ムラサキ科植物が生産する薬用化合物の多様性創出機構の解明

阐明紫花科植物产生的药用化合物多样性的机制

• 批准号: 21J12807
• 负责人: 押切 春佳
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Shinshu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J12807/
• 关键词: ムラサキ科植物; シコニン; アルカニン; アシル基転移酵素; 植物二次代謝; 生合成; ムラサキ科; 薬用植物; BAHDアシル基転移酵素; 分岐鎖アミノ酸

本研究課題ではムラサキ科植物が生産する高生理活性物質であるシコニンおよびアルカニン誘導体の多様性創出機構の解明を目的とした。先行研究において、シコニンおよびアルカニンのそれぞれに立体特異的なアシル基転移酵素LeSAT1およびLeAAT1をムラサキにおいて報告した。シコニン/アルカニン誘導体の組成は植物種により異なることから、本研究ではまずこれらのオルソログの機能が植物種間で異なると推測し、機能比較を行った。ムラサキを含む7植物種のトランスクリプトームデータより得られた計23分子種のシコニン/アルカニンアシル基転移酵素のオルソログをそれぞれ大腸菌に発現させ、酵素アッセイに供した。アシル基受容体およびアシル基供与体の特異性から2タイプのシコニン特異的アシル基転移酵素 (SAT1/2) および2タイプのアルカニン特異的アシル基転移酵素 (AAT1/2) が存在し、これらは植物種間で機能が保存されていることを明らかにした。さらにタバコを用いた細胞内局在解析の結果、SATとAATの各タイプ間ではそれぞれ細胞内局在が異なることを明らかにし、シコニン/アルカニン誘導体生合成において機能が異なる可能性を示した。これらの結果から、シコニン/アルカニン誘導体多様性の創出にはアシル基転移酵素の機能以外の要因が寄与していると推測した。シコニン/アルカニン誘導体組成の異なるムラサキ培養細胞2系統を用い、アシル基供与体の供給経路に関与すると推測される複数遺伝子の発現変動を調べた。しかし、培養細胞系統間における遺伝子発現量の明確な差異は検出できず、シコニン/アルカニン誘導体のアシル基多様性に寄与する要因の解明には至らなかった。

该研究项目的目的是阐明紫草素和烷氨酸衍生物产生多样性的机制，紫草素和烷氨酸衍生物是紫草科植物产生的高度生理活性物质。在之前的研究中，我们报道了 Murasaki 中的酰基转移酶 LeSAT1 和 LeAAT1，它们分别对紫草碱和烷氨酸具有立体特异性。由于紫草素/烷烃衍生物的组成因植物种类而异，因此在本研究中，我们首先假设这些直向同源物的功能因植物种类而异，并比较了它们的功能。从紫草等7种植物的转录组数据中获得紫草素/烷氨酸酰基转移酶直系同源物共23种分子，在大肠杆菌中表达并进行酶测定。根据酰基受体和酰基供体的特异性，紫草碱特异性酰基转移酶（SAT1/2）有两种，烷烃特异性酰基转移酶（AAT1/2）有两种，其功能如下：在植物物种间保守。此外，使用烟草进行的细胞内定位分析的结果表明，每种类型的SAT和AAT具有不同的细胞内定位，这表明它们在紫草素/烷烃衍生物的生物合成中可能具有不同的功能。根据这些结果，我们推测酰基转移酶功能以外的因素也有助于紫草素/烷氨酸衍生物多样性的产生。使用具有不同紫草素/烷氨酸衍生物组成的两种培养的 Murasaki 细胞系，我们研究了推测与酰基供体供应途径有关的多个基因的表达变化。然而，没有检测到培养细胞系之间基因表达水平的明显差异，并且无法阐明导致紫草素/烷氨酸衍生物中酰基多样性的因素。

项目成果

ムラサキ科におけるシコニン/アルカニンアシル基転移酵素の分子進化

陶瓷科紫草素/烷基酰基转移酶的分子进化

• 发表时间: 2022
• 作者: 押切春佳;李豪;眞辺美咲;山本浩文;矢崎一史;高梨功次郎
• 通讯作者: 高梨功次郎