ミヤコグサのベツリン酸輸送体の同定とトリテルペノイド増産への応用

百脉根中桦木酸转运蛋白的鉴定及其在提高三萜类化合物产量中的应用

• 批准号: 19J10245
• 负责人: 鈴木 隼人
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J10245/
• 关键词: マメ科; ミヤコグサ; 植物特化代謝; トリテルペン; 代謝工学; 生合成; 転写制御因子; 輸送

マメ科モデル植物であるミヤコグサは多量かつ構造的に多様なトリテルペノイド（植物特化代謝産物の一群）を生産する。水耕栽培（土を使わず、栄養溶液のみで栽培する手法）により育てたミヤコグサは胚軸から根にかけて、糖尿病治療薬の医薬品原料としても期待される有用トリテルペノイド、ベツリン酸を多く蓄積する。本研究では、分子生物学的並びに分析化学的手法を用いて、水耕栽培条件下でどのような遺伝子が働くことで多量のベツリン酸の蓄積を可能にしているか明らかにし、代謝改変によるベツリン酸増産を目指した。初年度の研究において、ミヤコグサが通気組織特異的にベツリン酸を蓄積すること、ならびに通気組織において生合成遺伝子群と複数の転写因子や輸送体遺伝子の発現が有意に上昇することを明らかにした。当該年度は２つの転写因子をそれぞれ単独で過剰発現するミヤコグサ毛状根系統を作出することで、ソヤサポニン生合成酵素遺伝子群の発現にほとんど影響を与えず、ベツリン酸生合成酵素遺伝子群の発現を特異的に活性化することを見出した。それらの毛状根系統はGFP遺伝子のみを導入したコントロール系統に比べて４倍以上のベツリン酸を蓄積していた。加えて、得られた毛状根のトランスクリプトーム解析を実施し、当該転写因子過剰発現系統ではベツリン酸生合成遺伝子群と共に複数の輸送体遺伝子が有意に発現上昇することを確認した。以上のように、新たに単離した転写因子がミヤコグサ毛状根におけるベツリン酸生産量の向上に利用できることが示された。また、水耕栽培において発現が誘導される輸送体遺伝子が当該転写因子の過剰発現により発現上昇することが確認され、当該輸送体がベツリン酸代謝に関わる可能性が改めて示唆された。

A variety of plant products (a group of plant-specific metabolites) are produced in a variety of structures. Hydroponic culture (soil culture, nutrient solution culture) is expected to provide a useful medium for the accumulation of acid in the culture medium and in the roots of medicinal products for diabetes treatment. This study is based on molecular biology and analytical chemistry methods. Under hydroponic culture conditions, the accumulation of multi-acid may be affected by metabolic changes. In the first year of this study, the expression of genes, complex genes, and transporter genes in the tissue of the cell was increased intentionally due to the accumulation of genes in the tissue of the cell. When the year 2010 was over, the factors that affected the development of Hairy Root System (HRS) and the activity of HRS in the development of HRS in response to HRS. In addition, the hairy root system has more than 4 times the accumulation of GFP gene in the system. The analysis of hairy roots was performed, and it was confirmed that when the factor was detected in the system, the acid was generated into a genetic subgroup, and a plurality of carrier genes were intentionally detected. The above factors are new to acid production. In hydroponic culture, the expression of a transporter gene is induced. When the expression of the gene is increased, the probability that the transporter is involved in acid metabolism is confirmed.

项目成果

Comparative analysis of CYP716A subfamily enzymes for the heterologous production of C-28 oxidized triterpenoids in transgenic yeast, The 14th International Meeting on Biosynthesis

转基因酵母中异源生产 C-28 氧化三萜的 CYP716A 亚家族酶的比较分析，第 14 届国际生物合成会议

• 发表时间: 2019
• 作者: Hayato Suzuki;Ery O. Fukushima;Naoyuki Umemoto;Kiyoshi Ohyama;Hikaru Seki;and Toshiya Muranaka
• 通讯作者: and Toshiya Muranaka

ミヤコグサのベツリン酸生合成を制御するbHLH型転写因子の同定

百脉中控制桦木酸生物合成的bHLH型转录因子的鉴定

• 发表时间: 2020
• 作者: 鈴木隼人;高橋宏和;福島エリオデット;關光;中園幹夫;村中俊哉
• 通讯作者: 村中俊哉

ミヤコグサのトリテルペンプロファイルおよび植物体におけるCYP716A51とLjCYP93E1酵素遺伝子機能の解析

百脉根三萜谱及植物CYP716A51和LjCYP93E1酶基因功能分析

• 发表时间: 2020
• 作者: 鈴木隼人;福島エリオデット;清水裕子;關光;藤澤由紀子;石本政男;刑部敬史;刑部祐里子;村中俊哉
• 通讯作者: 村中俊哉

村中研究室 大阪大学大学院 工学研究科 生命先端工学専攻

大阪大学大学院工学研究科尖端生物技术系村中实验室

水耕栽培ミヤコグサのベツリン酸過剰生産・蓄積機構の解明に向けた研究

旨在阐明水培莲花中桦木酸过量产生和积累机制的研究

• 发表时间: 2019
• 作者: 鈴木隼人;福島エリオデット;關光;村中俊哉;鈴木隼人
• 通讯作者: 鈴木隼人