研究課題
ムラサキの脂質輸送機構を利用した植物細胞における代謝産物の輸送エンジニアリング
研究組織
| 代表者 | 市野 琢爾 (神戸薬科大学) |
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| 共同研究者 | 矢﨑 一史 (京都大学 生存圏研究所) |
| 関連ミッション |
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研究概要
植物は生息環境に適応するため様々な特化代謝産物を生産している。我々人間は、植物のつくる特化代謝産物を天然の生理活性物質の一つとして、医薬品原料や機能性成分として利用してきた。地球環境に負荷をかけずに有用成分を生産するべく、微生物や植物細胞をホストとした代謝工学が近年再注目を浴びている。一方、これまでの代謝工学では、酵素機能や代謝経路といった代謝生合成の操作に重きが置かれてきたが、細胞が代謝産物を生産するには、生合成に加えて、輸送や蓄積の機能も重要である。とりわけ有用成分となりうる特化代謝産物は強力な生理活性や生物活性を有するため、生産する細胞では、これら代謝産物の細胞外あるいは液胞内への輸送と隔離が欠かせない。そこで、本研究は、有用成分の高生産に向けて植物細胞の輸送能力を自在に制御することを目的に実施する。
ムラサキ（Lithospermum erythrorhizon）は、日本や中国、韓国に自生するムラサキ科の多年生草本植物である。ムラサキの根は脂溶性の赤色色素シコニンを生産しており、日本では伝統的に生薬「紫根」や染料として生活に密接に関わってきた。ムラサキの細胞は、特化代謝産物シコニンと脂質トリアシルグリセロールを細胞外に多量に分泌している。そこで、これら脂溶性代謝産物の分泌を駆動している輸送因子を異種植物に導入し、内在性の代謝産物の輸送・蓄積への効果を検証する（図）。本研究では、ムラサキから単離した脂質輸送遺伝子をタバコ（Nicotiana tabacum）に導入発現し、タバコが生来生産しているニコチンやテルペン類といった特化代謝産物の細胞外蓄積量への影響を評価する。将来的には、細胞が有する代謝産物の輸送能力をカスタマイズすることによって、生産・蓄積する有用成分の増産につなげたい。
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2023年9月11日作成
