液胞内における二次代謝化合物の糖修飾機構の解明

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23370016
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 小関 良宏 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50185592)
• 研究分担者: 太田 大策 大阪府立大学, 生命環境科学研究科(系), 教授 (10305659)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: アントシアニン / シロイヌナズナ / 配糖化酵素 / アシルグルコース / デルフィニウム / 液胞

研究概要

デルフィニウム萼片の粗抽出液において、acyl-glucose dependent anthocyanin 7-O-glucosyltransferase (AA7GT) によってアントシアニンの 7 位に結合したグルコース残基に、p-hydroxybezoyl-glucose (pHBG) がアシル基供与体となって acyl-glucose dependent acyltransferase (AGAT) によって p-hydroxybezoyl 基が結合し、さらにそのアシル基にやはり pHBG がグルコース供与体となって acyl-glucose dependent anthocyanin glucosyltransferase (AAGT) によってグルコースが結合し、さらにそのグルコースの先にやはりpHBG がアシル基供与体となって AGAT によって p-hydroxybezoic acid (pHBA) が結合して、グルコース 3 分子と pHBA 2 分子が直鎖状に結合した violdelphin が合成されることを見いだした。さらにその AAGT cDNA をクローニングして得ることに成功し、大腸菌内で AAGT タンパク質を発現させ、その酵素活性の基質特異性などについて明らかにした。また AGAT については、候補となる cDNA を 3 種類得ることができたが、大腸菌内でそのタンパク質を発現させることはできなかった。しかし、最初のステップの AGAT 活性が消失しているデルフィニウム変異体を見いだし、その変異体においては 3 種類のうちの 1 つの AGAT 遺伝子の発現が消失していることが見いだされ、この遺伝子が AGAT の責任遺伝子であることを明らかにした。これらのことから、pHBA は液胞内においてアシル基供与体およびグルコース供与体の 2 つの役割を果たす Zwitter donor であることを明らかにした。さらに pHBG を合成する UDP-dependent glucosyltransferase についても、その活性が著しく低下している別の変異体群を見いだし、その遺伝子 cDNA の同定に成功した。

現在までの達成度 (区分)

