カフェイン生合成酸素の多様性とその時間的・空間的細胞内局在機構の解明

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14540590
• 研究機関: お茶の水女子大学
• 研究代表者: 水野 美砂子 (加藤 美砂子) お茶の水女子大学, 大学院・人間文化研究科, 助教授 (60272738)
• キーワード: カフェイン / カフェインシンターゼ / テオブロミンシンターゼ / チャ / コーヒー / カカオ / プリンアルカロイド / メチルトランスフェラーゼ

研究概要

カフェインは、キサンチン骨格の1、3,7位がメチル化されているトリメチルキサンチンであり、プリンアルカロイドと呼ばれる二次代謝産物である。今年度は当研究室で保持しているチャのカフェインシンターゼcDNAを用いて、プリンアルカロイドを蓄積することが知られている数種類の植物から、これに相当するcDNAの網羅的単離を試みた。その結果、今までにキサンチン骨格のN-3位を特異的にメチル化するテオブロミンシンターゼしか単離されていなかったコーヒー(Coffee arabica)から、N-1位とN-3位の両方をメチル化することができるカフェインシンターゼをコードする2つの遺伝子を単離することに成功した。N-1位のメチル化にだけに特異的に関与する酵素の存在は確認できず、カフェイン合成のメチル化の最終段階はチャと同様にカフェインシンターゼが関与すると考えられる。
さらにカフェインではなくテオプロミンを蓄積するCamellia属の植物2種と、同じくテオブロミンを蓄積するカカオ(Theobroms cacao)からもカフェインシンターゼ相同遺伝子の単離を試みた。その結果、テオブロミンを蓄積する植物にはN-3位のメチル化に特異的に作用するテオブロミンシンターゼが存在し、カフェインシンターゼの存在は認められなかった。これにより、植物中のプリンアルカロイドの蓄積パターンは、存在する酵素の基質特異性によって決定されることが示唆された。

研究成果

• [文献書誌] Mizuno, K., Okuda, A., Kato, M., Yoneyama, N., Tanaka, H., Ashihara, H., Fujimura, T.: "Isolation of new dual-functional caffeine synthase gene encoding an enzyme for the convension of 7-methylxanthine to caffeine from coffee(Coffea arabica L.)"FEBS Letters. 534. 75-81 (2003)