Research press release

生物工学:ビタミンDを生成する改変トマト

Nature Plants

Biotechnology: Tomatoes engineered to produce vitamin D

トマトにおいて、通常はプロビタミンD3(ビタミンD3の前駆体)をコレステロールに変換する酵素の作用を遮断することにより、プロビタミンD3を多く生産するように改変できることを示した論文が、Nature Plants に掲載される。こうしたトマトは、ビタミンD3の食物由来の新たな供給源として、公衆衛生上意義のあるものとなる可能性がある。

ビタミンD欠乏症は、全世界で約10億人が罹患する大きな世界的健康問題であり、がん、パーキンソン病、認知症などの疾患の発症リスク上昇を招くことがある。ヒトは日光を浴びることによってビタミンD3を合成することもできるが、このビタミンの大部分は食物に由来する。ただし、特に植物由来の食物では、その供給源は限定的である。

今回、Cathie Martinたちは、トマトにおいて、通常はプロビタミンD3をコレステロールに変換する酵素(7-デヒドロコレステロール還元酵素)をコードする遺伝子を編集した。遺伝子の編集によって、この経路を遮断することができ、トマトの果実と葉におけるプロビタミンD3の蓄積量が大幅に増加したが、植物体の成長や発生、収量には影響がなかった。プロビタミンD3は、UV-B光の照射によってビタミンD3に変換することもできれば、人体がUV-B暴露によるビタミンD3合成に使用することもできる。Martinたちは、トマト果実1個に含まれるプロビタミンD3の量は、ビタミンD3換算で、中型の鶏卵2個分、またはマグロ28グラム分に相当することを明らかにした。Martinたちによれば、このトマトの果実を摂取することは、小児や成人のビタミンD3の1日の必要量を満たすのに役立つ可能性があるという。

Martinたちは、今回の戦略が、植物のビタミンD3レベルを増加させる今後の作物改変研究を刺激する可能性があると結論付けている。

Tomatoes can be engineered to produce more provitamin D3 — a precursor to vitamin D3 — by blocking the action of an enzyme that normally converts this vitamin to cholesterol, according to a study published in Nature Plants. These tomatoes could represent a new dietary source of vitamin D3, with potential public health implications.

Vitamin D deficiency is a major global health issue that affects approximately one billion people worldwide and can lead to an increased risk of developing diseases such as cancer, Parkinson’s disease and dementia. Although humans can synthesize vitamin D3 on exposure to sunlight, most of this vitamin comes from our diets. However, dietary sources are limited, especially those from plants.

Cathie Martin and colleagues edited a gene in tomatoes that encodes an enzyme (7-dehydrocholesterol reductase) that normally converts provitamin D3 into cholesterol. By editing the gene, the authors were able to block this pathway, leading to the substantial accumulation of provitamin D3 in the tomatoes’ fruits and leaves, without affecting plant growth, development or yield. Provitamin D3 can then be converted to vitamin D3 by treatment with UV-B light, or can be used by the human body to synthesize vitamin D3 on UV-B exposure. The authors find that the amounts of provitamin D3 in one tomato fruit — if converted to vitamin D3 — would equal levels present in two medium-sized eggs or 28 grams of tuna. Eating the tomato fruits, they state, could help satisfy child and adult daily requirements for vitamin D3.

The authors conclude that this strategy could inspire further research into crop engineering to increase levels of vitamin D3 in plants.

doi: 10.1038/s41477-022-01154-6

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