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イソキノリンアルカロイド生合成マシナリーの構築

公募研究

研究領域生合成マシナリー:生物活性物質構造多様性創出システムの解明と制御
研究課題/領域番号 23108511
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関京都大学

研究代表者

佐藤 文彦  京都大学, 生命科学研究科, 教授 (10127087)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
2012年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2011年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
キーワードイソキノリンアルカロイド / 生合成マシナリー / P450 / 組換え酵母 / 組換え大腸菌 / 生物的物質変換 / 植物 / シトクロムP450 / タンパク質工学
研究実績の概要

植物の二次代謝産物の生合成系を微生物において、再構築することを目的に研究を行った。すでに、ドーパミンから、レチクリンへの変換系を再構築することに成功していたことより、さらに、経路を延長することを試みた。特に、プロトベルベリン/ベンゾフェナンスリジン型アルカロイド生合成系の発現を試み、レチクリンからスコウレリンへの変換、スコウレリンから、ケイランチホリンへの変換、さらに、ケイランチホリンからスタイロピンへの変換を可能とする組換え酵母を作成し、それぞれの生物変換が可能であることを確認した。また、より単純な基質であるグルコースから、レチクリンまでを産生する大腸菌プラットフォームを確立した。この大腸菌と組換え酵母を用いた反応系を用いて、より複雑なアルカロイドの産生の検証を試みているが、生合成の再構築は部分的に終わっており、今後、より高効率な変換系の確立を目指している。なお、ベンゾフェナンスリジンアルカロイド生合成の鍵となるプトレシンからサンギナリンへの変換を反応するプトレシン6-ハイドロキシレースを発現した組換え酵母によるプトレシンの効率的なヒドロサンギナリン、さらには、サンギナリンへの変換を確認した。

現在までの達成度 (段落)

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (12件) (うち招待講演 2件) 図書 (3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Microbial production of isoquinoline alkaloids as plant secondary metabolites based on metabolic engineering research2013

    • 著者名/発表者名
      Sato, F.and Kumagai, H.
    • 雑誌名

      Proceedings of the Japan Academy. Ser. B: Physical and Biological Sciences

      巻: 89 号: 5 ページ: 165-182

    • DOI

      10.2183/pjab.89.165

    • NAID

      130003365115

    • ISSN
      0386-2208, 1349-2896
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bench-top fermentative production of plant benzylisoquinoline alkaloids using a bacterial platform.2012

    • 著者名/発表者名
      Nakagawa, A. Minami, H., Kim, J.S., Koyanagi, T., Katayama, T., Sato, F. and Kumagai, H.
    • 雑誌名

      Bioengineered Bugs

      巻: 3 号: 1 ページ: 49-53

    • DOI

      10.4161/bbug.3.1.18446

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pathway engineering of benzylisoquinoline alkaloid biosynthesis in transgenic California poppy cells with ectopic expression of tetrahydroberberine oxidase from <i>Coptis japonica</i>2012

    • 著者名/発表者名
      Matushima Y., Minami, H., Hori, K., Sato, F.
    • 雑誌名

      Plant Biotechnology

      巻: 29 号: 5 ページ: 473-481

    • DOI

      10.5511/plantbiotechnology.12.1101a

    • NAID

      130002500899

    • ISSN
      1342-4580, 1347-6114
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Basic helix-loop-helix transcription factors and regulation of alkaloid biosynthesis2011

    • 著者名/発表者名
      Yasuyuki Yamada, et al
    • 雑誌名

      Plant Signaling & Behavior

      巻: 6 号: 11 ページ: 1627-1630

    • DOI

      10.4161/psb.6.11.17599

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Isoquinoline alkaloid biosynthesis is regulated by a unique bHLH-type transcription factor in Coptis japonica2011

    • 著者名/発表者名
      Yasuyuki Yamada, et al
    • 雑誌名

      Plant & Cell Physiology

      巻: 52 号: 7 ページ: 1131-1141

    • DOI

      10.1093/pcp/pcr062

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Bacterial Platform for Fermentative Production of Plant Alkaloids.2011

    • 著者名/発表者名
      Nakagawa, A., Minami, H., Kim, J.S., Koyanagi, T., Katayama, T., Sato, F. and Kumagai, H.
    • 雑誌名

      Nature Comm.

