| 研究実績の概要 |
本研究では大麻のカンナビノイド及びエゾムラサキツツジのダウリクロメン酸（DCA）という代表的な植物有用メロテルペノイドに関し、生合成酵素の立体構造解明および機能的リデザインを目的とする。本年度は特にDCA前駆体のグリフォリン酸（GFA）を生成する芳香族プレニル転移酵素について検討した。
まず始めに我々はイソプレノイド経路の代謝阻害実験を行い、その結果GFAのファルネシル基はMEP経路に由来するという予想外の知見を得た。そこでプラスチド局在型のプレニル基転移酵素をスクリーニングし、組換え酵素の活性を確認することにより、GFAを合成する新規プレニル転移酵素（RdPT1）をコードする遺伝子を同定した。既知の二次代謝系プレニル基転移酵素はいずれもDMAPPあるいはGPPに特異的であり、FPPを生理的な基質として認識するのはRdPT1が初めてである。
組換え酵素を用いた解析から、RdPT1はオルセリン酸に特異的である一方、プレニル基質に関してはFPPのみならず、GPPやGGPPにも弱いながら活性を示すことを明らかとした。従ってRdPT1は先に同定したDCA synthaseとともに、C10, C15およびC20のイソプレノイド部分を含むメロテルペノイドの生合成に機能すると考えられる。また本酵素が示すユニークな基質特異性の構造基盤について分子モデリング及びdocking studyによる解明を検討し、本酵素はオルセリン酸の結合部位に加え、GGPPまでのプレニル基質を受容可能な疎水性領域を有することを確認した（佐伯ら、Plant Physiol., 2018）。またRdPT1の立体構造を手掛かりとして、これと類似した反応を触媒する大麻プレニル転移酵素をスクリーニングし、カンナビノイド経路のプレニル転移酵素を同定した（棚谷ら、日本農芸化学会2019年度大会）。
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