シトクロムP450酵素が制御するブラシノステロイド代謝機構の解明

阐明细胞色素P450酶控制的油菜素类固醇代谢机制

• 批准号: 04J00979
• 负责人: 大西 利幸
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J00979/
• 关键词: ブラシノステロイド; 植物ホルモン; シトクロムP450; 酵素化学; 昆虫細胞発現系; GC-MS; Brassinosteroid; Cytochrome P450

ブラシノステロイド(BR)は植物の生長、分化など重要な役割を担っている。BR生合成・代謝経路の多くのステップに膜結合型シトクロムP450(P450)酵素が関与していることが生化学的研究から推定されているが、これら多くのP450酵素の活性について未同定である。本研究はBR生合成・代謝経路を酵素学的に解明することを目的とし、BRの生合成・代謝を担うP450酵素をin vitroで発現し、その基質および代謝物の構造の同定を行った。これまでの分析化学的手法により、CYP90C1とCYP90D1はそれぞれC-2位水酸化酵素、C-3位酸化酵素であると推定されているが、生化学的解析はなされていない。そこで、CYP90C1およびCYP90D1の酵素機能の解明を目的として、CYP90C1およびCYP90D1両酵素の生化学的解析を行った。その結果、CYP90C1およびCYP90D1は6-deoxoCT、キャサステロン(CT)のC-23位水酸化反応を触媒して、6-deoxoTE、ティーステロン(TE)をそれぞれ生成し、C-23位水酸化酵素であり、酵素機能が重複していることを明らかにした。また早期C-22位水酸化経路中間体はいずれもC-23位水酸化酵素の基質となると考えられたので、各中間体に対する基質特異性の検討を行った。その結果、従来基質とされた6-deoxoCTは非常に悪い基質であったのに対し、22-OH-4-en-3-one、22-OH-3-oneおよび3-epi-6-deoxoCTは良い基質となりk_<cat>/K_mは6-deoxoCTの60-120倍高いことが明らかとなった。以上より、CYP90C1とCYP90D1により22-OH-3-oneおよび3-epi-6-deoxoCTから直接6-deoxo3DTおよび6-deoxoTYへとそれぞれC-23位水酸化される新規生合成経路の存在を明らかにした。

油菜素内酯（BR）在植物生长和分化中发挥重要作用。生化研究表明膜结合细胞色素 P450 (P450) 酶参与 BR 生物合成和代谢途径的许多步骤，但其中许多 P450 酶的活性仍不清楚。本研究的目的是通过酶法阐明BR生物合成/代谢途径。我们在体外表达了负责BR生物合成/代谢的P450酶，并鉴定了其底物和代谢物的结构。先前的分析化学方法表明CYP90C1和CYP90D1分别是C-2羟化酶和C-3氧化酶，但尚未进行生化分析。因此，为了阐明CYP90C1和CYP90D1的酶功能，我们对这两种酶进行了生化分析。结果，CYP90C1和CYP90D1催化6-deoxoCT和卡斯特酮(CT)的C-23羟基化反应，分别生成6-deoxoTE和茶斯特酮(TE)，并且C-23羟化酶的功能被揭示多余的。此外，由于早期 C-22 羟基化途径的所有中间体都被认为是 C-23 羟化酶的底物，因此我们研究了每个中间体的底物特异性。结果，传统底物 6-deoxoCT 是非常差的底物，而 22-OH-4-en-3-one、22-OH-3-one 和 3-epi-6-deoxoCT 被发现是良好的底物底物和 k_<cat>/K_m 比 6-deoxoCT 高 60-120 倍。上述结果揭示了一条新的生物合成途径的存在，其中22-OH-3-one和3-epi-6-deoxoCT在C-23位直接被CYP90C1分别羟基化为6-deoxo3DT和6-deoxoTY我成功了。

项目成果

Arabidopsis CYP90B1 catalyzes the early C-22 hydroxylation of C_<27>, C_<28>, and C_<29> sterols

拟南芥 CYP90B1 催化 C_<27>、C_<28> 和 C_<29> 甾醇的早期 C-22 羟基化

• 发表时间: 2006
• 期刊: The Plant Journal 45
• 作者: Fujita;S.^#;Ohnishi;T.^#;Watanabe;B.;Yokota;T.;Takatsuto;S.;Fujioka;S.;Yoshida;S.;Sakata;K.;Mizutani;M.
• 通讯作者: M.

Erect leaves caused by brassinosteroid deficiency increase biomass production and grain yield in rice

• DOI: 10.1038/nbt1173
• 发表时间: 2006-01-01
• 期刊: NATURE BIOTECHNOLOGY
• 影响因子: 46.9
• 作者: Sakamoto, T;Morinaka, Y;Matsuoka, M
• 通讯作者: Matsuoka, M