| 研究領域 | 生物合成系の再設計による複雑骨格機能分子の革新的創成科学 |
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| 研究課題/領域番号 |
19H04637
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
三浦 謙治 筑波大学, 生命環境系, 教授 (00507949)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
2020年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2019年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
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| キーワード | 植物におけるタンパク質大量発現システム / つくばシステム / 植物ホルモン / ストリゴラクトン / 壊死抑制 / ブラシノステロイド / 壊疽抑制 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
申請者は植物における世界最強のタンパク質大量発現システム「つくばシステム」（4 mg/g植物体 のタンパク質発現量）の開発に成功している。そこで、本システムにより生合成酵素を大量発現させることで、植物ホルモンであるストリゴラクトンおよびブラシノステロイドを大量生産させることを目的とする。本方法により、植物二次代謝産物の生産が可能となれば、植物を活用した物質生産プラットフォームの確立につながる。
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| 研究実績の概要 |
植物においてタンパク質を大量に発現させる際に問題となるのが、タンパク質によっては壊死が引き起こされることであり、壊死により生合成酵素が分解され、代謝産物の蓄積量も低下してしまう。我々は200 mMアスコルビン酸を噴霧することで、壊死を抑制することができた。
植物ホルモンであるストリゴラクトンを蓄積させるにあたり、βカロテンを出発物質として、D27, CCD7, CCD8, CYP711A2およびP450還元酵素を、つくばシステムにより植物にて高発現させた。最終産物である4-デオキシオロバンコール（4DO、ストリゴラクトンの１つ）の蓄積量をアスコルビン酸噴霧の有無で調べると、アスコルビン酸噴霧により、約1000倍の蓄積量の上昇が見られた。これまで、イネd14変異体におけるストリゴラクトンの蓄積量が最大であったが、今回の蓄積量ははるかに上回り、植物におけるストリゴラクトンの蓄積量としては世界最高レベルであった。また、ストリゴラクトンとしての機能を示すかを調べるため、アーバスキュラー菌根菌（AM菌）が誘引されるかを調べたところ、4DOを与えた場合、AM菌が多く誘引されることが明らかとなった。これらの結果から、つくばシステムを用いて、機能性ストリゴラクトンを大量に植物体内に蓄積させることに成功した。
植物ホルモンであるブラシノステロイドを蓄積するにあたり、カンペステロールを出発物質として、CYP90A1、CYP90B1、DET2、CYP90C1、CYP85A2およびP450還元酵素を高発現させ、アスコルビン酸噴霧を行った。ブラシノステロイドの１種であるカスタステロンの蓄積量としては世界最高レベルであった。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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