Embed Size (px)
Citation preview
大学院工学研究科生命先端工学専攻生物工学講座
細胞工学領域TEL: 06-6879-7423; FAX: 06-6879-7426
当研究室では植物細胞がもつ機能の解明，調節，利用を目的として，分子，細胞レベルでの研究に取り組み，植物の
遺伝子資源を有効活用することで，社会や産業に貢献し，健康向上，食糧増産，ならびに環境保全を指向しています.
作物における有用サポニン生産制御技術の
開発： 本研究では，ダイズやジャガイモなどの作物が有する 「食品にとっては不要なサポニン （不快味や食中毒の原因となる）」の産生能を，グリチルリチンや医薬ステロイド原料であるジオシンなどの有用サポニン産生カに 「スイッチング」 させるための技術を開発することを目的 と し て い ま す . .
植物におけるゲノム編集技術の開発 :
TALEN や CRISPR/Cas などの配列特異的な人工ヌクレアーゼを用いることで，植物のゲノム配列・代謝経路を自在に改変する技術を開発しています．
ゲノム編集による実用作物の育種を目指したプロジェクトが，SIP (戦略的イノベーション創造プログラム) 次世代農林水産業創造技術の支援によ っ て ， 理化学研究所 ，神戸大学 ，東京工業大学，北海道農業研究センター，竹中工務店との共同研究として，2014年10月よりスタートしています．
ゲノム情報を駆使した有用遺伝子探索：
医薬品等の原料として注目されている植物テルペノイドの生産に関わる酵素遺伝子を同定し，組換え微生物などを用いて多様なテルペノイドを合成，生産するための研究を行っています.
漢方原料 「甘草」 の医薬成分を合成する酵素遺伝子を発見
(阪大プレスリリース; http://www.eng.osaka-u.ac.jp/ja/dat/news/1322446700_1.pdf)
研究成果は、11月26日付読売新聞朝刊（上記）他、朝日新聞、産経新聞等数紙にて報道されました
ブドウやオリーブなどに含まれる機能性成分「オレアノール酸」生合成に関わる酵素遺伝子を発見 .
生薬 甘草（カンゾウ）の医薬成分 「グリチルリチン」
（掲載論文が表紙に選ばれました）
教 授 村中俊哉 博士（農学） muranaka＠bio.eng.osaka-u.ac.jp准教授 關 光 博士（学術） [email protected]助教 安本周平 博士（工学） [email protected]研究員1名、博士後期課程学生7名、博士前期課程学生13名、学部生7名
sgRNA
Cas9
標的配列
TALEN CRISPR/Cas
濃度
(m
g p
er
g D
W)
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
16.0
NT #1 #5 #19 NT #1 #5 #19
a-ソラニン a-チャコニン
O
O
OO
OHHO
O
O
OH
HOHO
OH
OHOH
OH CH3
D-Glc D-Gal
L-Rha
H
H
H
N
H O
O
O
OH
O
OHOH
OHCH3L-Rha
HOOO
CH3
OH
HO OH
D-GlcL-Rha
H
H
H
N
H
NT #19
ゲノム編集によってソラニンなどの不快味成分を低減したジャガイモの作出に成功しました．(Sawai and Ohyama et al., Plant Cell, 2014)
ゲノム編集
されたジャガイモ↓
http://www.bio.eng.osaka-u.ac.jp/pl/index.html
GlcUAUGT73P12
Glycyrrhizin
Glycyrrhetinic acid-mono-GlcUA
Glycyrrhetinic acid
GlcUA
CYP72A154
CYP88D6
β-amyrin?
Dept. of Biotechnology, Graduate School of Engineering
Cell Technology Lab.
Professor Toshiya Muranaka (Ph. D.) muranaka＠bio.eng.osaka-u.ac.jp
Associate Prof. Hikaru Seki (Ph. D.) [email protected]
Assist. Prof. Shuhei Yasumoto (Ph. D.) [email protected]
1 Postdoc, 7 PhD course students, 13 Master course and 7 Undergraduate students
We are working at the leading edge of research on plant biotechnology to utilize cellular function and genetic resources of plants for social and
industrial activities. Our discovery will contribute to promote health, increase in food production and environmental conservation.
Gene discovery from medicinal plants:
Terpenoids in plants attract attention as materials for
drug. We identify useful genes involved in biosynthesis
of terpenoids using genome and transcriptome
sequencing and bioinformatics technologies.
We identified key enzymes for
producing main active compound,
Glycyrrhizin, contained in licorice
root that is formulated in many
kampo (traditional) medicines.
Genome editing in plants:
Site specific artificial nucleases (e.g. TALEN and
CRISPR/Cas) can introduce targeted mutagenesis in
plant genome. We use this new technology to
manipulate plant specialized metabolisms to eliminate
undesirable compounds in crops.
http://www.bio.eng.osaka-u.ac.jp/pl/index.html
sgRNA
Cas9
Target
TALEN consists of a TAL
effector repeat for specific
DNA binding and the FokI
nuclease catalytic domain.
CRISPR/Cas system uses a nuclease,
Cas9, that complexes with small RNAs as
guides (gRNAs) to cleave DNA in a
sequence-specific manner
NT #19
Con
cen
tratio
n (
mg
pe
r g D
W)
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
16.0
NT #1 #5 #19 NT #1 #5 #19
a-Solanine a-Chaconine
O
O
OO
OHHO
O
O
OH
HOHO
OH
OHOH
OH CH3
D-Glc D-Gal
L-Rha
H
H
H
N
H O
O
O
OH
O
OHOH
OHCH3L-Rha
HOOO
CH3
OH
HO OH
D-GlcL-Rha
H
H
H
N
H
Genome
edited plant
Generation of "Toxin-free" potato by
genome editing
- Potato sprouts contain steroidal
glycoalkaloids (SGA), a type of
toxic compound.
- We disrupted SGA biosynthetic
genes using TALEN technology.
Reduced SGA
content
↓Usual potato
↓
Biochemistry of biosynthetic enzymes: to
improve/manipulate enzyme function
Genome mining of biosynthetic genes
De novo production of anti-inflammatory
compound in transgenic yeast
Pathway construction of anti-tumor compound
HO
COOH
HO
O
β-amyrinsynthase
β-amyrin
Glycyrrhetinicacid
licorice
Lotusjaponicus
2,3-oxidosqualene ergosterol
De novo production of glycyrrhetinic acid in
transgenic yeast
glycyrrhetinic acid is used as anti-inflammatory agent in many products
Synthetic biology:
Synthetic biology, which introduces enzyme genes
isolated from plants into microorganisms, such as
yeast, to reconstruct the biosynthetic pathways and
produce useful plant-derived metabolites.
DNA cleavage
simplest
forms of
GSL
MVA or MEP pathway
Farnesyl pyrophosphate (FPP)
δ-guaiene
CYP71AV3
（ Lettus)
ADH1
ALDH1
(A. annua)
AcC2（ A. sinensis（
LactonizationreactionP450?
M iche lio lid e (M ic helia co m p ressa):s ig n if ican tly sup p resses th e g row tho f leu kem ia cells an d tum o rig enes is
SGA
