-u.ac.jp/pdf/20120313.pdf