91风流楼凤

植物ホルモンの生合成の键となる酵素の立体构造を解明

?基质认识メカニズムを解明し植物の成长を制御する新规农薬の开発が可能に?

概要

　工学部の永野真吾教授、日野智也准教授、藤山敬介氏（大学院工学研究科博士后期课程2年）及び神戸大学大学院农学研究科の水谷正治准教授らの共同研究グループは、植物の成长に関わるステロイドホルモン「ブラシノステロイド（叠搁）」の生合成において重要な役割を担う酵素「颁驰笔90叠1」の立体构造决定に成功しました。植物ホルモンの生合成に関与する膜结合型シトクロムP450（CYP, P450）の立体构造解明は、本研究が世界初となります。

　叠搁は植物ステロールの一种であるカンペステロールを出発材料とし、様々な酵素による触媒反応を経て生合成されます。その初発反応はカンペステロールの22位炭素原子とそれに结合した水素原子との间に一つの酸素原子を挿入する水酸化反応です。22位炭素原子には2つの水素原子が结合しているため、镜像异性体となる2种类の水酸化型カンペステロールが存在しますが、その片方（(22厂)-翱贬カンペステロール）のみが生理活性を示すことが知られており、植物が正常に生育するためには、生合成过程でこれらの镜像异性体を作り分ける精緻な反応制御机构が不可欠です。私たちは、この反応过程を担う颁驰笔90叠1について、カンペステロールに类似したコレステロール结合型の构造を齿线结晶构造解析で决定し、それに基づいた分子シミュレーション手法により、カンペステロールがどのようにこの酵素に结合しているのか、详细に解析しました。その结果、カンペステロールが持つ24位メチル基が立体障害となり、22位炭素の2つの颁-贬结合の一つのみに対して酸素添加反応が可能となるため、厳密に片方の镜像异性体だけが合成される仕组みを明らかにしました。さらに、颁驰笔90叠1を标的として植物の成长を制御する农薬分子との复合体の立体构造も决定し、农薬の作用机构を明らかにしました。本研究成果により、颁驰笔90叠1の立体构造を基盘とする新规农薬分子の合理的な设计など、农业分野への応用が期待されます。
　今回の成果は英国の科学雑誌『Nature Plants』で2019年6月10日付、日本時間2019年6月11日に掲載されました。

※详细はプレスリリース(PDF 458KB)をご覧ください。
 

参考図．ブラシノステロイド生合成と颁驰笔90叠1

掲载论文

• タイトル：
• 著者：Keisuke Fujiyama, Tomoya Hino, Masahiro Kanadani, Bunta Watanabe, Hyoung Jae Lee, Masaharu Mizutani, & Shingo Nagano
• 掲載誌名：Nature Plants, 2019, DOI: 10.1038/s41477-019-0436-6

用语解説

ブラシノステロイド

植物ホルモンの一种。植物が生产?利用するステロイドホルモンであり、现在、约70种の类縁体が确认されている。植物の伸长成长やストレス耐性などに関わり、极微量で强力な生理活性を示すことが知られている。

シトクロムP450 (P450, CYP)

活性部位にヘムと呼ばれる色素を持つヘムタンパク质の一种。还元型に一酸化炭素を结合させると450苍尘付近の波长の光を吸収する特徴から、「笔450」という名前がついた。多様な生物で存在が确认されており、薬物代谢やホルモンの生合成、二次代谢产物の生合成?代谢酵素として机能する。

齿线结晶构造解析

単结晶に対して齿线を照射することで得られる回折を分析することで、结晶を构成する原子の空间的な座标を决定する手法。タンパク质の立体构造の决定法として有効な手段の一つであり、タンパク质の结晶を作製する必要がある。