ベタシアニン合成系の解明

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代表的な植物色素の1つであるベタレイン色素は中心子目植物のみが有する色素であるが、未だにその生合成系についてはほとんど未解明であった。この研究において、酵素反応液中のcyclo-DOPA glucosideの検出試薬としてベタラミン酸を利用することにより、cyclo-DOPA glucosideを検出・定量する系を確立し、これを利用してcyclo-DOPAに対する配糖化酵素活性、すなわちUDP-glucose:cyclo-DOPA5-O-glucosyltransferase(cDOPA5GT)活性をオシロイバナから検出することに成功した。さらにベタシアニンを合成するオシロイバナとウモウゲイトウの花から配糖化酵素に保存されているアミノ酸配列をもとに配糖化酵素全長cDNAを網羅的にクローニングした。そしてこれらを大腸菌もしくは酵母のタンパク質発現系を用いてその酵素活性を調べることによって、cDOPA5GT酵素活性をコードしているcDNAを得ることに成功し、その組換え酵素における生化学的性質を明らかにした。また、ベタレイン色素合成に関わる酵素であるDOPA 4,5-dioxygenase(DOD)について、それに対するcDNAは2004年にマツバボタンからクローニングされたが、その酵素活性は試験管内では検出されていなかった。そこで、オシロイバナから、DOD cDNAをクローニングし、酵母ならびに大腸菌における発現性ベクターに導入してタンパク質を合成させ、測定条件を詳細に検討することにより、初めてDOD酵素活性を検出することに成功し、その酵素学的な性質を明らかにすることで、ベタレイン色素がDOPAを前駆体として合成される直接的な生化学的証拠を示した。