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

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21248013
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用生物化学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 佐藤 文彦 京都大学, 大学院・生命科学研究科, 教授 (10127087)
• 研究分担者: 南 博道 石川県立大学, 生物資源環境学部, 講師 (90433200)
• 連携研究者: 岩佐 衣子 神戸薬科大学, 薬学部, 准教授 (30068340) ; 伊福 健太郎 京都大学, 大学院・生命科学研究科, 助教 (50359783) ; 士反 伸和 神戸薬科大学, 薬学部, 助教 (20547880)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2012
• キーワード: 植物バイオテクノロジー / 薬用植物 / 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

イソキノリンアルカロイド生合成系の多様性を(1)生合成酵素と(2)転写因子の両面から分子解剖するとともに(3)代謝工学による代謝プロファイルの改変,さらには,合成生物学的手法を用いた大腸菌等,異種細胞系での新規有用産物生合成系の開発,また(4)これらの手法により調製される新規化合物群の生理活性を評価し,植物アルカロイド生合成系の分子細胞生物学と新たな創薬のための開発基盤を確立した。

研究成果

• [雑誌論文] Microbial Production of Isoquinoline Alkaloids as Plant Secondary Metabolites Based on Metabolic Engineering Research. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sato, F.and Kumagai, H.
  • 雑誌名: Proc. Japan Acad. B. 巻: 89 ページ: 165-182
  • DOI: doi:10.2183/pjab.89.165
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of Plant Functions Using Cultured Plant Cells, and Biotechnological Applications. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sato, F.
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 巻: 77 ページ: 1-9
  • DOI: DOI:10.1271/bbb.120759
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pathway engineering of benzylisoquinoline alkaloid biosynthesis in transgenic California poppy cells with ectopic expression of tetrahydroberberine oxidase from Coptis japonica. (2012)
  • 著者名/発表者名: Matushima Y., Minami, H., Hori, K., Sato, F.
  • 雑誌名: Pathway engineering ofPlant Biotechnology 巻: 29 ページ: 473-481
  • DOI: DOI:10.5511/plantbiotechnology.12.1101a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular cloning and characterization of a cytochrome P450 in sanguinarine biosynthesis from Eschscholzia californica cells. (2012)
  • 著者名/発表者名: Takemura T, Ikezawa N, Iwasa K, Sato F.
  • 雑誌名: Phytochemistry 巻: (in press)
  • DOI: doi:10.1016/j.phytochem.2012.02.013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bench-top fermentative production of plant benzylisoquinoline alkaloids using a bacterial platform. (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa, A. Minami, H., Kim, J.S., Koyanagi, T., Katayama, T., Sato, F. and Kumagai, H.
  • 雑誌名: Bioengineered Bugs 巻: 3 ページ: 49-53
  • DOI: doi:10.4161/bbug.3.1.18446.
  • 査読あり
• [雑誌論文] 微生物による高等植物アルカロイドの生産 (2012)
  • 著者名/発表者名: 南 博道, 佐藤文彦
  • 雑誌名: BIOINDUSTRY 巻: 29 ページ: 53-59
• [雑誌論文] Basic Helix-Loop-Helix Transcription Factors and Regulation of Alkaloid Biosynthesis. (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamada, Y., Koyama, T., and Sato, F.
  • 雑誌名: Plant Signaling Behavior 巻: 6 ページ: 1627-1630
  • DOI: DOI:10.4161/psb.6.11.17599
  • 査読あり
• [雑誌論文] Isoquinoline Alkaloid Biosynthesis is Regulated by a Unique bHLH-type Transcription Factor in Coptis japonica. (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamada, Y., Kokabu, Y., Chaki, K., Yoshimoto, T., Ohgaki, M., Yoshida, S., Kato, N., Koyama, T., and Sato, F.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 52 ページ: 1131-1141
  • DOI: doi:10.1093/pcp/pcr062
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Bacterial Platform for Fermentative Production of Plant Alkaloids. (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa, A., Minami, H., Kim, J.S., Koyanagi, T., Katayama, T., Sato, F. and Kumagai, H.
  • 雑誌名: Nature Comm. 巻: 2
  • DOI: DOI:10.1038/ncomms1327
  • 査読あり
• [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 ページ: 107-113
  • DOI: doi.org/10.1271/bbb.100605
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unusual P450 reactions in plantsecondary metabolism. (2011)
  • 著者名/発表者名: Mizutani M, and Sato F.
  • 雑誌名: Arch. Biochem. Biophys. 巻: 507 ページ: 194-203
  • DOI: doi:10.1016/j.abb.2010.09.026
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metabolic Diversification of benzylisoquinoline alkaloid biosynthesis through the introduction of a branch pathway in Eschscholzia californica. (2010)
