炭素骨格標識法を基軸としたホルボールエステル類生合成経路の解明

基于碳骨架标记法阐明佛波酯生物合成途径

基本信息

批准号：
14J04669
负责人：
嶋根真奈美
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的はトウダイグサ科植物の生産するホルボールエステル類の生体内合成経路を明らかにすることである。ホルボールエステル類は強力な発がん活性，抗腫瘍活性や抗ウイルス活性など様々な生理活性を持つことが知られ，ホルボールエステル類に共通するチグリアン骨格の形成酵素遺伝子を明らかとすれば，有用ホルボールエステル類の発酵生産などにつながる。本研究の特色は生合成遺伝子の迅速かつ精確な機能解析法, すなわち酵素合成法と安定同位体標識化・NMR分析を組み合わせた手法にあり，チグリアン骨格形成酵素の探索に取り組んだ。本年度はまずチグリアン骨格形成酵素遺伝子候補の選出を行った。ホルボールエステル類生産植物ナンヨウアブラギリ（Jatropha curcas）を栽培し遺伝子情報ソース・遺伝子のクローニング材料とした。次世代シークエンサーにより取得した葉の発現遺伝子データ（RNAseqデータ）・公開されているゲノムやRNAseqデータをもとに候補遺伝子を探索した。3つの既知植物テルペン環化酵素配列をもとに相同性検索を行い54候補を得た。54候補に潰え系統樹解析を行い，機能の予測を行った。さらにRNAseqデータなどから発現している候補遺伝子の絞り込みを行った。その結果, 8つの候補遺伝子が発現していることが示唆された。これらについてcDNAライブラリーからクローニングを行い，機能解析を行った。現在うち1つに関しては機能解析が終了した。組換え酵素を作製し酵素生成物を機器分析したところ, ent-kaurene合成酵素（KS）遺伝子であることが明らかとなった。KSは植物ホルモンジベレリンの生合成に関与する酵素である。目的の酵素遺伝子ではなかったが，ナンヨウアブラギリはバイオ燃料原料として期待されている植物でもあり，収量への関与が予想されるジベレリンの生合成に関与する遺伝子を明らかにすることができた。現在, 他の候補に関しても解析を進めている。

本研究的目的是阐明大戟科植物产生的佛波酯的生物合成途径。已知佛波酯具有多种生理活性，包括强致癌、抗肿瘤和抗病毒活性，如果鉴定出佛波酯共有的tigrian骨架形成酶的基因，则将有可能鉴定有用的佛波酯。这导致球酯的发酵生产。本研究的一大特点是快速、准确的生物合成基因功能分析方法，该方法结合了酶合成、稳定同位素标记和核磁共振分析，用于寻找老虎骨架形成酶。今年，我们首先筛选了虎鲸骨骼形成酶候选基因。培育产生佛波酯的植物麻风树，并将其用作遗传信息源和基因克隆材料。我们根据使用下一代测序仪获得的叶表达基因数据（RNAseq 数据）以及公开的基因组和 RNAseq 数据来搜索候选基因。基于3个已知植物萜环化酶序列进行同源性搜索，获得54个候选序列。对 54 个候选者进行了系统发育树分析，并预测了它们的功能。此外，我们还缩小了使用 RNAseq 数据表达的候选基因的范围。结果表明有八个候选基因被表达。这些是从 cDNA 文库中克隆并进行功能分析的。其中之一的功能分析现已完成。在生产重组酶并对酶产物进行仪器分析后，发现它是对映贝壳杉烯合酶（KS）基因。 KS 是一种参与植物激素赤霉素生物合成的酶。尽管这不是我们感兴趣的酶基因，但我们能够鉴定出参与赤霉素生物合成的基因，预计该基因将在产量中发挥作用，因为赤霉素是一种预计将用作原料的植物。生物燃料的材料。我们目前也在分析其他候选人。