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Identification of oxidative stress defense and DNA repair proteins and elucidation of mechanisms of action

Research Project

Project/Area Number 16K00545
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Risk sciences of radiation and chemicals
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

AKIYAMA QIUMEI  京都大学, 理学研究科, 准教授 (00260604)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywords酸化ストレス / DNA修復 / ヒト培養細胞 / 線虫C.eleganas / ストレス防御 / 放射線 / 大腸菌 / 培養細胞 / 放射線応答 / Oxidation Resistance1 / 酸化DNA修復 / 線虫 / DNA修復酵素 / 酸化DAN修復 / DNA 修復 / 酸化ストレス防御
Outline of Final Research Achievements

To elucidate the roles of DNA repair enzymes in multicellular C. elegans, double or triple deficient mutants of base excision repair enzymes (EXO-3, APN-1, UNG-1, NTH-1) were isolated, and we revealed their critical roles to prevent DNA damage and oxidative stress in C. elagans. These proteins were probed to play important roles on life span, growth and tissue formation. We also found that ATM is essential for the response to oxidative stress in non-dividing cells of C.elegans. Furthermore, we clarified the effects of ascidian APEX1 on embryogenesis, and the enzymatic activity of APEX2 was first identified in vitro. In the identification and functional analysis of cellular oxidative stress defense factors, we also found the critical function of Escherichia coli PqiABC in protection against oxidative stress, and we also revealed the human oxidative stress resistance protein OXR1 plays an important function in the radiation response and in maintaining genomic stability.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、新規の酸化防御タンパク質やDNA修復酵素活性が同定され、それらを欠損あるいは発現抑制させた細胞や個体の性質が解明され、 損傷DNAの修復、抗酸化因子の酸化ストレス制御における役割がより明らかになった。酸化損傷修復の全体像の解明、寿命、 発生、成長、神経疾患における役割の理解に向けた新しい展開を促すことに大きく貢献できた。新しい酸化ストレス防御因子が同定でき、ストレス防御の全体像の理解にも大きく貢献した。この成果は酸化ストレスによる細胞の突然変異やがん化の抑制機構の解明にも貢献できる。

Report

(5 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (69 results)

All 2020 2019 2018 2017 2016

All Journal Article (11 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 11 results,  Open Access: 7 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (58 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Oxidation Resistance 1 Prevents Genome Instability Through Maintenance of G2/M Arrest in Gamma-Ray-Irradiated Cells2020

    • Author(s)
      Ako Matsui , Junya Kobayashi , Shin-Ichiro Kanno , Kazunari Hashiguchi , Masahiro Miyaji , Yukihiro Yoshikawa, Akira Yasui and Qiu-Mei Zhang-Akiyama
    • Journal Title

      Journal of Radiation Research

      Volume: 61 Issue: 1 Pages: 1-13

    • DOI

      10.1093/jrr/rrz080

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  • [Journal Article] CiApex1 has AP endonuclease activity and abrogated AP site repair disrupts early embryonic development in <i>Ciona intestinalis</i>2019

    • Author(s)
      Kento Igarashi, Masafumi Funakoshi, Seiji Kato, Takahito Moriwaki, Yuichi Kato, and Qiu-Mei Zhang-Akiyama
    • Journal Title

      Genes & Genetic Systems

      Volume: 94 Issue: 2 Pages: 81-93

    • DOI

      10.1266/ggs.18-00043

    • NAID

      130007638721

    • ISSN
      1341-7568, 1880-5779
    • Year and Date
      2019-04-01
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  • [Journal Article] OXR1の生体防御メカニズムにおける新知見2019

    • Author(s)
      松井亜子, 尾崎拓, 船越昌史, 秋山(張)秋梅
    • Journal Title

      放射線生物研究

      Volume: 54 Pages: 15-27

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  • [Journal Article] ATM Induces Cell Death with Autophagy in Response to H2O2 Specifically in Caenorhabditis elegans Nondividing Cells2018

    • Author(s)
      Takahito Moriwaki, Akira Yamasaki, and Qiu-Mei Zhang-Akiyama
    • Journal Title

      Oxidative Medicine and Cellular Longevity

      Volume: 3862070 Issue: 1 Pages: 1-9

    • DOI

      10.1155/2018/3862070

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  • [Journal Article] AP endonuclease EXO-3 deficiency causes developmental delay and abnormal vulval organogenesis, Pvl, through DNA glycosylase-initiated checkpoint activation in Caenorhabditis elegans2018

    • Author(s)
      Masahiro Miyaji, Yuichiro Hayashi, Masafumi Funakoshi, Akihiro Tanaka and Qiu-Mei Zhang-Akiyama
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 8:16736 Issue: 1 Pages: 1-11

