藻類・植物に共通のリン酸化酵素が制御する窒素欠乏応答性脂質蓄積機構の解明

• 研究課題/領域番号: 15K18682
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 応用生物化学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 梶川 昌孝 京都大学, 生命科学研究科, 助教 (40594437)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2015年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: 植物生理学 / 植物分子生物学 / 脂質代謝 / 光合成 / 藻類育種 / タンパク質リン酸化 / 脂質 / デンプン / 栄養欠乏応答 / リン酸化プロテオーム / 藻類 / 藻類バイオテクノロジー / 炭素代謝 / 窒素代謝

研究成果の概要

栄養素が枯渇すると微細藻類はトリアシルグリセロール（TAG）を蓄積する。DYRK型タンパク質リン酸化酵素TAR1は緑藻クラミドモナスにおいて炭素代謝を調節することを既に報告した。 tar1-1変異体は光独立栄養かつN欠乏条件において野生型（WT）細胞と比較して、高いレベルの細胞生存率および過酸化水素の生成を維持した。配偶子形成での交配効率および主要調節因子のmRNA存在量はtar1-1の方がWTよりも低かった。さらにtar1-1はWTと比較して高いレベルのTAGおよびデンプンを蓄積した。さらに426のTAR1依存性リン酸化タンパク質を同定し、N同化および炭素代謝に関連するタンパク質を見出した。

