植物で独自の進化を遂げたアラントイン合成酵素：その進化生理学的意義の解明

• 研究課題/領域番号: 25K09675
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分44030:植物分子および生理科学関連
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 坂本 敦 広島大学, 統合生命科学研究科(理), 教授 (60270477)
• 研究期間 (年度): 2025-04-01 – 2028-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2025年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2027年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2026年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2025年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 二機能性酵素 / 遺伝子融合 / 選択的スプライシング / 分子進化 / プリン代謝

研究開始時の研究の概要

被子植物を頂点とする植物の繁栄において，代謝系の遺伝子進化が果たした役割は大きい。核酸プリン塩基の分解で生じるアラントインの生成系は，植物では連続する２つの酵素が遺伝子融合により単一の二機能性酵素へと進化し，それはアラントイン合成酵素（ＡＬＮＳ）と呼ばれる。さらに，ＡＬＮＳは裸子植物から被子植物への進化に伴い選択的スプライシングを獲得し，細胞内局在が異なるイソ酵素を持つに至った。このようにＡＬＮＳは，遺伝子の構造と発現制御に係る二度の画期的な分子進化を遂げた希有な酵素である。本研究は，普遍的な代謝を担うにも関わらず，植物で特異に進化した酵素に着眼し，その進化生理学的な意義と必然性を解明する。