      巻: 2 号: 1 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1038/ncomms1327

    • NAID

      120006358780

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] sanguinarine生合成経路におけるprotopine 6-hydroxylaseの反応特性2013

    • 著者名/発表者名
      堀健太郎、竹村知也、佐藤文彦
    • 学会等名
      2013年度日本農芸化学会
    • 発表場所
      東北大学川内北キャンパス(仙台)
    • 年月日
      2013-03-27
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 大腸菌における改良型ベンジルイソキノリンアルカロイド生産系を用いたアポルフィンアルカロイド生産2013

    • 著者名/発表者名
      松村栄太郎、中川明、南博道、片山高嶺、山本憲 二、佐藤文彦、熊谷英彦
    • 学会等名
      2013年度日本農芸化学会
    • 発表場所
      東北大学川内北キャンパス(仙台)
    • 年月日
      2013-03-25
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Microbial platform for systematic investigations of benzylisoquinoline alkaloid pathway2012

    • 著者名/発表者名
      Fumihiko Sato
    • 学会等名
      International Conference of Natural Products Biosynthesis: Enzymology, structural biology, drug discovery and genome mining(
    • 発表場所
      Awaji Shima, Japan
    • 年月日
      2012-06-17
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Metabolic engineering and microbial production of benzylisoquinoline alkaloids2012

    • 著者名/発表者名
      Fumihiko Sato
    • 学会等名
      GNU Plant Science Symposium 2012(
    • 発表場所
      Gyeongsang National University, Korea
    • 年月日
      2012-05-10
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] イソキノリンアルカロイドの微生物発酵生産の可能性2012

    • 著者名/発表者名
      佐藤文彦、南博道
    • 学会等名
      日本農芸化学会2012年度大会
    • 発表場所
      京都女子大学
    • 年月日
      2012-03-25
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 形質転換ハナビシソウ細胞を用いたオウレンTHBOの機能解析2012

    • 著者名/発表者名
      松島康高、南博道、竹村知也、佐藤文彦
    • 学会等名
      日本農芸化学会2012年度大会
    • 発表場所
      京都女子大学
    • 年月日
      2012-03-23
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] The great footprints of the lste Prof.Meinbart Zenk in isoqcinoline alkaloid biosynthesis studies2011

    • 著者名/発表者名
      F.Sato
    • 学会等名
      50th Anniversary Meeting Phytochemical Society of North America
    • 発表場所
      Hawaii, USA
    • 年月日
      2011-12-10
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Microbial production of plant isoquinoline alkaloids2011

    • 著者名/発表者名
      F.Sato, H.Minami
    • 学会等名
      50th Anniversary Meeting Phytochemical Society of North America
    • 発表場所
      Hawaii, USA
    • 年月日
      2011-12-10
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] イソキノリンアルカロイド生合成系に見る代謝工学の可能性と課題2011

    • 著者名/発表者名
      佐藤文彦
    • 学会等名
      第48回植物化学シンポジウム
    • 発表場所
      大阪大学会館
    • 年月日
      2011-11-25
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Never-ending attempts to produce plant natural products in vitro ; case study for isoquinoline alkaloids2011

    • 著者名/発表者名
      F.Sato
    • 学会等名
      International Symposium on "Future Prospects of Plant Biotechnology
    • 発表場所
      東京大学弥生講堂
    • 年月日
      2011-11-15
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 微生物を用いたイソキノリンアルカロイド合成系の再構築の試み:Berberine bridge enzyme (BBE)及びYP719A5の大腸菌発現2011

    • 著者名/発表者名
      渋谷祐介、南博道、佐藤文彦
    • 学会等名
      日本植物細胞分子生物学会福岡大会
    • 発表場所
      九州大学箱崎キャンパス
    • 年月日
      2011-09-08
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 特性を持つ高等植物培養細胞を用いた機能の解析と再構築2011

    • 著者名/発表者名
      佐藤文彦
    • 学会等名
      2011年度日本農芸化学会関西・中部支部合同大会
    • 発表場所
      京都大学農学部
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [図書] Metabolic engineering and synthetic biology for the production of isoquinoline alkaloids. Chandra, S., Lata H., Varma A. (eds) Biotechnology for Medicinal Plants: Micropropagation and Improvement.2013

    • 著者名/発表者名
      Chow, Y.L., Sato, F.
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [図書] Microbial Production of Plant Benzylisoquinoline Alkaloids. K.G. Ramawat, J.M. Merillon (eds.), Handbook of Natural Products2013

    • 著者名/発表者名
      Matsumura E., Matsuda, M., Sato, F., Minami, H.
    • 出版者
      Springer-Verlag Berlin
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [図書] Chapter 28、Engineering the Biosynthesis of Low Molecular Weight Metabolites2011

    • 著者名/発表者名
      F.Sato, K.Matsui
    • 出版者
      Academic Press : Oxford
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.lif.kyoto-u.ac.jp/labs/call

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

URL: 

公開日: 2011-04-06   更新日: 2018-03-28  

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