コケ植物で機能する原始ジベレリン様成長制御物質の構造と生合成経路の解明

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16K18693
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 宮崎 翔 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 助教 (30755955)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 植物科学 / 天然物 / カウレン酸 / 分化制御

研究実績の概要

植物ホルモン，ジベレリン(以下，GA)の起源物質とも換言できる成長制御物質とその生合成経路を，コケ植物より明らかとした．
研究代表者はヒメツリガネゴケがent-カウレン酸(以下，KA)まで顕花植物と同じGA生合成経路を持っていることを明らかとしていた．KA生産能を失うPpcps/ks欠損株では細胞分化に異常が見られ，KAの投与で回復する．この表現型を生物検定法としKA代謝産物の追跡を行った．植物試料から化合物群を抽出，逆相HPLCを用いて抽出物を分取，その画分を再度Ppcps/ks欠損株に投与，分化活性を定量的に評価，と試験を行うことで分化活性をもつKA代謝画分を検出した．機器分析から活性型KA代謝物としてent-3β-hydroxy-カウレン酸を同定した．次に生合成酵素の探索を目的とし，各種条件下で培養した植物試料を用いて次世代シークエンサに供した．候補酵素の一つがKAを基質に変換物を与え，NMRよりent-2α-hydroxy-カウレン酸(2OH-KA)であると構造決定した．2OH-KA合成酵素遺伝子の変異体の作出，遺伝子発現解析からこの2OH-KAはKAから生産される不活性化体であることが示された．この3位と2位の酸化による活性制御機構は顕花植物のGA生合成経路で見られているものと類似しており，GAを生産しないコケ植物からが保存されていたことを示している．
これらの成果は査読付き原著論文として受理され，公表の機会を得た（Miyazaki et al., 2018）．

研究成果

• [雑誌論文] Assays of Protonemal Growth Responses in Physcomitrella patens Under Blue- and Red-Light Stimuli (2019)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki Sho、Nakajima Masatoshi、Kawaide Hiroshi
  • 雑誌名: Methods Mol Biol 巻: 1924 ページ: 35～43
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-9015-3_4
• [雑誌論文] Characterization of a helminthosporic acid analog that is a selective agonist of gibberellin receptor (2018)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki Sho、Tomita Kenji、Yamane Hisakazu、Kobayashi Masatomo、Asami Tadao、Nakajima Masatoshi
  • 雑誌名: Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 巻: 28 ページ: 2465～2470
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2018.06.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] The chemical NJ15 affects hypocotyl elongation and shoot gravitropism via cutin polymerization (2018)
  • 著者名/発表者名: Jaroensanti-Tanaka Naiyanate、Miyazaki Sho、Hosoi Akito、Tanaka Keisuke、Ito Shinsaku、Iuchi Satoshi、Nakano Takeshi、Kobayashi Masatomo、Nakajima Masatoshi、Asami Tadao
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 巻: 82 ページ: 1770～1779
  • DOI: 10.1080/09168451.2018.1484278
  • 査読あり
• [雑誌論文] Assignment of 1H- and 13C-NMR data for four helminthosporol analogs with the bicyclo[3.2.1]oct-6-ene framework (2018)
  • 著者名/発表者名: Tomita Kenji、Miyazaki Sho、Furihata Kazuo、Nakajima Masatoshi、Asami Tadao
  • 雑誌名: Magnetic Resonance in Chemistry 巻: 56 ページ: 1130～1134
  • DOI: 10.1002/mrc.4761
  • 査読あり
• [雑誌論文] An Ancestral Gibberellin in a Moss Physcomitrella patens (2018)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki Sho、Hara Mariho、Ito Shinsaku、Tanaka Keisuke、Asami Tadao、Hayashi Ken-ichiro、Kawaide Hiroshi、Nakajima Masatoshi
  • 雑誌名: Molecular Plant 巻: 11 ページ: 1097～1100
  • DOI: 10.1016/j.molp.2018.03.010
  • 査読あり
• [学会発表] コケ植物で機能する原始ジベレリン様成長制御物質の同定 (2018)
  • 著者名/発表者名: 宮崎 翔, 川出 洋, 中嶋 正敏
  • 学会等名: 新規素材探索研究会第17回大会