代謝改変を指向したアリストロキア酸生合成の鍵酵素の同定

马兜铃酸生物合成关键酶的鉴定旨在代谢修饰

• 批准号: 22K06680
• 负责人: 寺坂 和祥
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Nagoya City University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K06680/
• 关键词: アルカロイド; 生合成; アリストロキア酸; 薬用植物; 代謝改変

アリストロキア酸は、ウマノスズクサ科植物に含有されるアルカロイドである。アリストロキア酸が含まれる薬用植物(生薬)を摂取することで、アリストロキア酸がヒトの腎臓に集積し、腎毒性により健康被害を発生させることが知られている。したがって、アリストロキア酸を含む植物での含量の低減もしくは除去ができれば、より安全性の高い薬用植物となる。現在までに、植物中にアリストロキア酸の存在や含量、生合成経路の推定は行われてきたが、生合成酵素の同定には至っていない。本研究では、薬用植物の利用拡大のための戦略の一つとして、植物におけるアリストロキア酸の生合成のステップを明らかにし、鍵となる分子を同定することを目的としている。また、アリストロキア酸含量を低減し、有用化合物生産へと転換した植物の創出に向けた基盤技術を開発することも目指している。本年度は、網羅的遺伝子解析によるアリストロキア酸生合成酵素候補遺伝子の取得を行うため、ウマノスズクサ植物体からRNA-seqデータを取得した。その際、これまでのRNA-seqデータより精度を向上させるため、複数の植物体から得たRNAを用いた。さらに、近縁植物のゲノム情報を利用することで、より精度の高いアセンブリーデータを得た。一方、これまでにウマノスズクサから単離していたメチル化酵素遺伝子の機能解析を進め、アリストロキア酸生合成経路の化合物に対する基質特異性を解析した。さらに、ウマノスズクサ形質転換系の構築の基盤として、培養細胞の誘導を試み、誘導に適切な植物組織や条件に関する情報を得た。

马兜铃酸是一种存在于天南星科植物中的生物碱。众所周知，当摄入含有马兜铃酸的药用植物（草药）时，马兜铃酸会积聚在人体肾脏中，因肾毒性而对健康造成损害。因此，如果能够降低或去除植物中含有马兜铃酸的含量，所得的药用植物就会更加安全。迄今为止，人们已经估计了植物中马兜铃酸的存在和含量以及生物合成途径，但尚未鉴定出生物合成酶。本研究的目的是阐明植物中马兜铃酸生物合成的步骤，并确定关键分子，作为扩大药用植物用途的策略之一。我们还致力于开发基础技术来降低马兜铃酸的含量，并创造可用于生产有用化合物的植物。今年，为了通过综合遗传分析获得马兜铃酸生物合成酶的候选基因，我们获得了马兜铃植物的RNA-seq数据。为了提高之前 RNA-seq 数据的准确性，我们使用了从多种植物中获得的 RNA。此外，通过使用密切相关植物的基因组信息，他们能够获得更准确的组装数据。另一方面，我们对先前从日本木香中分离的甲基转移酶基因进行了功能分析，并分析了其对马兜铃酸生物合成途径中化合物的底物特异性。此外，作为构建樱桃转化系统的基础，我们尝试诱导培养细胞，并获得了适合诱导的植物组织和条件的信息。