シベリア産ベロニカ（Veronicastrum sibiricum）由来ネロリドール合成酵素（VsNES1）のトランスクリプトーム解析による特性評価

科学分野:

• 植物生化学
• 分子生物学
• 薬用植物研究

背景:

• シベリカ産ベロニカ（Veronicastrum sibiricum (L.) Pennell）は、キツネノゴマ科の植物で、様々な病気の治療に伝統的に使用されています。
• この植物には、薬理学的に重要なテルペノイドを含む、多様な生理活性化合物が含まれています。
• テルペノイド生合成は、V. sibiricumではあまり研究されていないテルペン合成酵素（TPS）によって媒介されます。

研究 の 目的:

• トランスクリプトーム解析を用いて、V. sibiricumからテルペン合成酵素（TPS）遺伝子を単離し、特性評価すること。
• 特定のTPS酵素であるVsTPS1の触媒活性と基質特異性を機能的に解析すること。
• V. sibiricumにおけるテルペノイドの異種生産戦略を検討すること。

主な方法:

• 候補TPS遺伝子の同定のためのV. sibiricumのトランスクリプトーム解析。
• invitroおよびinplanta（Nicotiana benthamiana）でのVsTPS1の遺伝子クローニングと機能的特性評価。
• テルペノイド代謝と遺伝子発現を理解するためのKEGGパスウェイ解析。

主要な成果:

• 107,929個のユニジーンから12個の候補VsTPS遺伝子を同定しました。
• FPPを(E)-ネロリドールに、GPPをリナロールに変換する二機能性を持つVsTPS1をクローニングし、特性評価しました。
• FPPに特異的な細胞質セスキテルペン合成酵素であり、(E)-ネロリドールを生産するVsNES1（旧VsTPS1）を確認しました。
• N. benthamianaにおけるHMGRとの共発現により、(E)-ネロリドールの生産を増強しました。

結論:

• 本研究は、V. sibiricumにおけるTPS遺伝子の包括的な最初の解析を提供するものです。
• VsNES1は、生物工学的な応用が可能な新規セスキテルペン合成酵素です。
• 薬用植物における効率的なテルペノイド生産のために、異種発現戦略を最適化することができます。