複合酵素系によるイソフラボノイド型ファイトアレキシン生合成反応の分子生物学的解析

マメ科ファイトアレキシンに見られる5-デオキシイソフラボノイド構造は,不安定な中間体を効率的に利用する複数の酵素の緊密な協調作用により構築される.本研究ではクローニングした酵素遺伝子を異種細胞で発現させ,効率的な生合成反応の機構を分子レベルで検討することを目的とした.マメ科カンゾウより,5-デオキシ骨格の構築に関わるマメ科型のchalcone isomerase(CHI)および非マメ科型CHIを分離,精製するとともに,モデル植物ミヤコグサから両タイプのCHI cDNAをクローニングした.マメ科型CHIタンパク質がchalcone synthase(CHS),polyketide reductase(PKR)やイソフラボノイド系のシトクロムP450と直接相互作用している可能性があるので,これらの遺伝子を用い,yeast two-hybrid systemを構築している.今後カルコン生成・変換酵素タンパク群の協調作用に関わる因子の解明が期待される.一方P450の2-hydroxyisoflavanone synthase cDNAを発現した酵母ミクロソームとカンゾウ無細胞抽出液を用い,daidzeinではなく2,7,4'-trihydroxyisoflavanoneをメチル基の受容体とするformononetinの新生合成経路を証明し,またカンゾウのdaidzein 7-OMT(O-methyltransferase)cDNAはin vitro発現系で2,7,4'-trihydroxyisoflavanone 4'-OMT活性を持たないことを明らかにした.さらにアフィニティークロマトグラフィーを用いて4'-OMTの部分精製を行った.今後このタンパク質のcDNAのクローニングを行い,4'-OMTの本体と細胞内コンパートメントの関与について知見を得ることが可能と思われる.

マメ科ファイトアレキシンに見られる5-デオキシイソフラボノイド構造は,不安定な中間体を効率的に利用する複数の酵素の緊密な協調作用により構築される.本研究ではクローニングした酵素遺伝子を異種細胞で発現させ,効率的な生合成反応の機構を分子レベルで検討することを目的とした.マメ科カンゾウより,5-デオキシ骨格の構築に関わるマメ科型のchalcone isomerase(CHI)および非マメ科型CHIを分離,精製するとともに,モデル植物ミヤコグサから両タイプのCHI cDNAをクローニングした.マメ科型CHIタンパク質がchalcone synthase(CHS),polyketide reductase(PKR)やイソフラボノイド系のシトクロムP450と直接相互作用している可能性があるので,これらの遺伝子を用い,yeast two-hybrid systemを構築している.今後カルコン生成・変換酵素タンパク群の協調作用に関わる因子の解明が期待される.一方P450の2-hydroxyisoflavanone synthase cDNAを発現した酵母ミクロソームとカンゾウ無細胞抽出液を用い,daidzeinではなく2,7,4'-trihydroxyisoflavanoneをメチル基の受容体とするformononetinの新生合成経路を証明し,またカンゾウのdaidzein 7-OMT(O-methyltransferase)cDNAはin vitro発現系で2,7,4'-trihydroxyisoflavanone 4'-OMT活性を持たないことを明らかにした.さらにアフィニティークロマトグラフィーを用いて4'-OMTの部分精製を行った.今後このタンパク質のcDNAのクローニングを行い,4'-OMTの本体と細胞内コンパートメントの関与について知見を得ることが可能と思われる.