ハナビシソウ形質転換細胞を用いた代謝ネットワークの解析

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究では生合成遺伝子導入に伴って発生した代謝多様化、代謝系の進化を評価し、外来遺伝子の導入に伴う代謝系の進化モデルを検証すること、そのモデルを利用して遺伝子の単離同定を行うことを目指した。In vivoにおいて外来遺伝子の導入に伴い代謝経路の進化が見られるという報告は未だ無いため、これを検証することは代謝系の進化を考える上で重要と考えられた。そこで、このモデルに従ってSMT導入細胞より遺伝子を単離し、同細胞の遺伝子発現と代謝変動の相関を解析して、代謝の多様性の分子基盤に関しての知見を得ることを試みた。また、代謝系の遮断によって同様の代謝進化が見られる可能性についても検証することを試みた。上記の進化モデルに従いSMT導入細胞よりハナビシソウprotopine-6-hydroxylase活性を持つ配列を単離した。同酵素はprotopine,allocryptopineの双方をよい基質とすること、protopine型アルカロイド13-oxoprotopine,corycavineなども基質とすることを明らかとした。これらの結果はイソキノリンアルカロイド生合成系の可塑性モデルの妥当性を示唆していた。なお、代謝系の遮断による代謝進化については確立した細胞系が不安定であったため、詳細な解析に至らなかった。安定した代謝系の遮断は今後の課題である。本研究は外来遺伝子の導入により二次代謝産物が多様化すること、その現象に内在生合成遺伝子の発現量の変動が寄与していることを明らかとし、代謝系の進化モデルを示唆した。同モデルに基づいた遺伝子の単離同定およびその酵素学的性質の解析により、内在の酵素が代謝系を多様化させる可能性を示した。本研究は植物二次代謝における代謝進化の分子レベルでの解明に寄与し、培養細胞が持つ新しい有用物質生産の基盤として有用であることを示していた。