研究成果

• [雑誌論文] Algal dual-specificity tyrosine-phosphorylation-regulated kinase TAR1 regulates accumulation of triacylglycerol in nitrogen- or sulfur-deficiency (2015)
  • 著者名/発表者名: Masataka Kajikawa, Yuri Sawaragi, Haruka Shinkawa, Takashi Yamano, Akira Ando, Misako Kato, Masafumi Hirono, Naoki Sato, Hideya Fukuzawa
  • 雑誌名: Plant Physiol. 巻: - 号: 2 ページ: 752-764
  • DOI: 10.1104/pp.15.00319
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 高CO2かつ窒素欠乏環境でTAGとChlorophyllを異常蓄積する緑藻変異株の単離と解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 宮本 明日香、新川 友貴、嶋村 大亮、本庄 智也、香西 紀子、胡 東輝、豊川 知華、新川 はるか、梶川 昌孝、山野 隆志、福澤 秀哉
  • 学会等名: 第59回日本植物生理学会年会
• [学会発表] DYRK-Type protein kinase MpYak1 is involved in rhizoid elongation and carbon allocation in response to nitrogen deficiency in Marchantia polymorpha (2018)
  • 著者名/発表者名: Haruka Shinkawa, Masataka Kajikawa, Ryuichi Nishihama, Takayuki Kohchi, Hideya Fukuzawa
  • 学会等名: The 16th International Student Seminar
  • 国際学会
• [学会発表] Isolation of green algal mutants accumulating high levels of TAG and chlorophyll under nitrogen deficient conditions (2018)
  • 著者名/発表者名: Asuka Miyamoto, Yuki Niikawa, Daisuke Shimamura, Tomoya Honjo, Noriko Kozai, Donghui Hu, Chihana Toyokawa, Haruka Shinkawa, Masataka Kajikawa, Takashi Yamano, Hideya Fukuzawa
  • 学会等名: The 16th International Student Seminar
  • 国際学会
• [学会発表] Identification of phosphorylation targets of TAR1 kinase, a regulator of lipid accumulation in C/N-stress conditions (2017)
  • 著者名/発表者名: Uran Ohta, Haruka Shinkawa, Masataka Kajikawa, Yuki Nomura, Mayu Ogura, Hirofumi Nakagami, Naoyuki Sugiyama, Yasushi Ishihama, Hideya Fukuzawa
  • 学会等名: The 15th International Student Seminar
  • 発表場所: Kyoto university Shiran-kaikan, Kyoto
  • 年月日: 2017-02-23
  • 国際学会
• [学会発表] DYRK-Type Protein Kinase TAR1 Regulates Rhizoid Elongation and Carbon Allocation in Response to Nitrogen Deficiency in the Liverwort Marchantia polymorpha (2017)
  • 著者名/発表者名: Haruka Shinkawa, Masataka Kajikawa, Ryuichi Nishihama, Takayuki Kohchi, Hideya Fukuzawa
  • 学会等名: The 65th NIBB Conference. Renaissance of Marchantia polymorpha ‐the genome and beyond‐
  • 国際学会
• [学会発表] Isolation and characterization of a Chlamydomonas mutant with high levels of chlorophyll and TAG under nitrogen deficiency (2017)
  • 著者名/発表者名: Uran Ohta, Haruka Shinkawa, Asuka Miyamoto, Masataka Kajikawa, Masafumi Hirono, Hideya Fukuzawa
  • 学会等名: The 7th Asian Symposium on Plant Lipid
  • 国際学会
• [学会発表] Protein kinase TAR1 conserved in the algae and land plants regulates C/N-stress responses (2017)
  • 著者名/発表者名: Masataka Kajikawa
  • 学会等名: 第19回京都大学生命科学研究科シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 脂質制御に関わるタンパク質リン酸化酵素TAR１の下流因子MYB-like 4の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 2.太田羽藍、新川はるか、梶川昌孝、福澤 秀哉
  • 学会等名: 第29回植物脂質シンポジウム
  • 発表場所: 大阪府大阪市大阪大学会館
  • 年月日: 2016-11-25
• [学会発表] Phosphoproteomic analysis of a mutant of YAK1-type DYRK, TAR1 under the photoautotrophic C/N-imbalanced conditions (2016)
  • 著者名/発表者名: Haruka Shinkawa, Masataka Kajikawa, Yuko Nomura, Mayu Ogura, Hirofumi Nakagami, Naoyuki Sugiyama, Yasushi Ishihama, Hideya Fukuzawa
  • 学会等名: Satellite Meeting on Photosynthesis
  • 発表場所: Kyoto University Seminar House, Kyoto
  • 年月日: 2016-07-01
  • 国際学会
• [学会発表] TAG-accumulation-regulator-1 (TAR1) triggers suppression of photosynthesis and accumulation of lipid and starch under photoautotrophic and nitrogen-deficient conditions in Chlamydomonas (2016)
  • 著者名/発表者名: Masataka Kajikawa, Haruka Shinkawa, Sawaragi Yuri, Hideya Fukuzawa
  • 学会等名: 17th International Conference on the Cell&Molecular Biology of Chlamydomonas
  • 発表場所: Koyo International Conference Center, Kyoto
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] Phosphoproteomic analysis of a mutant of YAK1-type DYRK, TAR1 under the photoautotrophic C/N-imbalanced conditions (2016)
  • 著者名/発表者名: Haruka Shinkawa, Masataka Kajikawa, Yuko Nomura, Mayu Ogura, Hirofumi Nakagami, Naoyuki Sugiyama, Yasushi Ishihama, Hideya Fukuzawa
  • 学会等名: 17th International Conference on the Cell&Molecular Biology of Chlamydomonas
  • 発表場所: Koyo International Conference Center, Kyoto
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] Isolation of triacylglycerol-accumulating mutants from a green alga Chlamydomonas reinhardtii (2016)
  • 著者名/発表者名: Haruka Shinkawa, Marina Ogawa, Kajikawa Masataka, Hideya Fukuzawa
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会
  • 発表場所: 岩手県盛岡市、岩手大学
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] Chlamydomonas TAG-accumulation-regulator-1 (TAR1) triggers suppression of photosynthesis and accumulation of lipid and starch under photoautotrophic and nitrogen-deficient conditions (2016)
  • 著者名/発表者名: Haruka Shinkawa, Kajikawa Masataka, Sawaragi Yuri, Takashi Yamano, Yu Kanezaki, Hirofumi Yoshikawa, Hideya Fukuzawa
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会
  • 発表場所: 岩手県盛岡市、岩手大学
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] 窒素栄養欠乏下における緑藻クラミドモナスの脂質蓄積変異体tar1-1の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 梶川昌孝、新川はるか、椹木裕里、山野隆志、福澤秀哉
  • 学会等名: 第1回植物栄養研究会
  • 発表場所: 東京都文京区東京大学弥生キャンパス
  • 年月日: 2015-09-04
• [学会発表] 窒素栄養欠乏下における緑藻クラミドモナスの脂質蓄積変異体tar1-1の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 梶川昌孝、新川はるか、椹木裕里、山野隆志、福澤秀哉
  • 学会等名: 第12回クラミドモナス研究会
  • 発表場所: 東京都文京区中央大学理工学部
  • 年月日: 2015-09-03
• [学会発表] 窒素栄養欠乏下における緑藻クラミドモナスの脂質蓄積異常変異体の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 梶川昌孝、椹木裕里、新川はるか、山野隆志、安藤晶、加藤美砂子、廣野雅文、佐藤直樹、福澤秀哉
  • 学会等名: 第6回光合成学会年会
  • 発表場所: 岡山県岡山市岡山国際交流センター
  • 年月日: 2015-05-22
• [備考] 京都大学大学院生命科学研究科統合生命科学専攻微生物細胞機構学分野ホームページ
  • URL: http://www.molecule.lif.kyoto-u.ac.jp/index.html