炭素骨格標識法を基軸としたホルボールエステル類生合成経路の解明

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本研究の目的はトウダイグサ科植物の生産するホルボールエステル類の生体内合成経路を明らかにすることである。ホルボールエステル類は強力な発がん活性，抗腫瘍活性や抗ウイルス活性など様々な生理活性を持つことが知られ，ホルボールエステル類に共通するチグリアン骨格の形成酵素遺伝子を明らかとすれば，有用ホルボールエステル類の発酵生産などにつながる。本研究の特色は生合成遺伝子の迅速かつ精確な機能解析法, すなわち酵素合成法と安定同位体標識化・NMR分析を組み合わせた手法にあり，チグリアン骨格形成酵素の探索に取り組んだ。本年度はまずチグリアン骨格形成酵素遺伝子候補の選出を行った。ホルボールエステル類生産植物ナンヨウアブラギリ（Jatropha curcas）を栽培し遺伝子情報ソース・遺伝子のクローニング材料とした。次世代シークエンサーにより取得した葉の発現遺伝子データ（RNAseqデータ）・公開されているゲノムやRNAseqデータをもとに候補遺伝子を探索した。3つの既知植物テルペン環化酵素配列をもとに相同性検索を行い54候補を得た。54候補に潰え系統樹解析を行い，機能の予測を行った。さらにRNAseqデータなどから発現している候補遺伝子の絞り込みを行った。その結果, 8つの候補遺伝子が発現していることが示唆された。これらについてcDNAライブラリーからクローニングを行い，機能解析を行った。現在うち1つに関しては機能解析が終了した。組換え酵素を作製し酵素生成物を機器分析したところ, ent-kaurene合成酵素（KS）遺伝子であることが明らかとなった。KSは植物ホルモンジベレリンの生合成に関与する酵素である。目的の酵素遺伝子ではなかったが，ナンヨウアブラギリはバイオ燃料原料として期待されている植物でもあり，収量への関与が予想されるジベレリンの生合成に関与する遺伝子を明らかにすることができた。現在, 他の候補に関しても解析を進めている。