ゴーヤーの苦味生合成経路、「金平糖解析」で解明へ

類まれなる“苦い作物”をめぐる歴史と科学(後篇)

2019.07.19(Fri)漆原 次郎

 しかし、ゴーヤーには万単位の遺伝子がある。1つずつの遺伝子を闇雲に調べていけば、いつかは酵素の遺伝子を見つけられるだろうが、膨大な時間がかかってしまう。そこで大いに活用しているのが、かずさDNA研究所の遺伝子探索技術だ。鈴木氏は言う。

「ビッグデータからいかに効率よく“当たり”の遺伝子だけをとるか。つまり、遺伝子マイニングを、かずさDNA研究所は得意技としてきました」

苦味成分になるまでの最初のステップを解明

鈴木秀幸(すずき・ひでゆき)氏。かずさDNA研究所特別客員研究員。薬学博士。千葉大学大学院薬学研究科博士後期課程を修了。北里大学薬学部助手などを経て、2005年かずさDNA研究所へ。その後、同研究所で主任研究員、主席研究員、機器分析グループ長、バイオ研究開発部グループ長、ゲノム事業推進部グループ長などを歴任。千葉大学大学院薬学研究院客員教授などを兼任している。専門分野は植物代謝工学、植物分子生物学など。網羅的な遺伝子発現解析(トランスクリプトーム解析)や網羅的な代謝物解析(メタボローム解析)などによるオミクス解析の手法などを研究。

 研究グループは、まず、ククルビタシン類の生合成経路の初期段階にある「2,3-オキシドスクアレン → ククルビタジエノール」というステップに焦点を絞った。このステップに関与する酵素は何か。化学構造上の特徴から「ククルビタジエノール合成酵素(McCBS)」が関与していると予測できた。

 そこで鈴木氏らは、ゴーヤーで発現しているメッセンジャーRNA(mRNA)を次世代シークエンサーとよばれる装置で解析した。mRNAを解析すれば、酵素の機能の解明とともに、酵素の遺伝子の特定ができる。久城氏のもとで研究していた高瀬翔平氏(現・東京薬科大学研究員)らの貢献もあり、研究グループはMcCBSの遺伝子単離に成功した。

 さらに、2,3-オキシドスクアレンからククルビタジエノール以外の3種類の化合物をつくる酵素の遺伝子も単離できた。つまり、このステップでは、McCBSなど4種類の酵素が4つの遺伝子により発現し、ククルビタジエノールをはじめとする4種類の化合物(トリテルペンという)をつくっていることになる。

ゴーヤーの苦味成分であるククルビタシン類が生合成される経路。緑字は酵素名。ククルビタジエノール合成酵素(McCBS)のような原子を結合させて環状にする酵素は、環化酵素とよばれる。水酸基(-OH)が付加して修飾されるなどして生合成が進む。ククルビタシン類の化合物は、炭素原子数30のトリテルペンに糖や水酸基が結合しており、こうした化合物はトリテルペノイドサポニンともよばれる。ゴーヤグリコサイド-Aは、ウリ科の中でもゴーヤーにしか含まれていない。 (出所:久城哲夫氏提供資料をもとに筆者作成)
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