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メタボローム解析技術を用いた苦味配糖体サポニン生合成系酵素遺伝子群の機能解析

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 25108727
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
研究機関公益財団法人かずさDNA研究所

研究代表者

鈴木 秀幸  公益財団法人かずさDNA研究所, バイオ研究開発部, グループ長 (80276162)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2014年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2013年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
キーワードメタボローム解析 / 代謝酵素遺伝子機能解析 / チトクロームP450 / サポニン生合成 / 安定同位体酸素 / オミックス統合解析 / P450遺伝子 / 次世代シークエンサー / 相関ネットワーク解析 / ウリ科植物
研究実績の概要

本研究では、生合成関連酵素遺伝子の「単離」に有益な解析手法の一つである遺伝子共発現解析を簡便な操作で実行可能なネットワーク解析ソフト(金平糖Java-GUI)を改良し、本ソフトをウリ科植物ニガウリ(Momordica charantia)由来の苦味配糖体サポニン(Cucurbitacin類)生合成経路の全貌解明に適用し、サポニン生合成経路に関与する酵素遺伝子の探索を行った。
(1)「ニガウリのRNA-Seq解析及び遺伝子機能解析」
ニガウリ由来の10種類の器官(葉、茎、果実、根など)のRNA-Seq解析データを用いて各植物器官の相対遺伝子発現量を表現するため、Total countsを算出し、この値をもとに全遺伝子間のコサイン相関係数を計算した。McCBS遺伝子と遺伝子共発現の関係にあると推測できるMcCYP遺伝子のリストを相関係数が高い順に並べ、逐次、Cucurbitadienol生産酵母に導入し、機能解析を行った。全29種類のMcCYP遺伝子の機能解析を行った結果、Cucurbitadienolの23位の水酸化酵素(McCYP81-6)、7位の水酸化酵素(McCYP873)及び7, 19位の水酸化酵素(McCYP79-1)の3種類の酵素遺伝子の機能同定に成功した。
(2)「金平糖Java-GUIの改良とその検証」
本研究では、相関係数の閾値で描画する遺伝子ネットワークの外側と内側の関係性(トポロジー)を考慮する独自の金平糖アルゴリズムを搭載した金平糖Java-GUIのネットワーク描画機能の強化を行った。ニガウリ由来のMcCYP遺伝子(997 contigs)と注目候補遺伝子(McCBS遺伝子)にて金平糖解析を行った。その結果、5種類の遺伝子(McCBS遺伝子を含む)から成るモジュールが単離され、先の機能同定に成功した3種類のMcCYP遺伝子も全て含まれていた。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (16件) (うち招待講演 2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Reconstitution of biosynthetic machinery for the synthesis of the highly elaborated indole diterpene Penitrem.2015

    • 著者名/発表者名
      Liu, C., Tagami, K., Minami, A., Matsumoto, T., Frisvad, J.C., Suzuki, H., Ishikawa, J., Gomi, K., and Oikawa, H.
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 54 号: 19 ページ: 5748-5752

    • DOI

      10.1002/anie.201501072

    • NAID

      130007492191

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] ShiftedIonsFinder: A standalone Java tool for finding peaks with specified mass differences by comparing mass spectra of isotope-labeled and unlabeled data sets2014

    • 著者名/発表者名
      Kota Kera, Yoshiyuki Ogata, Takeshi Ara, Yoshiki Nagashima, Norimoto Shimada, Nozomu Sakurai, Daisuke Shibata and Hideyuki Suzuki
    • 雑誌名

      Plant Biotechnology

      巻: 31 号: 3 ページ: 269-274

    • DOI

      10.5511/plantbiotechnology.14.0609c

    • NAID

      130004677760

    • ISSN
      1342-4580, 1347-6114
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Tools and Databases of the KOMICS Web Portal for Preprocessing, Mining, and Dissemination of Metabolomics Data2014

    • 著者名/発表者名
      Nozomu Sakurai, Takeshi Ara, Mitsuo Enomoto,Takeshi Motegi, Yoshihiko Morishita, Atsushi Kurabayashi, Yoko Iijima, Yoshiyuki Ogata, Daisuke Nakajima, Hideyuki Suzuki and Daisuke Shibata
    • 雑誌名

      BioMed Research International

      巻: 194812 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1155/2014/194812

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Recent advances in forest tree biotechnology2014

    • 著者名/発表者名
      Shiro Suzuki, Hideyuki Suzuki
    • 雑誌名

      Plant Biotechnology

      巻: 31 号: 1 ページ: 1-9

    • DOI

      10.5511/plantbiotechnology.13.1203b

    • NAID

      130003391366

    • ISSN
      1342-4580, 1347-6114
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Coordinated transcriptional regulation of isopentenyl diphosphate biosynthetic pathway enzymes in plastids by phytochrome-interacting factor 52014

    • 著者名/発表者名
      Kazuto Mannen, Takuro Matsumoto, Seiji Takahashi, Yuta Yamaguchi, Masanori Tsukagoshi, Ryosuke Sano, Hideyuki Suzuki, Nozomu Sakurai, Daisuke Shibata, Tanetoshi Koyama, Toru Nakayama
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 443 号: 2 ページ: 768-774

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2013.12.040

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 植物MYB遺伝子データベースの整備とブドウ果皮で特異的に発現するMYB遺伝子の探索2014

    • 著者名/発表者名
      中元 雄亮, 福井 理沙, 尾形 善之, 鈴木 秀幸
    • 学会等名
      第37回日本分子生物学会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2014-11-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] マイクロアレイのデータベース化とNGSデータとの複合2014

