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P040 カーラクトン酸メチル化酵素の同定
○ 小野塚祐太 1 、北岡直樹 1 、来生貴也 1 、秋山康紀 2 、瀬戸義哉 1 、山口信次郎 1 ( 1 東北大院・生命科学、 2 大阪府
大院・生命環境)
Identifi cation of carlactonoic acid methyltransferase in Arabidopsis
Yuta Onozuka 1 , Naoki Kitaoka 1 , Takaya Kisugi 1 , Kohki Akiyama 2 , Yoshiya Seto 1 , Shinjiro Yamaguchi 1 ( 1 Grad. Sch.
Life Sci., Tohoku Univ., 2 Grad. Sch. Life & Environ. Sci., Osaka Pref. Univ.)
Strigolactone (SL) functions not only as an allelochemical for symbiosis and parasitism in the rhizosphere, but also as a phyto-hormone to inhibit shoot branching. SL is a group of terpenoid lactones which are biosynthesized from carotenoids. Recently, carlactone (CL) and carlactonoic acid (CLA) were identifi ed as biosynthetic precursors for SLs. In addition, a methyl ester deriv-ative of CLA, methyl carlactonoate (MeCLA), was identifi ed as an endogenous SL-like compound in Arabidopsis . Moreover, a possible SL receptor, AtD14, was proved to interact with MeCLA, but not with CL and CLA in vitro. These results suggest that MeCLA acts as an active hormone in inhibiting shoot branching in Arabidopsis . Although Arabidopsis P450, MAX1, was revealed to catalyze the conversion of CL to CLA, the enzyme converting CLA to MeCLA has yet to be identifi ed. In this study, we aimed to identify CLA methyltransferase in Arabidopsis . We speculated that CLA methyltransferase might belong to the SABATH family because some members of this family have been shown to methylate plant hormones such as gibberellins and jasmonic acid. As a result, we successfully found a promising candidate that can effi ciently catalyze CLA methylation. Now we are analyzing the branching phenotype and the endogenous CLA and MeCLA levels using the Arabidopsis knockout mutants of this candidate gene.
Strigolactone (SL) は根圏において共生・寄生の化学シグナルとして機能するだけでなく、植物の枝分かれ を抑制するホルモンとしても機能する。SL はカロテノイドから生合成されるテルペノイドラクトンであり、 その生合成中間体として carlactone (CL) 及び carlactonoic acid (CLA) が見出されている。最近我々は、シロイ ヌナズナにおける内生 SL 様物質として CLA のメチルエステル誘導体である methyl carlactonoate (MeCLA) を同定した。SL 受容体候補タンパク質である AtD14 は、CL や CLA とは相互作用できないのに対して、 MeCLA とは試験管内で相互作用可能であることから、MeCLA は枝分かれ抑制経路における活性型のホル モンとして機能すると考えられる。CL から CLA への変換はシロイヌナズナの P450 酵素である MAX1 が触 媒することが明らかになっているものの、CLA から MeCLA への変換に関わる酵素は同定されていない。 そこで本研究では、CLA から MeCLA への変換反応を触媒するメチル化酵素を探索することを目的とした。 植物にはいくつかのメチル化酵素ファミリーが存在するが、ジベレリンやジャスモン酸等の植物ホルモン、 或いは様々な低分子化合物のカルボキシル基のメチル化酵素は SABATH ファミリーに属する事が知られて いる。そこで、目的となる CLA メチル化酵素は SABATH ファミリーに存在すると予想し、シロイヌナズナ における 24 種の SABATH ファミリータンパク質の中から CLA メチル化活性を有するものを探索した。そ の結果、効率よく CLA を MeCLA に変換するタンパク質を見出すことに成功した。更に、当該遺伝子のイ ネにおけるホモログについても機能解析を行ったところ、同様の活性を有していることが明らかになった。 現在、シロイヌナズナの当該遺伝子破壊株の表現型の解析や、内生 CLA 及び MeCLA の分析を行っている。 The Japanese Society for Chemical Regulation of Plants (JSCRP)
