| 研究実績の概要 |
植物ホルモンであるストリゴラクトン（SL）はアフリカにおいて深刻な農業被害をもたらす根寄生雑草の駆除に高い効果を示す。しかしSLは分解されやすく、植物からの分泌量も微量であるため、SLを安価かつ大量に生産する系の確立が求められている。SLはβ-カロテンを初発物質としてD27、CCD7、CCD8、およびP450ホモログであるMAX1の4酵素により主に葉緑体で合成される。本研究ではSL生産のホストとして、葉緑体の祖先生物であるシアノバクテリアに着目した。シアノバクテリアは葉緑体と酷似した代謝機能、そして生合成酵素の作業環境を有しておりβ-カロテンを高蓄積している。さらに細胞内において植物型P450が機能することが保証されているため、シアノバクテリアにSL生合成遺伝子を導入すればSLまでの合成反応を一挙に進めることができると考えた。
これまでにシアノバクテリアにおいてSL合成遺伝子発現株を構築した。シロイヌナズナ、イネに加え、藻類であるドナリエラよりSL合成酵素であるD27, CCD7, CCD8, Os900をクローニングした。これらの遺伝子をシアノバクテリアで強発現するプロモーター下に配置し、新規開発したシャトルプラスミドに組み込んだ。得られた発現プラスミドをシアノバクテリアに形質転換し、その効果を検証したところ、SLの中間産物が有意に蓄積することが確認された。またSL大量合成のためにβカロテン量の確保を考慮し、βカロテン水酸化酵素CrtRの欠損を試みた。その結果、crtR遺伝子のコピー数を低下させた株の取得に成功した。上記に加え、生合成酵素の葉緑体移行シグナルや幕貫通ドメインが、シアノバクテリア細胞内における発現や活性に阻害的に働くことなど、本研究を発展させる上で必要不可欠な情報を得ることができた。
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