    • DOI

      10.1038/s41598-018-35063-6

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    • Author(s)
      簗瀬澄乃, 鈴木芳代, 秋山(張)秋梅, 坂下哲哉
    • Journal Title

      放射線生物研究

      Volume: 53 Pages: 255-264

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    • Author(s)
      Funakoshi Masafumi、Nambara Daisuke、Hayashi Yuichiro、Zhang-Akiyama Qiu-Mei
    • Journal Title

      Genes and Environment

      Volume: 39 Issue: 1 Pages: 1-9

    • DOI

      10.1186/s41021-017-0087-7

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    • Author(s)
      Zhou H, Kawamura K, Yanagihara H, Kobayashi J, Zhang-Akiyama Q.
    • Journal Title

      J Radiat Res.

      Volume: 59 Issue: 4 Pages: 1-8

    • DOI

      10.1093/jrr/rrx014

    • NAID

      120006647308

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    • Author(s)
      山崎 晃、宮路 将弘、林 悠一郎、森脇 隆仁、小林 純也、秋山(張)秋梅
    • Journal Title

      放射線生物研究

      Volume: 52(4) Pages: 416-425

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    • Author(s)
      Takayuki Nakayama and Qiu-Mei Zhang-Akiyama
    • Journal Title

      Journal of Bacteriology

      Volume: 199 Issue: 1

    • DOI

      10.1128/jb.00606-16

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] FUdR extends the lifespan of the short-lived AP endonuclease mutant in <i>Caenorhabditis elegans</i> in a fertility-dependent manner2016

    • Author(s)
      Yuichi Kato, Masahiro Miyaji and Qiu-Mei Zhang Akiyama
    • Journal Title

      Genes & Genetic Systems

      Volume: 91 Issue: 4 Pages: 201-207

    • DOI

      10.1266/ggs.15-00064

    • NAID

      130005450122

    • ISSN
      1341-7568, 1880-5779
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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Oxidation resistance 1, OXR1, maintains genomic stability in gamma-irradiated cells through inhibition of oxidative stress and regulation of G2/M arrest2019

    • Author(s)
      Qiu-Mei Zhang-Akiyama, Ako Matsui, Junya Kobayashi, Shin-ichiro Kanno and Kazunari Hashiguchi
    • Organizer
      International Congress of Radiation Research
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  • [Presentation] 酸化ストレス抑制因子OXR1はG2/M arrestの維持を介して放射線誘発ゲノム不安定性を抑制している2019

    • Author(s)
      松井亜子、小林純也、鈴木雅雄、橋口一成、秋山秋梅
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      基礎物理学研究所研究会「放射線の生体影響解明への分野横断による挑戦」
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  • [Presentation] APエンドヌクレアーゼ欠損による幼虫-成虫期における線虫Caenorhabditis elegansへの影響解析2018

    • Author(s)
      宮路将弘、林悠一郎、船越昌史、田中彬寛、秋山(張)秋梅
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      宮路将弘、林悠一郎、船越昌史、田中彬寛、秋山(張)秋梅
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      第71回日本酸化ストレス学会
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  • [Presentation] 酸化ストレス抵抗性遺伝子OXR1は放射線照射後の細胞内酸化ストレス抑制とG2/M arrest制御に関与する2018

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      松井亜子、小林純也、橋口一成、吉川幸宏、宮路将弘、秋山(張)秋梅
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      第71回日本酸化ストレス学会
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  • [Presentation] 酸化ストレス抵抗性遺伝子OXR1は酸化ストレス抑制と細胞周期制御を介して放射線照射後のゲノム安定性維持に貢献している2018

    • Author(s)
      松井亜子、小林純也、橋口一成、吉川幸宏、宮路将弘、秋山(張)秋梅
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      船越 昌史、松田 涼佑、秋山(張)秋梅
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      日本遺伝学会第90回大会
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  • [Presentation] APエンドヌクレアーゼ欠損による幼虫-成虫期における線虫Caenorhabditis elegansへの影響解析2018

