目的は紅花中のO-メチルトランスフェラーゼ遺伝子を包括的に同定・解析し、フラボノイド化合物のメチル化を触媒可能な主要なO-メチルトランスフェラーゼ遺伝子を掘り起こし、紅花におけるフラボノイド化合物の構造多様性の分子形成メカニズムの解明に資することである。方法は、研究班が事前に取得した高品質な紅花ゲノムデータを基に、隠れマルコフモデルを用いて紅花Ⅰ型O-メチルトランスフェラーゼ遺伝子を体系的に同定した。各種の生物情報学オンラインツールを利用して、同定された遺伝子の理化学的性質、遺伝子構造、保存モチーフ、染色体上の位置、遺伝子複製事象および共線性解析を行った。さらに大腸菌の原核発現系を用いて標的遺伝子のタンパク質異種発現を行い、試験管内酵素反応によってその機能を検証した。結果は、紅花のⅠ型O-メチルトランスフェラーゼ遺伝子31個を選別した。紅花CtFOMT1メチルトランスフェラーゼ遺伝子をクローン化に成功し、大腸菌内で可溶性発現し、Ni²⁺親和クロマトグラフィーにより高濃度に精製した。試験管内酵素試験の結果、CtFOMT1はS-アデノシルメチオニンをメチル供与体として用い、ナリンゲニンの4′-OHをメチル化してイソサクラネチンを生成し、ルテオリンの4′-OHをメチル化してケンペロールを生成し、さらにケンペロールの3′-OHをメチル化して4′-メチルケンペロールを生成した。結論として、CtFOMT1はフラボノイド骨格中の4′-/3′-OHメチル化を触媒し、紅花中の多様な4′-/3′-オキシメチルフラボノイド化合物の生合成に関与すると推測される。

紅花;O-メチルトランスフェラーゼ;フラボノイド化合物;遺伝子クローニング;機能解析