理化学研究所（理研）環境資源科学研究センター代謝システム研究チームの鵜崎真妃基礎科学特別研究員、平井優美チームリーダー（名古屋大学大学院生命農学研究科客員教授）、横浜市立大学理学部理学科の山本浩太郎助教、京都先端科学大学バイオ環境学部バイオサイエンス学科の三村徹郎教授、神戸大学大学院理学研究科生物学専攻の石崎公庸教授、深城英弘教授、京都大学大学院理学研究科生物科学専攻の大西美輪博士研究員らの国際共同研究グループは、薬用植物ニチニチソウ^[1]の種子胚^[2]におけるアルカロイド^[3]生合成開始過程を明らかにし、アルカロイド代謝において細胞分化が重要な役割を担う可能性を示しました。
本研究成果は、抗がん剤などの薬として重要なニチニチソウアルカロイドの生合成およびその制御機構の理解につながり、植物や植物細胞を用いた化合物生合成技術の開発に貢献すると期待されます。
植物は多様な特化代謝^[4]産物を合成・蓄積し、その中には薬や嗜好（しこう）品として人間生活において重要な役割を担っているものが多くあります。特化代謝の多くは細胞種特異的に行われることが知られていますが、その理由は未解明です。今回、国際共同研究グループは、抗がん剤などの薬として有用なアルカロイドを細胞種特異的に合成するニチニチソウの種子胚において、種子発芽に伴う細胞の状態変化、アルカロイド生合成の開始過程やアルカロイドの細胞局在を明らかにしました。本研究は、科学雑誌『New Phytologist 』オンライン版（3月22日付：日本時間3月22日）に掲載されます。
　

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【用語説明】

[1] ニチニチソウ
マダガスカル原産のキョウチクトウ科植物で、300種類以上の多様なアルカロイドを合成・蓄積する。ニチニチソウの合成するアルカロイドには、抗がん剤として使用されるビンブラスチンやビンクリスチンなど、人間生活において重要な役割を持つ化合物が多く含まれるため、その生合成経路がよく研究されている。

[2] 種子胚
種子中に含まれる、将来植物体になる部分のこと。

[3] アルカロイド
ラテン語で「アルカリのようなもの」という意味で、多くが塩基性を示す。厳密な定義は難しいが、一般的には窒素原子を含む低分子化合物のうち、アミノ酸や核酸など他のカテゴリーに分類されるものを除いたものを指す。モルヒネやニコチンなど、生理活性を持つものが多く知られている。

[4] 特化代謝
植物種に固有の代謝。二次代謝とも呼ばれる。

【論文情報】

＜タイトル＞
Integration of cell differentiation and initiation of monoterpenoid indole alkaloid metabolism in seed germination of Catharanthus roseus
＜著者名＞
Mai Uzaki, Tetsuya Mori, Mayuko Sato, Mayumi Wakazaki, Noriko Takeda-Kamiya, Kotaro Yamamoto, Akio Murakami, Delia Ayled Serna Guerrero, Chizuko Shichijo, Miwa Ohnishi, Kimitsune Ishizaki, Hidehiro Fukaki, Sarah E. O’Connor, Kiminori Toyooka, Tetsuro Mimura, Masami Yokota Hirai
＜雑誌＞
New Phytologist
＜DOI＞
10.1111/nph.19662

【研究代表者】

大学院生命農学研究科　平井 優美　客員教授
https://metabolicsystem.riken.jp/index.html