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      宮路将弘、林悠一郎、船越昌史、秋山(張)秋梅
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      林悠一郎、秋山秋梅
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      江湘吉、山崎晃、秋山秋梅
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      日本環境変異原学会第47回大会
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      秋山秋梅、松井亜子
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      秋山(張)秋梅、山崎晃、森脇隆仁
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      日本放射線影響学会第61回大会
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      TINGYI ZHAO, Qiu-Mei Zhang-Akiyama
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      日本放射線影響学会第61回大会
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      Ako Matsui, Junya Kobayashi, Shin-ichiro Kanno, Kazunari Hashiguchi, Yukihiro Yoshikawa, Masao Suzuki, Akira Yasui, and Qiu-Mei Zhang-Akiyama
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      船越昌史、秋山(張)秋梅
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      QST高崎サイエンスフェスタ2018
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      森脇隆仁、山崎晃、石川悟、秋山秋梅
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      日本放射線影響学会第61回大会
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    • Author(s)
      Qiu-Mei Zhang-Akiyama
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      ATW 2017
    • Place of Presentation
      ミラノ市(イタリア)
    • Year and Date
      2017-03-20
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      船越昌史
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      酵母研究若手の会 第3回研究会
    • Place of Presentation
      京都大学宇治キャンパス(京都府・宇治市)
    • Year and Date
      2017-03-16
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  • [Presentation] 線虫の放射線応答の部位特異性とオートファジーの関与の解析2017

    • Author(s)
      山崎晃、鈴木芳代、舟山知夫、小林泰彦、秋山(張)秋梅
    • Organizer
      第1回QST高崎研シンポジウム
    • Place of Presentation
      高崎量子応用科学研究所(群馬県・高崎市)
    • Year and Date
      2017-01-26
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      Masafumi FUNAKASHI, Ryousuke MATSUDA, Qiu-Mei ZHANG-AKIYAMA
    • Organizer
      第40回日本基礎老化学会大会
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      Qiu-Mei Zhang-Akiyama, Masahiro Miyaji, Yuichiro Hayashi, Akihiro Tanaka, Yuichi Kato
    • Organizer
      21st International C.elegans Conference
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      Akira Yamasaki, Michiyo Suzuki, Tomoo Funayama, Yasuhiko Kobayashi, Qiu-Mei Zhang-Akiyama
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      21st International C.elegans Conference
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      船越昌史
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      船越昌史、松田涼佑、秋山(張)秋梅
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      日本放射線影響学会 第60回大会
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  • [Presentation] 出芽酵母に保存されているAPエンドヌクレアーゼ、APN1とAPN2はそれぞれ異なる方法でミトコンドリアの品質管理に貢献する2017

    • Author(s)
      船越昌史、松田涼佑、秋山(張)秋梅
    • Organizer
      2017年度 生命科学系学会合同年次大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 線虫APエンドヌクレアーゼEXO-3はDNAグリコシラーゼと協調して機能することで正常な成長や産卵口形成に寄与する2017

    • Author(s)
      宮路将弘、林悠一郎、田中彬寛、加藤悠一、秋山(張)秋梅
    • Organizer
      2017年度 生命科学系学会合同年次大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] DNAグリコシラーゼ活性とジメチルトランスフェラーゼ活性の二つの活性を持つ大腸菌タンパク質KsgAとそのヒトホモログのDNA修復への関与の解明2017

    • Author(s)
      林悠一郎、江湘吉、宮路将弘、秋山(張)秋梅
    • Organizer
      2017年度 生命科学系学会合同年次大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 酸化ストレスに対するヒトOGG1遺伝子高発現細胞の感受性2017

    • Author(s)
      吉川幸宏、TingYiZhao、山崎晃、高尾雅、小林純也、冨田雅典、鈴木雅夫、秋山(張)秋梅
    • Organizer
      2017年度 生命科学系学会合同年次大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 塩基除去修復は線虫C.elegansの寿命、生殖、成長に貢献している2016

    • Author(s)
      秋山(張)秋梅、加藤悠一、宮路将弘
    • Organizer
      日本放射線影響学会第59回大会
    • Place of Presentation
      JMSアステールプラザ(広島県・広島市)
    • Year and Date
      2016-10-26
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 低線量放射線による DNA 損傷とその修復2016

    • Author(s)
      吉川幸宏、山崎晃、鈴木雅雄、小林純也、冨田雅典、秋山(張)秋梅
    • Organizer
      日本放射線影響学会第59回大会
    • Place of Presentation
      JMSアステールプラザ(広島県・広島市)
    • Year and Date
      2016-10-26
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 高線量放射線照射が線虫の全身運動に及ぼす影響2016

    • Author(s)
      山崎晃、鈴木芳代、舟山知夫、小林泰彦、秋山(張)秋梅
    • Organizer
      日本放射線影響学会第59回大会
    • Place of Presentation
      JMSアステールプラザ(広島県・広島市)
    • Year and Date
      2016-10-26
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 放射線照射による superoxide の蓄積が核ゲノム不安定性を促進する―細胞質 における hOXR1 による放射線防護機能―2016

