Functional genomics for the biosynthesis of highly-oxygenated steroidal compounds in plants

植物中高氧甾族化合物生物合成的功能基因组学

• 批准号: 17F17749
• 负责人: 齊藤 和季
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-07-26 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17F17749/
• 关键词: 生合成; 植物二次代謝産物; 薬用植物; アシュワガンダ; フィザリン

本研究では、生薬の「酸漿根（さんしょうこん）」としても使われているナス科ホオヅキPhysalis alkekengiに含まれる高度に酸化されたステロイドであり、抗感染症、抗がん、抗アレルギー作用を有するフィザリン類と、その生合成前駆体とも考えられるインドの伝統薬用植物アシュワガンダWithania somniferaに含まれるウィザノリド類の生合成遺伝子と生合成経路をゲノム機能科学的手法により同定を試みた。フィザリン類を豊富に含むPhysalis alkekengiと、フィザリン類は含まずその生合成前駆体しか含まないP. pervianaのトランスクリプトーム解析から、ブラシノライドやステロイドアルカロイド生合成に関与する遺伝子のホモローグ(24ISOと命名)を同定した。そこでこの24ISO遺伝子をベンサミアナタバコと酵母を宿主として異種発現し、24-メチレンコレステロールから24-メチルデスモステロールへの変換（24位二重結合の異性化）を確認した。さらに、ウィザノリド類を主要な薬効成分として蓄積する薬用植物アシュワガンダにおいて24ISO遺伝子の発現を抑制したところ、生合成中間体である24-メチルデスモステロールと主要最終産物のウィザフェリンAの蓄積が著しく低下した。この結果から、この遺伝子がウィザノリド類生合成に重要な役割を果たしていることが示された。今回の発見は長年その詳細が不明であったウィザノリド類生合成のメカニズムや制御の解明に新しい道を拓くものである。またアシュワガンダは、アーユルベーダ生薬として健康長寿に極めて有効であるとされ、現代的な研究からも抗炎症作用による慢性病の改善やアルツハイマー病に伴う病斑を快復する効果が報告されている。本研究成果により、ウィザノリド類の合成生物学や代謝ゲノムエンジニアリングが大きく進展すると期待できる。

In this study, the effect of Physalis alkengi on anti-infection, anti-infection and anti-infection was studied. The biosynthetic precursor and the biosynthetic pathway of the plant Withania somnifera contain the biosynthetic precursor and the biosynthetic pathway of the plant. The first class contains Physalis alkengi, the second class contains P. Perviana's list of names is identical to the list of names (24ISO) associated with the list of names. The 24-bit isozyme sequence was identified as heterogeneic, 24-bit isozyme sequence was identified as heterogeneic, and 24-bit isozyme sequence was identified as heterogeneic. In addition, the accumulation of the main components and the production of the main final products of the synthesis of synthetic intermediates are suppressed. The results of this study are as follows: This year's development has been unclear for many years. The results of modern research on anti-inflammatory effects, improvement of chronic diseases, rapid recovery of disease associated with lesions, are reported. The results of this study are expected to be useful in the development of synthetic biology metabolism.

项目成果

Carlsberg Research Laboratory(デンマーク)

嘉士伯研究实验室（丹麦）

A novel gene in C28-isoprenoid biosynthesis in Solanaceae

茄科C28-类异戊二烯生物合成新基因

• 发表时间: 2017
• 作者: Eva Knoch;Satoko Sugawara;Tetsuya Mori;Christian Peter Poulsen;Atsushi Fukushima;Naoyuki Umemoto;Kazuki Saito
• 通讯作者: Kazuki Saito