理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Sequence variations in the flavonoid 3′,5′-hydroxylase gene associated with reddish flower phenotypes in three delphinium varieties. (2014)
  • 著者名/発表者名: Miyagawa, N., Nishizaki, Y., Miyahara, T., Okamoto, M., Hirose, Y., Ozeki, Y. and Sasaki, N.
  • 雑誌名: Plant Biotechnol. 巻: 31 ページ: 83-87
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.13.1203c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular characterization of carnation (Dianthus caryophyllus) S locus alleles for flower color intensity. (2013)
  • 著者名/発表者名: Momose, M., Itoh, Y., Umemoto, N., Nakayama, M. and Ozeki, Y.
  • 雑誌名: Breeding Sci. 巻: 63 ページ: 435-440
  • DOI: 10.1270/jsbbs.63.435
  • 査読あり
• [雑誌論文] p-Hydroxybenzoyl-glucose is a “Zwitter donor” for the biosynthesis of polyacyl-anthocyanin in delphinium. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nishizaki, Y., Yasunaga, M., Okamoto, E., Okamoto, M., Hirose, Y., Yamaguchi, M., Ozeki, Y. and Sasaki, N.
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 25 ページ: 4150-4165
  • DOI: 10.1105/tpc.113.113167
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recent advances in understanding the anthocyanin modification steps in carnation flowers. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sasaki, N., Matsuba, Y., Abe, Y., Okamura, M., Momose, M., Umemoto, N., Nakayama, M., Itoh, Y. and Ozeki, Y.
  • 雑誌名: Sci. Hortic. 巻: 163 ページ: 37-45
  • DOI: 10.1016/j.scienta.2013.07.029
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rice Os9BGlu31 is a transglucosidase with the capacity to equilibrate phenylpropanoid, flavonoid, and phytohormone glycoconjugates. (2013)
  • 著者名/発表者名: Luang, S., Cho, J., Mahong, B., Opassiri, R., Akiyama, T., Phasai, K., Komvongsa, J., Sasaki, N., Hua, Y., Matsuba, Y., Ozeki, Y., Jeon, J.-S., Ketudat Cairns, J.R.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 288 ページ: 10111-10123
  • DOI: 10.1074/jbc.M112.423533
  • 査読あり
• [雑誌論文] An active hAT transposable element causing bud mutation of carnation by insertion into flavonoid 3'-hydoroxylase gene. (2013)
  • 著者名/発表者名: Momose, M., Nakayama, M., Itoh, Y., Umemoto, N., Toguri, T. and Ozeki, Y.
  • 雑誌名: Mol. Gen. Genomics 巻: 288 ページ: 175-184
  • DOI: 10.1007/s00438-013-0742-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crossbreeding of a metallic color carnation and diversification of the peculiar coloration by ion-beam irradiation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Okamura, M., Nakayama, M., Umemoto, N., Cano, E. A., Hase, Y., Nishizaki, Y., Sasaki, N. and Ozeki, Y.
  • 雑誌名: Euphytica 巻: 191 ページ: 45-56
  • DOI: 10.1007/s10681-012-0859-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Acyl-glucose-dependent glucosyltransferase catalyzes the final step of anthocyanin formation in Arabidopsis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Miyahara, T., Sakiyama, R., Ozeki, Y. and Sasaki, N.
  • 雑誌名: J. Plant Phyisiol. 巻: 170 ページ: 619-624
  • DOI: 10.1016/j.jplph.2012.12.001
  • 査読あり
• [学会発表] Identification of the glucosyltransferase gene supplying p-hydroxybezoyl-glucose required for 7-polyacylation of anthocyanin in delphinium. (2014)
  • 著者名/発表者名: Nishizaki, Y., Sasaki, N., Yasunaga, Y., Miyahara, T., Okamoto, E., Hirose, Y., Okamoto, M., Ozeki, Y.
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 富山大学五福キャンパス
  • 年月日: 20140318-20140320
• [学会発表] シロイヌナズナにおける液胞内アントシアニン配糖化酵素の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮原 平、先山遼平、小関良宏、佐々木伸大
  • 学会等名: 日本植物学会
  • 発表場所: 北海道大学高等教育推進機構
  • 年月日: 20130913-20130915
• [学会発表] 赤系デルフィニウムのアントシアニンの構造と F3’5’H 遺伝子の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮川菜月、西崎雄三、宮原 平、廣瀬由起夫、岡本充智、小関良宏、佐々木伸大
  • 学会等名: 日本植物学会
  • 発表場所: 北海道大学高等教育推進機構
  • 年月日: 20130913-20130915
• [学会発表] イオンビーム照射カーネーション花色変異株の変異遺伝子の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮原 平、山本悠加、佐々木伸大、岡村正愛、梅基直行、小関良宏
  • 学会等名: 日本植物細胞分子生物学会
  • 発表場所: 北海道大学高等教育推進機構
  • 年月日: 20130910-20130912
• [学会発表] デルフィニウムのポリアシル化アントシアニン合成における p-ヒドロキシベンゾイル-グルコースの役割 (2013)
  • 著者名/発表者名: 岡本えみ、西崎雄三、安永元樹、岡本充智、廣瀬由紀夫、山口雅篤、佐々木伸大、小関良宏
  • 学会等名: 日本植物細胞分子生物学会
  • 発表場所: 北海道大学高等教育推進機構
  • 年月日: 20130910-20130912
• [学会発表] 赤系デルフィニウムの花色に関わる F3’5’H 遺伝子の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮川菜月、西崎雄三、宮原 平、廣瀬由起夫、岡本充智、小関良宏、佐々木伸大
  • 学会等名: 日本植物細胞分子生物学会
  • 発表場所: 北海道大学高等教育推進機構
  • 年月日: 20130910-20130912
• [学会発表] p-Hydroxybenzoyl-glucose plays a “Zwitter donor” in vacuolar acyltransferases and glucosyltransferases for biosynthesis of polyacyl-anthocyanin in delphinium. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nishizaki, Y., Yasunaga, M., Okamoto, E., Okamoto, M., Hirose, Y., Yamaguchi, M., Ozeki, Y. and Sasaki, N
  • 学会等名: International Workshop on Anthocyanins
  • 発表場所: ポルトガル（ポルト大学）
  • 年月日: 20130909-20130911
• [備考] 小関・山田・宮原研究室ウェブサイト
  • URL: http://www.tuat.ac.jp/~ozeky/