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2010 年度 実績報告書

イソキノリンアルカロイド生合成系の分子解剖と再構築

研究課題

研究課題/領域番号 21248013
研究機関京都大学

研究代表者

佐藤 文彦  京都大学, 生命科学研究科, 教授 (10127087)

研究分担者 南 博道  石川県立大学, 生物資源工学研究所, 助教 (90433200)
キーワード薬用植物 / 植物バイオテクノロジー / 代謝工学 / 合成生物学 / イソキノリンアルカロイド / 生理活性のスクリーニング
研究概要

植物のもつ極めて多様な二次代謝産物、特に、その生理活性が顕著であるアルカロイドに焦点を絞り、代謝工学ならびに合成生物学的手法により、同生合成系の分子解剖と再構築を行うことを目的に以下の研究を行った。I)合成生物学的手法を用いた多様なイソキノリンアルカロイド生合成系の分子解剖:ベンゾフェナンスリジン型アルカロイド生合成系に関与すると考えられるP450 cDNAの機能解明を行ない、同cDNA産物がprotopine 6-hydroxylase活性、ならびに、corycavineからcorynoloxineを合成する活性を有することを明らかにした。さらに、エメチン生合成系に関与する0-メチル化酵素遺伝子の機能解析を進め、同産物がエメチン生合成の最終の2段階を触媒することを明らかとした。II)包括的転写因子を用いたイソキノリンアルカロイド生合成系の解析:CHIPアッセイにより回収したタンパク質をTOF-MSを用いて解析したが、量的に少なく、CjbHLH1と相互作用する因子の特定には至らなかった。一方、CjbHLH1の過剰発現の効果を詳細に解析し、その効果が一過的であること等、CjbHLH1の転写調節活性が複雑に制御されていることを明らかにした。III)微生物異種発現系を用いたアルカロイド生合成系の再構成と代謝工学:ドーパミンを基質にしたイソキノリンアルカロイドの微生物における産生に引き続き、tyrosinaseとDOPA decarboxylaseの導入により、チロシンからドーパミンまでの生合成経路をもつチロシン生産大腸菌を構築した。その結果、グルコース等から効率的にイソキノリンアルカロイドが微生物発酵できることを明らかとした。IV.新規アルカロイドの生理活性評価:線虫の遺伝子発現を抑制することにより、より効果的にベルベリンの生理活性を検出できる条件を見出した。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (11件) 図書 (3件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Molecular cloning of an O-methyltransferase from adventitious roots of Carapichea ipecacuanha.2011

    • 著者名/発表者名
      Cheong, B-E., Takemura, T., Yoshimatsu, K., Sato, F.
    • 雑誌名

      Biosci.Biotechnol.Biochem.

      巻: 75(1) ページ: 107-113

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unusual P450 reactions in plant secondary metabolism.2011

    • 著者名/発表者名
      Mizutani M, Sato F.
    • 雑誌名

      Arch.Biochem.Biophys.

      巻: 507 ページ: 194-203

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Metabolic Diversification of benzylisoquinoline alkaloid biosynthesis through the introduction of a branch pathway in Eschschalzia californica.2010

    • 著者名/発表者名
      Takemura T., Ikezawa N., Iwasa K., Sato F.
    • 雑誌名

      Plant Cell Physiol.

      巻: 51(6) ページ: 949-959

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular characterization of O-methyltransferases involved in isoquinoline alkaloid biosynthesis in Coptis japonica.2010

    • 著者名/発表者名
      Morishige, T., Tamakoshi, M., Takemura, T., Sato, F.
    • 雑誌名

      Proc.Jpn.Acad., Ser.B.

      巻: 86 ページ: 757-768

    • 査読あり
  • [学会発表] イソキノリンアルカロイド生合成系P450遺伝子protopine-6-hydroxylaseの反応機構に関する解析2011

    • 著者名/発表者名
      竹村知也、池澤信博、佐藤文彦
    • 学会等名
      2011年度日本農芸化学会大会
    • 発表場所
      京都女子大学(京都府)(大会中止により要旨集のみ)
    • 年月日
      2011-03-26
  • [学会発表] Caenorhabditis elegans as a screening model for biological activities of plant natural chemicals2011

    • 著者名/発表者名
      Yit-Lai Chow, Fumihiko Sato
    • 学会等名
      2011年度日本農芸化学会大会
    • 発表場所
      京都女子大学(京都府)(大会中止により要旨集のみ)
    • 年月日
      2011-03-26
  • [学会発表] 大腸菌を用いたベンジルイソキノリンアルカロイド直接発酵系の構築2011

    • 著者名/発表者名
      中川明、小柳喬、南博道、片山高嶺、佐藤文彦、熊谷英彦
    • 学会等名
      2011年度日本農芸化学会大会
    • 発表場所
      京都女子大学(京都府)(大会中止により要旨集のみ)
    • 年月日
      2011-03-26
  • [学会発表] 微生物を用いた応用的なイソキノリンアルカロイド合成2011

