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プリンアルカロイド代謝の局在性とその調節機構に関する研究を行った。若いチャ葉のホモジネートを、パーコールによる密度勾配にかけ分析した結果、カフェイン合成に直接関与するカフェインシンターゼ(CS)が葉緑体に局在することが示された。生合成の経路に関して、従来のAMPおよびGMP経路、アミノ酸などの物質からカフェインがde novoに合成される経路に加えて、SAMからメチル基がカフェイン合成などに転移した後に生じたアデノシルホモシステイン(SAH)に派生するアデノシンからのカフェイン合成経路が推定された。カフェイン合成のFine Controlを調べるために、鍵酵素であるCSを精製して、基質やSAMに対するKm値やフィードバックコントロールについて詳細にしらべた。また、7-メチルキサントシンなどのカフェイン生合成系の中間産物やヌクレオチドのプロフィールをHPLCを用いて定量した。多くの植物では、カフェインの分解活性は極めて低く、カフェイン生合成活性が細胞内プリンアルカロイド量を制御していることが明らかにされた。分解活性が高い種は、Coffea eugenioidesであり、この種ではカフェインがテオフィリンを経由して二酸化炭素とアンモニアに分解された。チャ葉におけるカフェインの生合成活性変動が、葉のエイジと光によりどのような影響を受けるか検討した結果、生合成能は、若い葉で最大であるが、葉の成熟に伴い減少すること、光により葉1枚あたりのカフェイン量は増加するが、これは光による葉の成長に基づいており、光は直接にはカフェイン合成には必要がないことが示された。CSのN末のアミノ酸配列をもとにして、CSをコードしている遺伝子をチャ葉からクローニングした。このcDNAをプローブして、CSのmRNAの発現を調べた結果、若い葉で発現が著しく、カフェイン合成はCSの転写レベルでの調節が主要なCoarse controlであることが示唆された。
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