植物スフィンゴ脂質の分子機能解明と代謝改変技術の確立

• 研究課題/領域番号: 15K20909
• 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; 応用分子細胞生物学
• 研究機関: 埼玉大学
• 研究代表者: 石川 寿樹 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (20598247)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 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: スフィンゴ脂質 / スフィンゴリピドミクス / 細胞膜マイクロドメイン / ストレス耐性 / 代謝改変 / LC-MS/MS

研究成果の概要

植物は動物や菌類とは異なる独自のスフィンゴ脂質構造を有しており、それらは植物固有の機能を担っていることが推測される。本研究では、多様な植物スフィンゴ脂質分子種を網羅する理論ライブラリーを構築し、その全分子種を標的とした一斉定量分析システムを開発した。本技術を用いることで、植物細胞膜上のマイクロドメインの形成と特定のタンパク質の局在化において、植物特有のスフィンゴ脂質分子構造が重要な役割を果たすことを明らかにした。さらに分析技術のハイスループット性と網羅性を生かし、機能未知糖転移酵素変異体の中から、植物型スフィンゴ脂質糖鎖の多様性の根幹を形成する新規糖転移酵素を同定することに成功した。

研究成果

• [国際共同研究] Lawrence Berkeley National Laboratory(米国)
• [雑誌論文] Synthesis and degradation of long-chain base phosphates affect fumonisin B1-induced cell death in Arabidopsis thaliana. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yanagawa D, Ishikawa T, Imai H.
  • 雑誌名: J Plant Res 巻: 130 号: 3 ページ: 571-585
  • DOI: 10.1007/s10265-017-0923-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular characterization and tageted quantitative profiling of the sphingolipidome in rice (2016)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa T, Ito Y, Kawai-Yamada M
  • 雑誌名: Plant J 巻: 88 号: 4 ページ: 681-693
  • DOI: 10.1111/tpj.13281
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Loss of inositol phosphorylceramide sphingolipid mannosylation induces plant immune responses and reduces cellulose content in Arabidopsis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Fang L, Ishikawa T, Rennie EA, Murawska GM, Lao J, Yan J, Tsai AY, Baidoo EE, Xu J, Keasling JD, Demura T, Kawai-Yamada M, Scheller HV, *Mortimer JC
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 28 号: 12 ページ: 2991-3004
  • DOI: 10.1105/tpc.16.00186
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Plasma membrane microdomains are essential for Rac1-RbohB/H-mediated immunity in rice (2016)
  • 著者名/発表者名: Nagan M, Ishikawa T, Fujiwara M, Fukao Y, Kawano Y, Kawai-Yamada M, Shimamoto K
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 28 号: 8 ページ: 1966-1983
  • DOI: 10.1105/tpc.16.00201
  • 査読あり
• [雑誌論文] Overexpression of BAX INHIBITOR-1 links plasma membrane microdomain proteins to stress. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa T, Aki T, Yanagisawa S, Uchimiya H and Kawai-Yamada M
  • 雑誌名: Plant Physiol. 巻: 169 号: 2 ページ: 1333-1343
  • DOI: 10.1104/pp.15.00445
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] KONJAC1 and 2 are key factors for GDP-mannose generation and affect l-ascorbic acid and glucomannan biosynthesis in Arabidopsis. (2015)
  • 著者名/発表者名: Sawake S, Tajima N, Mortimer JC, Lao J, Ishikawa T, Yu X, Yamanashi Y, Yoshimi Y, Kawai-Yamada M, Dupree P, Tsumuraya Y and Kotake T
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 27 号: 12 ページ: 3397-3409
  • DOI: 10.1105/tpc.15.00379
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] スフィンゴリピドミクスが解き明かす植物スフィンゴ脂質の独自性と多様性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石川寿樹、川合真紀
  • 学会等名: 第29回植物脂質シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府豊中市）
  • 年月日: 2016-11-25
• [学会発表] Comprehensively targeted sphingolipidomics reveals plant species- and lipid class-specific metabolism of sphingolipids in monocots (2016)
  • 著者名/発表者名: Toshiki Ishikawa and Maki Kawai-Yamada
  • 学会等名: ISPL2016
  • 発表場所: Goettingen, Germany
  • 年月日: 2016-07-03
  • 国際学会
• [学会発表] 植物のストレス誘導性細胞死における細胞膜マイクロドメインの機能 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石川寿樹、川合真紀
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学上田キャンパス（岩手県・盛岡市）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Plasma membrane microdomains participate in Bax inhibitor-1-mediated stress tolerance in rice. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa T and Kawai-Yamada M
  • 学会等名: The 6th Asian Symposium on Plant Lipids
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2015-12-03
  • 国際学会
• [学会発表] 植物スフィンゴリピドミクスによるストレス耐性分子マーカーの探索 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石川寿樹、川合真紀
  • 学会等名: 第9回メタボロームシンポジウム
  • 発表場所: 三島商工会議所（静岡県・三島市）
  • 年月日: 2015-10-01
• [学会発表] 植物スフィンゴ脂質の代謝と機能における 長鎖塩基不飽和化の役割 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石川寿樹、川合真紀
  • 学会等名: 第28回植物脂質シンポジウム
  • 発表場所: 上智大学四ッ谷キャンパス（東京都）
  • 年月日: 2015-09-10
• [学会発表] スフィンゴ脂質不飽和化酵素SLDを過剰発現するイネの解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石川寿樹、金松、中曽根光、長野稔、川合真紀
  • 学会等名: 第33回日本植物細胞分子生物学会
  • 発表場所: 東京大学農学部キャンパス（東京都）
  • 年月日: 2015-08-10