科学大好き!アイラブサイエンス!このブログでは、最新科学の?をなるべくわかりやすくコメントします。
今日、鎌倉の鶴岡八幡宮に行ってきました。午後から「晴れ」という予報通りカラリと晴れた空に開花したサクラの淡いピンク色が栄えていました。

明日・明後日の土日はちょうど見頃を迎えるでしょう。サクラの下で段葛を歩くのはなかなか経験できません。とても気持ちが良かったです。

今日はサクラの花の色のように、植物の色をつくる物質「フラボノイド」についての話題です。



2003年4月14日ヒトゲノムの完全解読が宣言されました。ヒトのDNAがもつ30億もの塩基対の解読に成功したのです。

その後、DNA解析の研究は開花したサクラのように華々しいものがあります。動物、植物を問わず、DNAは次々に解読されています。

植物のつくる色素「フラボノイド」には約6000種類あるそうですが、DNAのどの塩基対がどんなフラボノイドをつくるかまで研究が進んできました。

「フラボノイド」はポリフェノールの一種であり、様々な病気に効果があります。今後、遺伝子操作で健康的付加価値のあるフラボノイドを容易に作り出すことができるようになるかも知れません。

今日は理化学研究所が発見した「植物体のフラボノイドパターンを決定する配糖化酵素UGT89C1の発見」について調べます。(参考HP 理化学研究所)

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植物のフラボノイドの構造を決定する酵素を発見


大豆に含まれるイソフラボンやそばのルチンなど植物が生産する抗酸化物質「フラボノイド」が、抗がん作用、高血圧の改善、コレステロール値の低下、抗アレルギー作用、抗菌作用など健康改善・維持に効果があると注目されています。体内で発生した活性酸素を除去する作用があるこのフラボノイドは、ポリフェノールの一種で、その期待は高まる一方となっています。

植物体にフラボノイドを安定に蓄積するためには、「配糖化酵素」を使って、グルコース、ラムノースなどの糖を付加しなければなりません。しかし、その配糖化酵素の種類はじつに百種類以上におよびます。これらの酵素に関係する一部の遺伝子は既に見つかっていますが、どの遺伝子がどの物質に関連するかなど正確に推定することは困難でした。

理研植物科学研究センターの代謝機能研究チームとメタボローム解析チームらは、フラボノイド成分のパターンを決定する酵素の遺伝子を発見しました。この遺伝子が働かない変異株では、葉と根の分析パターンが大きく変化していることなどからわかったものです。

この発見は、フラボノイドを人為的に改変することを可能にする道筋をつけるもので、植物フラボノイドによる健康増進機能向上の可能性がさらに高まることになりました。 (理化学研究所プレスリリース 2007年2月22日)  

フラボノイドとは?


植物に広く分布しているフェノール性の色素化合物の総称で、共通点は、C6(芳香環)−C3−C6(芳香環)の構造を持つ化合物の総称(要するに、2つのベンゼン環が炭素3つを介して結合しているような化合物)である。

花や果実の色素成分であるアントシアニンをはじめダイズに含まれるイソフラボン、そばのルチンもフラボノイドの仲間で、現在までに6,000種類以上のフラボノイドの構造が明らかにされています。

フラボノイドは何に効くの?

フラボノイドは、活性酸素の除去、抗がん作用、高血圧の改善、抗菌・抗ウイルス作用、抗アレルギー作用などの健康増進機能をもつポリフェノールの一種です。古くから、人類は、フラボノイドを含む植物の葉や果実を民間薬として利用してきました。

今回何がわかったの?


植物体のフラボノイドパターンを決定する配糖化酵素UGT89C1を発見しました。

フラボノイドは(一部の例外を除いて)グルコース、ラムノース、キシロースなどさまざまな糖を付加することによって植物体に蓄積することができます。言い換えれば糖を付加できないと植物はフラボノイドを生産する能力があっても蓄積できません。

糖付加に関与する一部の遺伝子は既に見つかっていますが、比較的ゲノムサイズの小さいシロイヌナズナでさえ、配糖化酵素は107種類もあり、正確な機能をもつ遺伝子を探すのは困難でした。

今回の研究では、遺伝子共発現解析というバイオインフォマティクス手法を用い、シロイヌナズナのフラボノイド成分パターン決定に最も大きく関わっている配糖化酵素(UGT)遺伝子を効率的に選定しました。

その結果、最も可能性の高いUGT89C1遺伝子を見つけ、この遺伝子が発現しなくなった変異株ではフラボノイドの一つであるフラボノールのうち、7位にラムノース(自然界に存在する糖の一種)を付加したフラボノールが欠損し、野生株には存在しない新規のフラボノール化合物が蓄積していたことがわかりました。

すなわち、今回同定した遺伝子から発現する酵素は、植物のフラボノイド成分パターンを決定する重要な酵素であると言えます。

今後何が期待できるの?
今後、さらに多くの種類のフラボノイド配糖化酵素が見つかれば、フラボノイドの人為的な改変が可能になり、植物フラボノイドによる健康増進機能向上の可能性が期待できます。

主要骨格の7位にラムノースを有するフラボノイドは、自然界の全フラボノイド種の約11%を占めており、UGT89C1遺伝子が機能しない植物体では野生型には見られない新規のフラボノール化合物を蓄積します。

これらのことから、今回機能を同定したフラボノールの7位にラムノースを転移する酵素は、植物のフラボノイドパターンを決定する重要な酵素といえます。

6,000種以上存在するフラボノイドが持っている一つ一つの生理機能は、はっきりとは証明されていませんが、様々なUGT遺伝子が同定されれば、これらの遺伝子発現を改変することによって、フラボノイドの人為的な改変が可能になり、植物フラボノイドによる健康増進機能の向上が期待できます。 

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