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本研究課題では薬用植物ムラサキが生産する薬効成分であるシコニンおよびその鏡像異性体であるアルカニンについて、その修飾機構および細胞外排出機構の解明を目的とした。本課題の事前研究においてムラサキ培養細胞を用いたRNA-seq解析を行い、シコニン生産時に特異的に発現上昇するBAHDアシル基転移酵素を見出していた。シコニンおよびアルカニンは最終的にアシル化修飾を受けて細胞外に蓄積するので、本研究ではまずこのBAHDアシル基転移酵素を解析対象とした。
複数のBAHDアシル基転移酵素を大腸菌に発現させ酵素アッセイを行ったところ、シコニン特異的にアシル基転移活性を有するもの（LeSATs）と、アルカニンに特異的なもの(LeAATs)が２分子種ずつ見出された。これらの発現量とアシル基選好性解析から、ムラサキが生産するシコニン・アルカニン誘導体はBAHDアシル基転移酵素の酵素特性を反映させたものであることが推測された。
続いて、ムラサキ培養細胞を用いてフィーディング実験を行った先行研究において、シコニン／アルカニンのアシル基転移酵素は、デオキシシコニンに水酸基を導入してシコニン／アルカニンを生産する酵素と複合体を形成することが示唆されている。研究開始時にこのデオキシシコニン水酸化酵素はまだ同定されていなかった。そこで、シコニン生産時に発現が上昇するシトクロムP450遺伝子を探索したところ3分子種見出された。これらの酵素活性を酵母発現系で調べたところ、1分子種においてシコニン生産活性が見出された。この分子種とLeSATs、もしくはLeAATsとの相互作用の有無をYeast Two-Hybrid法およびタバコ葉発現系による共免疫沈降法にて調べたところ、明確な相互作用は検出されなかった。
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