植物のクマリン特異的プレニル基転移酵素ファミリーの開拓と触媒機能の高次制御

植物香豆素特异性异戊二烯基转移酶家族的开发及催化功能的高阶调控

• 批准号: 13J04235
• 负责人: 棟方 涼介
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J04235/
• 关键词: プレニル基転移酵素; クマリン; フラノクマリン; アシタバ; グレープフルーツ; パースニップ; イチジク; クマリン類; フラノクマリン類; レモン; パセリ

これまでの研究で得られていたセリ科アシタバ由来のクマリン基質O-プレニル基転移酵素遺伝子（AkPT1）について、詳細な酵素機能解析を行った。その結果、AkPT1は非常に小さいKm値を有すること、基質特異性が高くクマリンの一部の誘導体のみ基質として認識すること、ならびに広いpHで高い活性を保持することなどを明らかとした。また細胞内局在の解析では、AkPT1のN末端領域がプラスチド移行シグナルとして機能することを示した。さらに、昨年度文部科学省支援事業「植物科学グローバルトップ教育推進プログラム」の支援の下で作製したミカン科グレープフルーツ外果皮のRNA-seqデータを基に、新たにO-PT遺伝子CpPTを見出した。酵素機能解析の結果、CpPT1はグレープフルーツを含め柑橘類で最もメジャーなO-プレニル化クマリン誘導体であるベルガモチンの生成を担うO-PTであることが分かった。今後、AkPT1とCpPTの結果を取りまとめて論文を執筆・投稿する。上記と並行して、植物の化学防御物質であるアンギュラー型フラノクマリン（FC）の生合成経路の解明についても研究を進めた。セリ科パースニップより得られていたアンギュラー型FC生合成の初発酵素を担うクマリン基質C-PT遺伝子（PsPT）について、詳細な酵素機能解析、発現誘導の解析、系統解析等を行い、一連の研究成果を論文にまとめた。そのほか、クワ科イチジクからもFC生合成の初発反応を担うクマリン基質C-PT遺伝子（FcPT）を新たに取得した。興味深いことに、PsPTとFcPTは同様の酵素機能を有するにもかかわらずアミノ酸配列の相同性が低く、系統解析により、互いに期限が異なる酵素であることが示唆された。今後、FcPTについても一連の結果を取りまとめて論文を執筆・投稿する。

This study has been conducted to determine the origin of the enzyme and the function of the enzyme. Results: AkPT1 is very small, Km value is high, matrix specificity is high, and pH value is high. The analysis of intracellular functions of AkPT1 in the N-terminal domain is described. In 2007, the Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology supported the development of plant science and technology, and the development of new RNA-seq vector for exocarp was introduced. Enzyme function analysis results, CpPT1 reverse In the future, AkPT1 and CpPT results will be selected. In parallel with the above, research on the understanding of the biosynthetic pathway of plant chemical defense substances, the arugan-type fluorokurin (FC), is advancing. In this paper, the author has studied the initial enzyme of FC synthesis, the detailed enzyme function analysis, the induction analysis, the system analysis, etc., and has made a series of research achievements. The initial reaction of FC synthesis was carried out by the new generation of FcPT. The activity of PsPT and FcPT is different from that of other enzymes. In the future, FcPT will continue to produce results.

项目成果

Two membrane-bound prenyltransferases direct the synthesis of linear or angular furanocoumarins in parsnip

两种膜结合异戊二烯基转移酶指导防风草中线性或有角呋喃香豆素的合成

• 发表时间: 2015
• 作者: Ryosuke Munakata;Fazeelat Karamat;Alexandre Olry;Courdavault Vincent;Akifumi Sugiyama;Yoshiaki Date;Célia Krieger;Nicolas Papon;Emilien Fourreau;Jeremy Grosjean;Kazufumi Yazaki;Frédéric Bourgaud;Alain Hehn
• 通讯作者: Alain Hehn

芳香族基質 O-プレニル化酵素 cDNA の機能解析と分子進化

芳香族底物O-异戊二烯酶cDNA的功能分析和分子进化

• 发表时间: 2014
• 作者: 棟方 涼介;Jacob Florence;肥塚 崇男;杉山 暁史;矢崎 一史
• 通讯作者: 矢崎 一史

PcPT, a parsley prenyltransferase, catalyzes the key reaction in furanocoumarin biosynthesis

PcPT 是一种欧芹异戊烯基转移酶，催化呋喃香豆素生物合成的关键反应

• 发表时间: 2014
• 作者: Ryosuke Munakata;Karamat Fazeelat;Alexandre Olry;Takao Koeduka;Akifumi Sugiyama;Cedric Paris;Alain Hehn;Frederic Bourgaud;Kazufumi Yazaki
• 通讯作者: Kazufumi Yazaki

植物二次代謝におけるプレニル化フェノール類研究の進展とこれから

异戊二烯酚类植物次生代谢研究进展与展望

• 发表时间: 2016
• 作者: Fazeelat Karamat;Alexandre Olry;Ryosuke Munakata;Takao Koeduka;Akifumi Sugiyama;Cedric Paris;Alain Hehn;Fredric Bourgaud;Kazufumi Yazaki;棟方 涼介
• 通讯作者: 棟方 涼介

フラノクマリンのタイプ特異的なパースニップ由来プレニル化酵素遺伝子2 種の機能解析

欧洲防风草中两个呋喃香豆素型特异性异戊二烯化酶基因的功能分析

• 发表时间: 2016
• 作者: 棟方 涼介;Olry Alexandre;Karamat Fazeelat;Courdavault Vincent;杉山 暁史;伊達 慶明;Krieger Celia;Prisca Silie;Papon Nicolas;Grosjean Jeremy;矢崎 一史;Bourgaud Frederic;Hehn Alain
• 通讯作者: Hehn Alain