    • 著者名/発表者名
      小谷 康斗, 今村 亮俊, 今町 直登, 鈴木 秀幸, 鈴木 穣, 秋光 信佳, 乾 隆, 石橋 宰, 尾形 善之
    • 学会等名
      第37回日本分子生物学会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2014-11-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 菌類P450のデータベース整備とマッシュルームに含まれるP450の機能解析2014

    • 著者名/発表者名
      日下 真鈴, 尾形 善之, 鈴木 秀幸
    • 学会等名
      第37回日本分子生物学会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2014-11-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 二次代謝生合成研究に役立つ次世代シークエンサーの活用法2014

    • 著者名/発表者名
      鈴木秀幸
    • 学会等名
      第3回植物二次代謝フロンティア研究会
    • 発表場所
      小田原お堀端コンベンションホール
    • 年月日
      2014-11-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 遺伝子共発現解析ソフト(金平糖Java-GUI)の天然薬物生合成研究への応用2014

    • 著者名/発表者名
      萬年 一斗、鈴木 秀幸
    • 学会等名
      第20回天然薬物の開発と応用シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学弥生講堂一条ホール
    • 年月日
      2014-11-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] マススペクトル比較解析ツールShiftedIonsFinderが可能にする精密質量からの天然物探索手法2014

    • 著者名/発表者名
      解良康太、 鈴木秀幸
    • 学会等名
      第20回天然薬物の開発と応用シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学弥生講堂一条ホール
    • 年月日
      2014-11-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 安定同位体標識試料の解析に有用なマススペクトル比較解析ツール“ShiftedIonsFinder”の開発2014

    • 著者名/発表者名
      解良 康太, 荒 武, 柴田 大輔, 鈴木 秀幸
    • 学会等名
      第87回日本生化学会大会
    • 発表場所
      国立京都国際会館・グランドプリンスホテル京都
    • 年月日
      2014-10-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] オミックス解析用相関ネットワーク描画ソフト 金平糖Java-GUIの開発2014

    • 著者名/発表者名
      萬年一斗、尾形善之、永島良樹、細内敦、柴田大輔、鈴木秀幸
    • 学会等名
      第32回日本植物細胞生物分子生物学会
    • 発表場所
      アイーナ(いわて県民情報交流センター)
    • 年月日
      2014-08-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ShiftedIonsFidnerの応用―化学修飾の多様性に着目した代謝物の探索手法―2014

    • 著者名/発表者名
      解良康太、荒武、柴田大輔、鈴木秀幸
    • 学会等名
      第32回日本植物細胞生物分子生物学会
    • 発表場所
      アイーナ(いわて県民情報交流センター)
    • 年月日
      2014-08-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] メタボローム解析技術を用いた苦味配糖体サポニン生合成系酵素遺伝子群の機能解析2014

    • 著者名/発表者名
      鈴木秀幸
    • 学会等名
      生合成マシナリー第7回公開シンポジウム
    • 発表場所
      東工大蔵前会館 くらまえホール
    • 年月日
      2014-06-22
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ニガウリ由来の 4 種類のoxidosqualene 環化酵素(OSC)遺伝子の機能解析

    • 著者名/発表者名
      高瀬 翔平,解良 康太,平尾侑也,永島 良樹,細内 敦,柴田 大輔,久城 哲夫,鈴木 秀幸
    • 学会等名
      第31回植物細胞分子生物学会
    • 発表場所
      北海道大学、北海道
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ネットワーク解析機能を備えた MS/MS データ解析ツール(MSMS_search) の開発

    • 著者名/発表者名
      鈴木 秀幸,永島 良樹,玉山方子,解良 康太,秋元 奈弓,荒 武,櫻井 望,柴田 大輔,千葉 洋,尾形 善之
    • 学会等名
      第31回植物細胞分子生物学会
    • 発表場所
      北海道大学、北海道
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] LC-Orbitrap-MSを用いた ヒメツリガネゴケのメタボローム解析

    • 著者名/発表者名
      永島 良樹,解良 康太,荒 武,櫻井 望,柴田 大輔,尾形 善之,鈴木 秀幸
    • 学会等名
      第31回植物細胞分子生物学会
    • 発表場所
      北海道大学、北海道
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] RNA-Seq Analysis on Sophora flavescens Aiton

    • 著者名/発表者名
      韓 栄春,高橋 弘喜,中村 道美,吉本 尚子,鈴木 秀幸,柴田 大輔,山崎 真巳,斉藤和季
    • 学会等名
      第31回植物細胞分子生物学会
    • 発表場所
      北海道大学、北海道
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] メタボローム解析技術を用いた苦味配糖体サポニン生合成系酵素遺伝子群の機能解析

    • 著者名/発表者名
      鈴木秀幸
    • 学会等名
      第5回公開シンポジウム(生合成マシナリー)
    • 発表場所
      北海道大学、北海道
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] メタボローム解析技術を用いた苦味配糖体サポニン生合成系酵素遺伝子群の機能解析

    • 著者名/発表者名
      鈴木秀幸
    • 学会等名
      第6回公開シンポジウム(生合成マシナリー)
    • 発表場所
      千葉大学、千葉
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [図書] The Handbook of Plant Metabolomics. Metabolite Profiling and Networking2013

    • 著者名/発表者名
      Suzuki H, Takita E, Ohyama K, Sawai S, Seki H, Sakurai N, Muranaka T, Ishimoto M, Sudo H, Saito K, Shibata D
    • 総ページ数
      18
    • 出版者
      Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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