2003 Fiscal Year Annual Research Report
マメ科植物のP450とテルペン合成酵素の反応と生態機能に関するポストゲノム的研究
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14540603
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
綾部 真一 日本大学, 生物資源科学部, 教授 (40050679)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
明石 智義 日本大学, 生物資源科学部, 助手 (80328707)
青木 俊夫 日本大学, 生物資源科学部, 助教授 (80287606)
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| Keywords | マメ科 / モデル植物 / ミヤコグサ / シトクロムP450 / トリテルペン合成酵素 / 分子進化 / イソフラボノイド / 形質転換 |
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| Research Abstract |
マメ科植物の生態生理には,多様な天然有機化合物がきわめて重要な役割を果たしている.おもな材料としてゲノムおよびESTデータベースの整備が進んでいるモデル植物ミヤコグサを用い,基質および反応の特異性が異なる多数の分子種が存在して成分の多様性を産み出しているシトクロムP450(P450)と環状トリテルペン合成酵素(OSC)の遺伝子構造を解析し,タンパク質構造と反応様式の相関関係,分子進化,発現制御と生態機能のメカニズムなどを明らかにすることを目的としている.
マメ科独特のイソフラボノイド骨格をつくり出すP450(IFS)の反応機構を部位特異的変異導入酵素を用いたタンパク質工学的手法により検討した.その結果より,マメ科の成立の過程で,一般植物のフラボン合成酵素と共通の祖先からイソフラボン系が進化したことを推察した.
ミヤコグサOSC cDNAを取得して酵母発現系で触媒機能を解析し,β-アミリン合成酵素に加えて,ルペオール,シクロアルテノールなどの合成酵素を同定した.またそれら遺伝子構造を解析し,ゲノム中クラスター状に配置された2組のOSC遺伝子グループが存在することを見出した.さらにエキソン-イントロン構造をシロイヌナズナOSC遺伝子と比較し,分子系統進化に関する新知見を得た.触媒機能未知のOSCや偽遺伝子を含め,ミヤコグサからはこれまでに8〜9種のOSC遺伝子の存在が明らかにされ,現時点でのマメ科植物OSCの最も網羅的な解析を達成している.
ミヤコグサのP450,OSC遺伝子を過剰発現,発現抑制させた形質転換体を作製し,それらの植物生理機能を検討するため,導入ベクターの作製,形質転換実験を行った.アグロバクテリウム法によりIFSといくつかのOSCのセンス,アンチセンス遺伝子を導入した植物体を育成中である.
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