研究課題
本研究では、植物液胞の新規機能の解明を目指し、特にニチニチソウを材料に、液胞に蓄積していると考えられる薬用成分、アルカロイド等の二次代謝物質の生合成に関わる酵素や基質の同定を、メタボロミクス、プロテオミクスの手法を用いて進めてきた。これまでに報告されたアルカロイド生合成に関する酵素の発現解析から、ニチニチソウの葉において、アルカロイドはいくつか異なる組織間を移動しながら、さらに細胞内のオルガネラ間の移動も経ながら合成されていることが推測されており、最終的に合成されたアルカロイドは、異形細胞と呼ばれる特殊な細胞の液胞に蓄積すると考えられている。しかし、実際、二次代謝物やその代謝に関わる酵素や基質の細胞内、細胞間の分布の証明は十分ではなかった。アルカロイドが蓄積する異形細胞は、UV照射により、蛍光を発する。そこで、我々は、その蛍光と異形細胞特有の細胞サイズや細胞内構造といった特徴を利用し、蛍光セルソーター（FACS：（Fluorescence activated cell sorter））を用いて、異形細胞を精度よく単離することに成功した。単離した異型細胞を用いて、メタボローム解析、プロテオーム解析を行なった。また、異型細胞の特徴を利用して、一細胞質量分析法や質量顕微鏡を利用して、組織レベル、細胞レベル、オルガネラレベルでのポストゲノム解析に取り組んだ。その結果、既存研究とは異なる代謝物質の分布も確認されている。今後解析を進めることで、ニチニチソウ異型細胞の液胞にアルカロイドが蓄積される過程を明らかにし、効率のよいアルカロイド生合成システムの開発につなげたいと考えている。
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