Elucidation of the mechanism for antitumor lignan biosynthesis based on integrated genome analysis

基于整合基因组分析阐明抗肿瘤木脂素生物合成机制

• 批准号: 22H02406
• 负责人: 梅澤 俊明
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02406/
• 关键词: リグナン; ポドフィロトキシン; 統合ゲノム解析; 発現遺伝子解析; 代謝物解析

ポドフィロトキシンは、ヒノキ科樹木やメギ科・セリ科の多年草が産生する抗腫瘍性リグナンであり、抗がん薬の生産原料として用いられている重要化合物である。近年研究代表者らは、ポドフィロトキシンの生合成経路が植物種により異なり、それぞれ独自に収斂進化してきたことを明らかにした。しかし、その代謝統御機構の全貌解明には至っておらず、昨今急速に進歩している統合ゲノム解析に基づくこれらの並行経路の統御機構の総合的解明が必須となっている。本研究では、ポドフィロトキシン産生植物につき、ゲノム情報解析、発現遺伝子網羅解析、代謝物解析を進め、これらの情報を統合的に解析することによりポドフィロトキシン生合成並行経路統御系の独自性と共通性を含めた統御の全体像の解明を進める。本年度は、まず、標的植物のスパシオテンポラルな遺伝子発現網羅解析データ取得に関する実験を進めた。さらに、標的植物につき異なる生育時期と組織から二次代謝産物を溶媒抽出し、ポドフィロトキシン生合成前駆体を中心にリグナンのスパシオテンポラルな検出を行った。また、各種植物ゲノム上のリグナン生合成系遺伝子の探索とリグナン生合成全体像の解明にむけて、未同定のポドフィロトキシン生合成系遺伝子を取得し、その組換え酵素を用いた機能解析を進めた。特に、ポドフィロトキシン生合成における鍵段階の一つであるテトラリン環形成酵素の機能解析とポドフィロトキシンのメトキシ基形成に関わるメチル基転移酵素の機能解析を通じ、ポドフィロトキシン生合成系が各種植物で収斂進化するとともに、各酵素のスーパーファミリー内で、同じ機能を持った酵素が各種植物に於いて平行進化していることを示した。

ポ ド フ ィ ロ ト キ シ ン は, ヒ ノ キ family trees や メ ギ rico セ リ secco の years が producing す る resistance swollen sores sex リ グ ナ ン で あ り, resisting が ん 薬 の raw material と し て in い ら れ て い る important compounds で あ る. In recent years, research representatives ら は, ポ ド フ ィ ロ ト キ シ ン の biosynthesis 経 road が plants に よ り different な り, そ れ ぞ れ に alone 収 folding of the evolutionary し て き た こ と を Ming ら か に し た. し か し, そ の metabolic governing institutions の whole interpret に は to っ て お ら ず, yesterday today に rapidly into step し て い る integration ゲ ノ ム parsing に base づ く こ れ ら parallel 経 の way の governing institutions の 総 or interpret が must と な っ て い る. This study で は, ポ ド フ ィ ロ ト キ シ ン produce plant に つ き, ゲ ノ ム intelligence, 発 now but 伝 snare parse, analytical を into め metabolites, こ れ ら の intelligence を integrative に parsing す る こ と に よ り ポ ド フ ィ ロ ト キ シ ン biosynthesis parallel 経 の way governing department alone sex と convergence を containing め た governing の all like の interpret を into め る. This year は, ま ず, underlying plant の ス パ シ オ テ ン ポ ラ ル な heritage 伝 発 son is now a net analytical デ ー タ obtain に masato す る be 験 を into め た. さ ら に, underlying plant に つ き different な る と organization reproductive period か ら secondary metabolites を solvent extraction し, ポ ド フ ィ ロ ト キ シ ン biosynthesis former 駆 body を center に リ グ ナ ン の ス パ シ オ テ ン ポ ラ ル な 検 を row っ た. On ま た, all kinds of plant ゲ ノ ム の リ グ ナ ン GeChengXi but 伝 son の explore と リ グ ナ ン biosynthesis all like の interpret に む け て, not with の ポ ド フ ィ ロ ト キ シ ン raw GeChengXi heritage 伝 child obtain を し, そ の group in を え enzyme with い た function analytical を into め た. に, ポ ド フ ィ ロ ト キ シ ン biosynthesis に お け る key Duan Jie の a つ で あ る テ ト ラ リ ン の ring forming enzyme function analytical と ポ ド フ ィ ロ ト キ シ ン の メ ト キ シ base forming に masato わ る メ チ ル moving base planning function of enzyme の parsing を じ, ポ ド フ ィ ロ ト キ シ ン raw GeChengXi が plants で す 収 gathered evolution る と と も に, various enzymes の ス ー パ ー フ ァ ミ リ ー で inside, with じ function を っ た enzyme が various plants に in い て parallel evolution し て い る こ と を shown し た.

项目成果

インドネシア国家研究イノベーション庁(インドネシア)

印度尼西亚国家研究与创新局（印度尼西亚）

ベニバナ由来のmatairesinol O-methyltransferaseの機能解析

红花马泰尔醇O-甲基转移酶的功能分析

• 发表时间: 2023
• 作者: 小林慶亮;三上文三;陶山莉菜乃;山村 正臣;梅澤俊明
• 通讯作者: 梅澤俊明

Two O-methyltransferases from Phylogenetically Unrelated Cow Parsley (Anthriscus sylvestris) and Hinoki-asunaro (Thujopsis dolabrata var. hondae) as a Signature of Lineage-specific Evolution in Lignan Biosynthesis

来自系统发育无关的牛欧芹 (Anthriscus sylvestris) 和 Hinoki-asunaro (Thujopsis dolabrata var. hondae) 的两种 O-甲基转移酶作为木脂素生物合成中谱系特异性进化的标志

• DOI: 10.1093/pcp/pcac164
• 发表时间: 2023
• 期刊: Plant and Cell Physiology
• 影响因子: 4.9
• 作者: Masaomi Yamamura;Masato Kumatani;Akira Shiraishi;Yu Matsuura;Keisuke Kobayashi;Ayano Suzuki;Atsushi Kawamura;Honoo Satake;Safendrri Komara Ragamustari;Shiro Suzuki;Hideyuki Suzuki;Daisuke Shibata;Shingo Kawai;Eiichiro Ono;Toshiaki Umezawa
• 通讯作者: Toshiaki Umezawa

リグニン、リグナン及び関連化合物の生成と分解

木质素、木脂素及相关化合物的生产和分解

• 发表时间: 2023
• 作者: 小林慶亮;三上文三;陶山莉菜乃;山村 正臣;梅澤俊明;梅澤俊明
• 通讯作者: 梅澤俊明

シャクを用いたリグナン生合成研究

利用鲨鱼进行木脂素生物合成研究

• 发表时间: 2023
• 作者: 小林慶亮;三上文三;陶山莉菜乃;山村 正臣;梅澤俊明;梅澤俊明;山村正臣
• 通讯作者: 山村正臣