ミラクリン

５）組換えトマトでのミラクリン生産をさらに改良・高度化するための基盤技術開発

西アフリカ原産のミラクルフルーツに含まれるミラクリンは、酸味を甘味に感じさせる味覚修飾作用を持つタンパク質である。この作用を医療の現場、普段の食生活の中で活用することで無理なく糖分の摂取を抑え、糖尿病やメタボリックシンドロームの予防に貢献できると期待されている。

ミラクリン遺伝子を35Sプロモーターで発現させた組換えトマト（’Moneymaker’）を作出し、世代を超えて遺伝的に安定であるか、ミラクリンが安定して蓄積しているかどうかを調べたところ、少なくともT5世代まで安定していた（Yano et al. 2010）。組換えトマトの果実発達段階におけるミラクリンの蓄積パターンを調べたところ、赤熟果、過熟果で多く蓄積していた。さらに部位別に蓄積パターンを調べたところ、外果皮で著しく多く蓄積していた（Kim et al. 2010）。さらに様々な品種と交配して、ミラクリンの蓄積を調べたところ、果実が小さく、外果皮率の高い’Micro-Tom’とのF1の果実において新鮮重あたりのミラクリンがもっとも蓄積していた（Kim et al. 2010b)。

組換えトマトでミラクリンを生産する場合、植物工場での栽培を行う必要がある。そこで、植物工場に適したミラクリン発現トマトを作出するために小型で心止まり形質を持つ’Micro-Tom’と交配し、世代を促進することで'Micro-Tom’の有用な性質を持ちつつも、果実収量が多い系統を2系統作出した。さらにこれらの交配系統は親系統よりもミラクリン含量が高いため、果実収量の増加との相乗効果でミラクリン生産量が大幅に増大することが明らかとなった（Kato et al. 2010)。

組換えトマトでのミラクリン生産量をさらに上げるために、プロモーターとターミネーターの改変、コドンの改変などを行った（Hiwasa-Tanase et al. 2011, Hirai et al. 2011a)。HSPターミネーターを用いることで、ミラクリンの蓄積量は大幅に上昇することが明らかとなった（Hirai et al. 2011b）。

Kyoko Hiwasa-Tanase, Tadayoshi Hirai, Kazuhisa Kato, Narendra Duhita, Hiroshi Ezura (2011) From miracle fruit to transgenic tomato: Mass production of the taste-modifying protein miraculin in transgenic plants. Plant Cell Reports accepted 2011年11月22日

Tadayoshi Hirai, Natsuko Kurokawa, Narendra Duhita, Kyoko Hiwasa-Tanase, Kazuhisa Kato, Ko Kato and Hiroshi Ezura (2011b)The HSP terminator of Arabidopsis thaliana induces a high level of miraculin accumulation in transgenic tomatoes Journal of agricultural and food chemistry 59 (18): 9942–9949

Tadayoshi Hirai, You-Wang Kim, Kazuhisa Kato, Kyoko Hiwasa-Tanase, Hiroshi Ezura (2011a) Uniform accumulation of recombinant miraculin protein in transgenic tomato fruit using a fruit ripening-specific E8 promoter. Transgenic Research. 20(6): 1185-1192.

Kyoko Hiwasa-Tanase, Mpanja Nyarubona, Tadayoshi Hirai, Kazuhisa Kato, Takanari Ichikawa, Hiroshi Ezura (2011) High-level accumulation of recombinant miraculin protein in transgenic tomatoes expressing a synthetic miraculin gene with optimized codon usage terminated by the native miraculin terminator. Plant Cell Reports 30: 113-124.

Kazuhisa Kato, Riichiro Yoshida, Ayako Kikuzaki, Tadayoshi Hirai, Hirofumi Kuroda, Kyoko Hiwasa-Tanase, Kenichi Takane, Hiroshi Ezura, Tsuyoshi Mizoguchi (2010) Molecular breeding of tomato lines for mass production of miraculin in a plant factory. Journal of Agricultural and Food Chemistry 58: 9505–9510.

You-Wang Kim, Tadayoshi Hirai, Kazuhisa Kato, Kyoko Hiwasa-Tanase, Hiroshi Ezura (2010b) Gene dosage and genetic background affect miraculin accumulation in transgenic tomato fruits. Plant Biotechnology 27: 333-338.

Megumu Yano, Tadayoshi Hirai, Kazuhisa Kato, Kyoko Hiwasa-Tanase, Naoya Fukuda, Hiroshi Ezura (2010) Tomato is a suitable material for producing recombinant miraculin protein in genetically stable manner. Plant Science 178: 469-473.

You-Wang Kim, Kazuhisa Kato, Tadayoshi Hirai, Kyoko Hiwasa-Tanase and Hiroshi Ezura (2010a) Spatial and developmental profiling of miraculin accumulation in transgenic tomato fruits expressing the miraculin gene constitutively. Journal of Agricultural and Food Chemistry 58: 282-286.