木原生物学研究所　村中教授、唐特任助教らの研究がPlant Journalオンライン版に掲載されます！

 横浜市立大学木原生物学研究所（国際総合科学研究科）・村中俊哉教授、唐建偉（たんじぇんうぇい）特任助教ら（木原生物学研究所）は、独立行政法人理化学研究所と共同で、植物の生体成分として重要な化合物「イソプレノイド」が、細胞質と細胞内小器官の1つ葉緑体の中で生合成される際に、別の細胞内小器官であるミトコンドリアに局在する呼吸鎖複合体が重要な役割を果たしていることを明らかにしました。

イソプレノイドとは、植物ホルモンやステロール、さらには薬理活性を示すさまざまな二次代謝産物を含めた多様な化合物の総称であり、生体成分としてだけでなく、医薬品原体や天然ゴムなど有用二次代謝産物としても重要な化合物群です。植物が産生するイソプレノイドの生合成経路には、細胞質で生合成されるメバロン酸（MVA）経路と、葉緑体で生合成される非メバロン酸（MEP）経路が知られています。これまで研究グループは、これら2つの経路によるイソプレノイド生合成が、ミトコンドリア内に局在するPPRタンパク質の1つ「LOI1タンパク質」により制御されていることを突き止めましたが、その詳細なメカニズムは分かっていませんでした。
　今回、このLOI1タンパク質が、ミトコンドリアにある呼吸鎖複合体の調節に作用する結果、2つの経路で生じる多様なイソプレノイド生合成を制御していることを見いだしました。
　MVA経路とMEP経路は、それぞれステロールやカロテノイドなど異なるイソプレノイド化合物を生合成しています。今回の発見は、人の健康にも役に立つさまざまな化合物の生合成を、必要に応じて個別に活性化できる可能性に道を拓くものです。同時に、独立した細胞内小器官であるミトコンドリアと葉緑体が、代謝産物を制御するレベルで細胞質と密接なつながりがあることを示しており、細胞の真核化・植物化を考える上で非常に重要な知見となります。さらに、現在、木原生物学研究所では、この研究成果を元に、コムギにおける有用ステロール生産性向上に向けた研究を行っています。

本研究成果は、植物科学研究分野において著名な、英国の科学雑誌『Plant Journal』オンライン版に近く掲載されます。

【植物細胞内におけるイソプレノイド生合成の概念図】

細胞質のMVA経路では、ステロールなどが、葉緑体のMEP経路ではカロテノイドなどが生合成される（黒太矢印）。核で転写されたLOI1遺伝子はタンパク質に翻訳された後にミトコンドリアに輸送される（黒細矢印）。ミトコンドリアで呼吸鎖複合体にかかわる遺伝子を転写後調節（RNA編集）することで細胞質のMVA経路と葉緑体のMEP経路の制御にかかわる（赤点線矢印）。