制御遺伝子導入による有用二次代謝物生産に関わる構造遺伝子群の発現誘導システム

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09750865
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 倉田 博之 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (90251371)
• キーワード: 光 / 制御因子 / 植物細胞 / 二次代謝物 / 遺伝子組換え

研究概要

光によって有用二次代謝物生産が促進される植物培養細胞における光の利用効率を向上させるために遺伝子組換え技術を検討し、植物の光レセプターであるフィトクロムの遺伝子を過剰発現させることによって光関連遺伝子の発現の促進に成功した。これより二次代謝の酵素(構造)遺伝子自体ではなく、例えば、光に対する感受性を変化させるフィトクロムのような制御に関わる遺伝子の導入によって植物培養細胞の酵素系の発現が制御できると考えた。
目的は植物の二次代謝物合成系全体の制御に関連するタンパク質制御因子をコードする遺伝子を植物培養細胞に導入することによって有用二次代謝生産を促進させ、バイオリアクターに利用する技術を開発することである。以下のような計画に対して得られた成果を順に記述する。
1. 遺伝子導入技術の確立:コーヒー細胞にエレクトロポレーション法によって、タバコの培養細胞に対してアグロバクテイリウム法によって外来遺伝子を導入する方法を確立した。
2. 発現遺伝子の安定化:外来の遺伝子を導入する場合、遺伝子発現の不安定が大きな問題であったが、抗生物質耐性とリンクさせることによって外来遺伝子の発現を長期(2年)にわたり安定化することに成功した。これにより、バイオリアクターにおける培養を長期的に行えると考えられる。。
3. 制御因子(光レセプター)の効果のキャラクタリゼーション:光によって有用二次代謝物生産が促進される植物培養細胞における光の利用効率を向上させるために遺伝子組換え技術を検討し、植物の光制御因子であるフィトクロムの遺伝子を過剰発現させることによって光関連遺伝子の発現の促進に成功した。光によって生産が3倍増加した。

研究成果

• [文献書誌] Kurata,H,Furusaki,S Kado C.I.: "Light enhanced target gene expression in tobacco BY2 by the combination of overexpressed phytochrome and the vbcS^3Aprom day" Biotechnol.Lett.20. 463-468 (1998)
• [文献書誌] Kurata,H,Furusaki,S Kado C.I.: "Light-controlled expression of a foreign gene using the chalcone synthase promoter in tobacco BY2 cells" J. Ferment. Biotechnol.86. 317-323 (1998)
• [文献書誌] Kurata,H,Achioku,T.Furusaki S: "The light/dark cycle operation with an hour scale perrod enhances coffeine production by Coffea arabica cell" Enzyme Microb. Technd.23. 518-523 (1998)
• [文献書誌] Kurata,H.Achioku,T Okuda,N,Farusaki S: "The intermittent Light irradiation with a second-scale interval enhances coffeine production by C.arabira cells" Biotechnol.Lett.14. 797-799 (1998)