  • 著者名/発表者名: Takemura T., Ikezawa N., Iwasa K.and SatoF.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 51 ページ: 949-959
  • DOI: doi:10.1093/pcp/pcq063
  • 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., and Sato, F.
  • 雑誌名: Proc. Jpn. Acad. Ser. B. 巻: 86 ページ: 757-768
  • DOI: doi.org/10.2183/pjab.86.757
  • 査読あり
• [学会発表] sanguinarine生合成経路におけるprotopine 6-hydroxylaseの反応特性. (2013)
  • 著者名/発表者名: 堀健太郎,竹村知也,佐藤文彦
  • 学会等名: 2013年度日本農芸化学会
  • 発表場所: 東北大学川内北キャンパス(仙台)
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] 大腸菌における改良型ベンジルイソキノリンアルカロイド生産系を用いたアポルフィンアルカロイド生産 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松村栄太郎,中川明,南博道,片山高嶺,山本憲二,佐藤文彦,熊谷英彦
  • 学会等名: 2013年度日本農芸化学会
  • 発表場所: 東北大学川内北キャンパス(仙台)
  • 年月日: 2013-03-25
• [学会発表] 酵素的Pictet-Spengler反応によるテトラヒドロイソキノリンアルカロイド類の不斉合成. (2013)
  • 著者名/発表者名: 西八條正克,平井義則,川野茂,西山章,南博道,片山高嶺,八十原良彦,佐藤文彦,熊谷英彦
  • 学会等名: 2013年度日本農芸化学会
  • 発表場所: 東北大学川内北キャンパス(仙台)
  • 年月日: 2013-03-25
• [学会発表] メチルジャスモン酸によるハナビシソウbHLH1の発現誘導とイソキノリンアルカロイド生合成. (2013)
  • 著者名/発表者名: 島田友恵, 本村幸也, 山田泰之, 小山知嗣, 佐藤文彦
  • 学会等名: 植物生理学会大会
  • 発表場所: 岡山大学(岡山)
  • 年月日: 2013-03-23
• [学会発表] Microbial platform for systematic investigations of benzylisoquinoline alkaloid pathway. (2012)
  • 著者名/発表者名: F.Sato
  • 学会等名: International Conference of Natural Products Biosynthesis: Enzymology, structural biology, drug discovery and genome mining(招待講演)
  • 発表場所: Awaji Shima, Japan
  • 年月日: 20120617-22
• [学会発表] Metabolic engineering and microbial production of benzylisoquinoline alkaloids (2012)
  • 著者名/発表者名: F.Sato
  • 学会等名: GNU Plant Science Symposium 2012(招待講演)
  • 発表場所: Gyeongsang National University, Korea
  • 年月日: 20120510-11
• [学会発表] 線虫(Caenorhabditis elegans)を用いたオウレン培養細胞抽出液の生理機能評価. (2012)
  • 著者名/発表者名: 川崎友梨子,Chow Yit-lai,佐藤文彦
  • 学会等名: 2012年度日本植物細胞分子生物学会
  • 発表場所: 奈良先端科学技術大学院大学(生駒)
  • 年月日: 2012-08-05
• [学会発表] イソキノリンアルカロイド生合成系に見る代謝工学の可能性と課題 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐藤文彦
  • 学会等名: 第48回植物化学シンポジウム(招待講演)
  • 発表場所: 大阪大学会館
  • 年月日: 2011-11-25
• [学会発表] Never-ending attempts to produce plant natural products in vitro; case study for isoquinoline alkaloids. (2011)
  • 著者名/発表者名: F.Sato
  • 学会等名: International Symposium on "Future Prospects of Plant Biotechnology"(招待講演)
  • 発表場所: 東京大学弥生講堂
  • 年月日: 2011-11-15
• [学会発表] Caenorhabditis elegansas a screening model for biological activities of plant natural chemicals. (2010)
  • 著者名/発表者名: Yit-Lai Chow, Fumihiko Sato
  • 学会等名: 4^<th> East Asia C.elegansmeeting
  • 発表場所: National Olympics Memorial Youth Center, Tokyo.
  • 年月日: 20100711-14
• [学会発表] Novel P450s in isoquinoline alkaloid biosynthesis. (2009)
  • 著者名/発表者名: Sato, F., Ikezawa, N., and Iwasa, K.
  • 学会等名: 16th International Conference on Cytochrome P450(招待講演)
  • 発表場所: Nago, Okinawa, Japan
  • 年月日: 20090621-25
• [学会発表] Production of novel plant metabolite-producing cells using RNAi for drug-discovery screening. (2009)
  • 著者名/発表者名: Sato, F
  • 学会等名: 2009 4th China Medical Biotech Forum(招待講演)
  • 発表場所: Dalian, China
  • 年月日: 2009-08-08
• [図書] Metabolic engineering and synthetic biology for the production of isoquinoline alkaloids. Chandra, S., Lata H., Varma A. (eds) Biotechnology for Medicinal Plants: Micropropagation and Improvement. (2013)
  • 著者名/発表者名: Chow, Y.L., Sato, F.
  • 総ページ数: 327-343
  • 出版者: Springer
• [図書] Microbial Production of Plant Benzylisoquinoline Alkaloids. K.G. Ramawat, J.M. Merillon (eds.), Handbook of Natural Products. (2013)
  • 著者名/発表者名: Matsumura E., Matsuda, M., Sato, F., Minami, H.
  • 出版者: Springer-Verlarg, Berlin
• [図書] Chapter 28, Engineering the Biosynthesis of Low Molecular Weight Metabolites for Quality Traits," In Plant Biotechnology and Agriculture: Prospects for the 21stCcentury; Altman, A. and Hasegawa P.M., Eds (2011)
  • 著者名/発表者名: Sato, F., Matsui, K.
  • 総ページ数: 443-462
  • 出版者: Academic Press, Oxford
• [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. and Sato, F.
  • 総ページ数: 111-120
  • 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: 2010-212261
  • 出願年月日: 2010-09-22