    • 著者名/発表者名
      渋谷祐介、南博道、佐藤文彦
    • 学会等名
      2011年度日本農芸化学会大会
    • 発表場所
      京都女子大学(京都府)(大会中止により要旨集のみ)
    • 年月日
      2011-03-26
  • [学会発表] イソキノリンアルカロイド生合成酵素THBOの機能解析2011

    • 著者名/発表者名
      松島康高、南博道、竹村知也、佐藤文彦
    • 学会等名
      2011年度日本農芸化学会大会
    • 発表場所
      京都女子大学(京都府)(大会中止により要旨集のみ)
    • 年月日
      2011-03-26
  • [学会発表] イソキノリンアルカロイド生合成系を制御するbHLH型転写因子、CjbHLH1の機能解析2011

    • 著者名/発表者名
      山田泰之、古株靖久、吉本忠司、茶木香保里、小山知嗣、佐藤文彦
    • 学会等名
      2011年度日本農芸化学会大会
    • 発表場所
      京都女子大学(京都府)(大会中止により要旨集のみ)
    • 年月日
      2011-03-26
  • [学会発表] Caenorhabditis elegans as a screening model for biological activities of plant natural chemicals2010

    • 著者名/発表者名
      Yit-Lai Chow, Fumihiko Sato
    • 学会等名
      4^<th> East Asia C.elegans meeting
    • 発表場所
      National Olympics Memorial Youth Center, Tokyo
    • 年月日
      20100711-20100714
  • [学会発表] 微生物発酵法によるイソキノリンアルカロイド生合成工学2010

    • 著者名/発表者名
      南博道
    • 学会等名
      第47回植物化学シンポジウム
    • 発表場所
      静岡県立大学(静岡県)(招待講演)
    • 年月日
      2010-11-08
  • [学会発表] ガラス化法による薬用植物カルスの超低温保存(2)2010

    • 著者名/発表者名
      吉松嘉代、河野徳昭、乾貴幸、佐藤文彦、士反伸和、矢崎一史、木内文之、川原信夫
    • 学会等名
      第28回日本植物細胞分子生物学会(仙台)大会・シンポジウム
    • 発表場所
      東北大学大学院農学研究科・農学部(宮城県)
    • 年月日
      2010-09-03
  • [学会発表] イソキノリンアルカロイド生合成系におけるbHLH型転写因子の機能解析2010

    • 著者名/発表者名
      山田泰之、吉本忠司、茶木香保里、古株靖久、佐藤文彦
    • 学会等名
      第28回日本植物細胞分子生物学会(仙台)大会・シンポジウム
    • 発表場所
      東北大学大学院農学研究科・農学部(宮城県)
    • 年月日
      2010-09-03
  • [学会発表] ハナビシソウイソキノリンアルカロイド生合成系新規P450遺伝子の機能解析2010

    • 著者名/発表者名
      竹村知也、池澤信博、佐藤文彦
    • 学会等名
      第28回日本植物細胞分子生物学会(仙台)大会・シンポジウム
    • 発表場所
      東北大学大学院農学研究科・農学部(宮城県)
    • 年月日
      2010-09-03
  • [図書] Microbial expression of alkaloid biosynthetic enzymes for characterization of their proprties. In "Plant Metabolic Engineering : Methods and Protocols" (ed.Fett-Neto, A.G.)2010

    • 著者名/発表者名
      Minami, H., Ikezawa, N., Sato, F
    • 総ページ数
      111-120
    • 出版者
      Humana Press
  • [図書] Identification of regulatory protein genes involved in alkaloid biosynthesis using a transient RNAi system. In "Plant Metabolic Engineering : Methods and Protocols" (ed.Fett-Neto, A.G.)2010

    • 著者名/発表者名
      Yamada, Y., Kato, N., Kokabu, Y., Luo, Q.Dubouzet, J.G., Sato, F.
    • 総ページ数
      33-45
    • 出版者
      Humana Press
  • [図書] Overexpression of rate-limiting enzymes to improve alkaloid productivity. In "Plant Metabolic Engineering : Methods and Protocols" (ed.Fett-Neto, A.G)2010

    • 著者名/発表者名
      Takemura, T., Chow, Y-L., Todokoro, T., Okamoto, T., Sato, F.
    • 総ページ数
      95-109
    • 出版者
      Humana Press
  • [備考]

    • URL

      http://www.lif.kyoto-u.ac.jp/labs/callus/

  • [産業財産権] 植物ベンジルイソキノリンアルカロイドの生産方法2010

    • 発明者名
      中川明、南博道、片山高嶺、熊谷英彦
    • 権利者名
      石川県
    • 産業財産権番号
      特許出願2010-212261
    • 出願年月日
      2010-09-22

URL: 

公開日: 2012-07-19  

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