◇ポイント◇
植物のがん予防成分「スルフォラファン」を作るために必須の“PMG1” 遺伝子
がん予防成分のもととなる「グルコシノレート」を選択的に生合成
PMG1の発現制御や遺伝子組換えでグルコシノレート生産のコントロールが可能に
独立行政法人理化学研究所（野依良治理事長）は、ブロッコリーなどの野菜に含まれるがん予防成分グルコシノレート※1（カラシ油配糖体）の生合成を調節するキー遺伝子を世界で初めて発見しました。これは理研植物科学研究センター（篠崎一雄センター長）代謝システム解析ユニットの平井優美ユニットリーダー、メタボローム基盤研究グループの斉藤和季グループディレクターらと、かずさDNA研究所（大石道夫理事長）産業基盤開発研究部の柴田大輔部長らが行う新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）からの委託プロジェクトとの共同研究の成果です。
グルコシノレートは主にブロッコリー、キャベツ、ダイコン、ワサビ、カラシナなどのアブラナ科植物に含まれる成分で、すりおろしたり噛んだりすることでこれら野菜の細胞内に含まれる分解酵素と混じりあい、イソチオシアネートと呼ぶ辛味成分に変化します。イソチオシアネートの1種であるスルフォラファンには、発がん物質を解毒する酵素の活性を高める作用がありますが、スルフォラファンのもととなるグルコシノレートの合成が、植物細胞内でどのように制御されているかということはほとんど知られていませんでした。
今回の研究では、これらアブラナ科野菜の仲間であるシロイヌナズナという植物をモデル材料に用いて、DNAマイクロアレイ※2技術による全遺伝子の発現※3解析を行い、目標の遺伝子の探索を行いました。その結果、シロイヌナズナの持つ約27,000遺伝子の中から、グルコシノレート合成酵素を作る遺伝子と同じ発現パターンを持つPMG1という転写因子を作り出す遺伝子を見つけ出しました。PMG1遺伝子の働きを抑えたシロイヌナズナでは、グルコシノレート合成酵素遺伝子の発現を抑制して、グルコシノレートの量が種類により最大400分の1程度に減少しました。逆に、通常はグルコシノレートを蓄積しないシロイヌナズナ培養細胞で、PMG1遺伝子の働きを過剰にすると、グルコシノレート合成酵素遺伝子の発現が上昇し、グルコシノレートを植物体並みに蓄積するようになりました。このことから、PMG1はグルコシノレート合成を制御するキー遺伝子であることが明らかになりました。この知見をブロッコリーなどの野菜や培養細胞に応用することで、必要とされるグルコシノレート量を多くしたがん予防効果の高い「機能性野菜」を作ったり、植物細胞の培養タンクでグルコシノレートを作ることができると期待されます。
本研究成果は、『米国科学アカデミー紀要（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America：PNAS）』のオンライン版（4月9日の週付け、日本時間4月10日以降）に掲載されます。
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