    • Author(s)
      松井亜子、小林純也、鈴木雅雄、橋口一成、秋山(張)秋梅
    • Organizer
      日本放射線影響学会第59回大会
    • Place of Presentation
      JMSアステールプラザ(広島県・広島市)
    • Year and Date
      2016-10-26
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 重粒子線照射による線虫の運動機能の変化2016

    • Author(s)
      山崎晃、鈴木芳代、舟山知夫、小林泰彦、坂下哲哉、秋山(張)秋梅
    • Organizer
      日本宇宙生物科学会第30回大会
    • Place of Presentation
      愛知医科大学(愛知県・長久手市)
    • Year and Date
      2016-10-13
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 線虫の遊泳指標に与える放射線の影響2016

    • Author(s)
      坂下哲哉、山崎晃、鈴木芳代、小野田忍、佐藤達彦、簗瀬澄乃、秋山(張)秋梅
    • Organizer
      日本宇宙生物科学会第30回大会
    • Place of Presentation
      愛知医科大学(愛知県・長久手市)
    • Year and Date
      2016-10-13
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] Effects of high dose radiation on locomotion in Caenorhabditis elegans2016

    • Author(s)
      Akira Yamasaki, Michiyo Suzuki, Tomoo Funayama, Yasuhiko Kobayashi, Qiu-Mei Zhang-Akiyama
    • Organizer
      国際極限環境生物学会extremophiles 2016 11th International Congress on Extremophiles
    • Place of Presentation
      京都大学百周年時計台記念館 Kyoto University Clock Tower Centennial Hall, Kyoto, Japan
    • Year and Date
      2016-09-12
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 酸化ストレスとヌクレオチドの品質管理機構ー酸化ヌクレオチドの品質管理は線虫C.elegansの個体成長・生存に重要であるー2016

    • Author(s)
      秋山秋梅、真田悠生、石川悟
    • Organizer
      日本遺伝学会第88回大会
    • Place of Presentation
      日本大学国際関係学部三島駅北口校舎(静岡県・三島市)
    • Year and Date
      2016-09-07
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] カタユウレイボヤAPエンドヌクレアーゼCiAPEX1, CiAPEX2, CiP0のAPサイト修復における役割2016

    • Author(s)
      船越昌史、松田涼佑、秋山(張)秋梅
    • Organizer
      日本遺伝学会第88回大会
    • Place of Presentation
      日本大学国際関係学部三島駅北口校舎(静岡県・三島市)
    • Year and Date
      2016-09-07
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 塩基除去修復欠損による線虫の生殖・成長・寿命への影響解析2016

    • Author(s)
      宮路 将弘、加藤 悠一、林 悠一郎、秋山(張) 秋梅
    • Organizer
      日本遺伝学会第88回大会
    • Place of Presentation
      日本大学国際関係学部三島駅北口校舎(静岡県・三島市)
    • Year and Date
      2016-09-07
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 大腸菌DNAグリコシラーゼKsgAとそのヒトホモログのゲノム安定性維持への関与2016

    • Author(s)
      林悠一郎、秋山(張)秋梅
    • Organizer
      日本遺伝学会第88回大会
    • Place of Presentation
      日本大学国際関係学部三島駅北口校舎(静岡県・三島市)
    • Year and Date
      2016-09-07
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] Time Course Analysis of locomotion inhibition by radiation in Caenorhabdits elegans2016

    • Author(s)
      Akira Yamasaki
    • Organizer
      The 32th RBC-NIRS International Symposium(放生研国際シンポジウム)
    • Place of Presentation
      ホテルコープイン京都(京都府・京都市)
    • Year and Date
      2016-09-01
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Oxidative Stress Response via ATM in non-dividing cells in Caenorhabditis elegans2016

    • Author(s)
      Satoru Ishikawa, Takahito Moriwaki and Qiu-Mei Zhang-Akiyama
    • Organizer
      The 32th RBC-NIRS International Symposium(放生研国際シンポジウム)
    • Place of Presentation
      ホテルコープイン京都(京都府・京都市)
    • Year and Date
      2016-09-01
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 大腸菌pqiABCオペロンは、膜の安定性に寄与する輸送システムを形成する2016

    • Author(s)
      中山貴之、秋山(張)秋梅
    • Organizer
      第13回21世紀大腸菌研究会
    • Place of Presentation
      グリーンピア南阿蘇(熊本県・阿蘇郡南阿蘇村)
    • Year and Date
      2016-06-02
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 線虫における酸化ストレス防御機構が生命維持に及ぼす機序の解明2016

    • Author(s)
      山崎晃
    • Organizer
      学位論文研究支援合同報告会
    • Place of Presentation
      電中研大手町地区第4会議室(東京都・千代田区)
    • Related Report
      2016 Research-status Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2021-02-19  

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