植物生理活性短鎖アルデヒド生成制御系の解明とその生物工学的利用

植物生物活性短链醛生产控制系统的阐明及其生物技术应用

基本信息

批准号：
11760069
负责人：
松井健二
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Yamaguchi University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では植物オキシリピン、特に炭素数6あるいは9の短鎖アルデヒド類生成系に着目し、その生合成活性化機構を生化学的、及び遺伝学的に解明しようと試みた。この間の成果は以下の通りである。まず、トマト果実、及びキュウリ胚軸よりそれぞれ脂肪酸ヒドロペルオキシド(HPO)を開裂して短鎖アルデヒドを生成する酵素、脂肪酸ヒドロペルオキシドリアーゼ(HPL)遺伝子を単離し、その構造を明らかにするとともに大腸菌発現系を確立しその酵素学的性質を決定した。その結果、トマト果実HPLは13-HPO特異的であったが、キュウリ胚軸HPLは13-HPO、9-HPOともに活性を示した。このキュウリ胚軸HPLはその配列がアレンオキシドシンターゼ(AOS)と類似しており、HPLとAOSの反応機構の類似性が示唆できた。一方、シロイヌナズナでHPL遺伝子を過剰発現、あるいはアンチセンス抑制し、それぞれの短鎖アルデヒド生成量を比較するとともに、これら組み換え体の種々の生物学的ストレスに対する抵抗性を評価した。その結果、シロイヌナズナにおいて短鎖アルデヒド生成系が環境との化学生態学的相互作用確立において重要な役割を担っていることを明らかにした(投稿準備中)。更に、シロイヌナズナゲノムデータベースを検索し、5種の脂質加水分解酵素ホモログを見出し、それぞれをクローニングし、大腸菌での発現系を確立した。これについては現在更に活性を有した組み換えタンパク質の発現系の確立を目指している。また、これらホモログ遺伝子についてはT-DNAノックアウト株のスクリーニングを進め、そのうち2種について単離に成功した。そのひとつはアルデヒド生成能が野生種の3分の1程度に低下しており、この遺伝子が短鎖アルデヒド生成系に関与している可能性を示した(投稿準備中)。

这项研究的重点是植物奥甲胺，尤其是碳6或9产生的短链醛，并试图阐明生物合成激活的生化和遗传机制。这一时期的结果如下：首先，将脂肪酸氢过氧化物裂解酶（HPL）基因（一种裂解脂肪酸氢过氧化物（HPO）产生短链醛的酶，是从番茄果实和黄瓜下丙基及其结构及其结构揭示的，并确定了ensem的表达，并确定了糖的效果。结果，番茄果HPL为13-HPO特异性，而黄瓜下胚轴HPL在13-HPO和9-HPO中均表现出活性。该黄瓜下胚基HPL的序列与Allene氧化物合酶（AOS）的序列相似，表明HPL和AOS反应机理之间的相似性。另一方面，HPL基因过表达或抑制拟南芥的反义，并比较了产生的短链醛的量，并评估了这些重组对各种生物胁迫的耐药性。结果，据透露，短链醛生成系统在与拟南芥环境建立化学生态相互作用方面起着重要作用（准备发布）。此外，搜索了拟南芥基因组数据库以找到五个脂质水解酶同源物，并克隆每个脂质水解酶同源物，以在大肠杆菌中建立一个表达系统。在这方面，我们目前的目标是为更活跃的重组蛋白建立一个表达系统。此外，对于这些同源基因，我们开始筛选T-DNA敲除菌株，其中两个成功地分离出来。其中之一表明，醛的生产能力已降低到野生物种的三分之一，这表明该基因参与短链醛生产系统（以准备发布）。