植物細胞壁ペクチン生合成糖転移酵素の同定とペクチンの機能解明

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植物細胞壁の主要成分のペクチンは、植物の生育に欠かせない多糖で、非常に複雑な構造をしている。その生合成には約30の糖転移酵素が関わると考えられている。しかし、ほとんどの糖転移酵素遺伝子が未同定なままで、ペクチンの機能解析も進んでいない。本研究では、ペクチンの構成多糖、ラムノガラクツロナンI（RG-I）およびラムノガラクツロナンII（RG-II）生合成に関わる糖転移酵素（ペクチンRG-I主鎖生合成ガラクツロン酸転移酵素、ペクチンRG-I側鎖生合成ガラクトース転移酵素、ペクチンRG-II側鎖アピオース転移酵素、ペクチンRG-II側鎖Kdo転移酵素など）に焦点を当て、それらの遺伝子を同定することを第一の目的とする。遺伝子同定した糖転移酵素について、遺伝子発現抑制変異体の解析によりペクチンの機能解明を行うこと目指す。2020年度は、このうち1つの酵素を対象に研究し、以下の成果を得た。ペクチンRG-I主鎖生合成ガラクツロン酸転移酵素の遺伝子を同定した。MUCI70という種子保護多糖の合成に関わることがわかっていた遺伝子があり、糖転移酵素様のアミノ酸配列を持っていること、既知のガラクツロン酸転移酵素に若干の相同性が見られたことから、この遺伝子に着目した。この遺伝子がコードするタンパク質を哺乳動物細胞HEK293F細胞にて発現させ、本酵素活性を検出した。この遺伝子は、当研究室が以前に同定したもう一つのRG-I主鎖生合成に関わるラムノース転移酵素と共発現していた。新規の糖転移酵素ファミリーに属するものであった。現在、この酵素の生化学的解析や他の糖転移酵素とのアミノ酸配列比較解析、他の糖転移酵素との共発現解析などを詳細に進め、ペクチンRG-I生合成における役割を明らかにする実験を行なっている。