Elucidation of mechanisms for transport and storage of hydrophobic metabolites in plant cells toward establishment of a polymer factory cell system

阐明植物细胞中疏水代谢物的运输和储存机制,以建立聚合物工厂细胞系统

基本信息

  • 批准号:
    20H02909
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 10.9万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2020-04-01 至 2023-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

脂肪顆粒(LD)やゴム粒子(RP)などの脂質一重層で形成されるオルガネラは、疎水性化合物を隔離的に貯蔵することから、それらのオルガネラの膜上に種々の外来酵素を配置することで、反応生成物を膜内部へ蓄積させる代謝工学系の構築が可能となると考えられる。しかし、LDやRPへのタンパク質移行機構はほとんど未解明であった。本研究では、「(1)脂質一重層オルガネラ膜への移行に必要なタンパク質モチーフと制御機構の解明」し、その機構を応用することで「(2)脂質一重層オルガネラ膜への外来酵素導入による有用疎水性化合物生産系の構築」を行うことを目標としている。2020年度は、上記(1)に関する研究課題として、「課題1 LD膜移行タンパク質の同定」と「課題2. 無細胞タンパク質発現系を利用したLDへのタンパク質導入系の開発」を並行して研究を行なった。パラゴムノキのRPの膜には、SRPPと呼ばれる機能未知のタンパク質が高蓄積している。また、SRPPと類似配列を有するREFも同様に高蓄積している。一方、植物由来のLD膜タンパク質には、SRPPと配列類似性を示すLDAPやMLDPと呼ばれるタンパク質が高蓄積している。そこで、これらの脂質一重層オルガネラ間に共通した膜タンパク質移行機構が存在することを予想し、本研究ではまず、SRPP、REF、LDAP、MLDPを解析対象とすることとした。まず、LDへのタンパク質移行を解析するための手法として、植物細胞よりLDを精製し、それを無細胞タンパク質合成系に添加することで、翻訳・折り畳みと共役させながら外来タンパク質を導入する系を開発した。このアッセイ系において、GFPタンパク質はLDへほとんど導入されなかったが、LDAP/MLDPを融合させたGFPは明確にLD膜上に導入されたため、この評価系が次年度以降の研究計画に適用可能であることが示された。
Fat particles (LD) and particles (RP) form a lipid layer, which is isolated from aqueous compounds, and are stored in the membrane. Foreign enzymes are deployed on the membrane of lipid particles, and anti-lipid products are accumulated in the membrane.しかし、LDやRPへのタンパク质移行机构はほとんど未解明であった。This study aims at: (1) understanding the essential factors for the migration of lipid monolayer membrane and the mechanisms for its regulation; and (2) constructing a production system for aqueous compounds by introducing foreign enzymes into lipid monolayer membrane. In 2020, the above (1) related research topics were discussed."Topic 1 LD film migration and quality identification" and "Topic 2." Parallel research is being carried out on the development of cell-free plasmid discovery systems and plasmid introduction systems in LD." The function of RP and SRPP is unknown, and the quality of RP is high. The SRPP is similar to the REF. On the one hand, the plant origin of LD film quality, SRPP, alignment similarity, LDAP, MLDP, call quality, high accumulation, This study was conducted to analyze the relationship between SRPP, REF, LDAP and MLDP. The method of analyzing the transition of LD and LD, the purification of LD in plant cells, the addition of cell-free plasma-synthesizing system, and the development of system for introducing foreign substances. This is the first time that we've seen this.

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A conserved strategy of chalcone isomerase-like protein to rectify promiscuous chalcone synthase specificity
  • DOI:
    10.1038/s41467-020-14558-9
  • 发表时间:
    2020-02-13
  • 期刊:
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Waki, Toshiyuki;Mameda, Ryo;Nakayama, Toru
  • 通讯作者:
    Nakayama, Toru
Managing enzyme promiscuity in plant specialized metabolism: A lesson from flavonoid biosynthesis
  • DOI:
    10.1002/bies.202000164
  • 发表时间:
    2020-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Toshiyuki Waki;Seiji Takahashi;T. Nakayama
  • 通讯作者:
    Toshiyuki Waki;Seiji Takahashi;T. Nakayama
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    小段篤史;植田和光;高橋 征司
  • 通讯作者:
    高橋 征司
In vitro synthesis of natural rubber by recombinant enzymes introduced on rubber particles
橡胶颗粒上引入重组酶体外合成天然橡胶
  • DOI:
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    飯塚 恭平;石井 義孝;桐村 光太郎;Seiji Takahashi
  • 通讯作者:
    Seiji Takahashi
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    2022
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