ステロール生合成に関与するP450遺伝子の探索 Cytochrome P450s involved in sterol biosynthesis in Arabidopsis

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酵母のステロール生合成には,CYP51とCYP61の2種類のP450が関与する.CYP51は微生物から高等動物に至るまでのすべての生物種に存在し,ステロールの14位脱メチル反応を,CYP61はergosta 5,7-dienolからergosterolの生成反応を触媒するC-22ステロール不飽和化反応を触媒するP450分子種である.シロイヌナズナの2番染色体には4種のCYP710A遺伝子が存在する.CYP710AとCYP61のアミノ酸配列の比較から,両者の基質認識に関与すると予測される領域の構造がよく保存されていることがわかっている.本研究では,CYP710Aが植物におけるCYP61の機能ホモログとして生理的な役割を担う可能性について検討した.半定量的PCRでは<I>CYP710A1</I>と<I>CYP710A2</I>は葉,花,鞘で,<I>CYP710A3</I>と<I>CYP710A4</I>は葉で特異的に発現が見られた.酵母YPH499株の<I>CYP61</I>欠損株を作製し<I>CYP710A1</I>で形質転換したが,ergosterol合成能の欠損は相補できなかった.次に昆虫細胞発現系において作製したCYP710A組換え融合タンパク質を,β-sitosterolを基質としたP450反応系に供試したが,C-22側鎖不飽和化活性は確認できなかった.今後はCYP710A遺伝子を過剰発現させた植物体と培養細胞を用いてCYP710の基質を同定する計画である.

Two Cytochromes P450 (P450) in yeast are involved in the biosynthesis of sterols. Thus, CYP51 and CYP61 catalyzing the reactions of lanosterol 14α-demethylase and sterol Δ<SUP>22</SUP>-desaturase, respectively. In Arabidopsis, four CYP710A genes are located on chromosome 2. From sequence comparison, it has been postulated that plant CYP710s could be the functional homologues of CYP61. To examine the possibility, we prepared a yeast strain in which the <I>CYP61</I> gene was disrupted by insertion of the <I>LEU2</I> gene. This yeast strain lacks the Δ<SUP>22</SUP>-desaturase activity to produce ergosterol from ergosta 5,7-dienol. However, the ergosterol production activity of this <I>CYP61</I>-disruption mutant was not complimented by the transformation with the <I>CYP710A1</I> gene from Arabidopsis. Recombinant CYP710A proteins prepared using a baculovirus system could not catalyze the Δ<SUP>22</SUP>-desaturase reaction to yield stigmasterol fromβ-sitosterol. Physiological substrates for CYP710As are under investigation using cultured cells of the <I>CYP710A</I> gene overexpression.

Journal

  • Plant and Cell Physiology Supplement

    Plant and Cell Physiology Supplement 2005(0), 845-845, 2005

    The Japanese Society of Plant Physiologists

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