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ストレプト植物における葉緑体型ペプチドグリカンの分子機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 17H03701
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 植物分子・生理科学
研究機関熊本大学

研究代表者

高野 博嘉  熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (70242104)

研究分担者 児島 征司  東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (20745111)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2020年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2019年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2018年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2017年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
キーワード葉緑体 / バイオテクノロジー / 植物 / 進化
研究成果の概要

葉緑体は藍藻から進化したオルガネラであり、分裂によってのみその数を増やす。基部ストレプト植物は藍藻に由来すると考えられるペプチドグリカン(PG)を葉緑体分裂に用いていることを明らかにしており、本研究ではヒメツリガネゴケをモデル植物として研究を行った。葉緑体PG の化学的基本構造を明らかにするとともに、PG合成酵素MurJや分解酵素MltB、VanYがPG依存的葉緑体分裂機構へ関与することを明らかにした。また、PG依存的葉緑体分裂機構から、被子植物で見られる非依存的葉緑体分裂への進化の糸口を掴むため、裸子植物Mur遺伝子の解析を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

我々の発見した、ストレプト植物における「葉緑体型PG」を研究することが本研究の一番の特色である。我々の研究により、これらの細菌由来のシステムが葉緑体分裂や分化といった植物細胞の基本システムとかかわることが明らかとなってきた。植物のエネルギー産生オルガネラである葉緑体の分裂機構を研究することは、物質生産にも関わる重要なテーマである。葉緑体分裂は、PGを持たないシロイヌナズナや紅藻シアニディオシゾンで精力的に研究されてきたため、PGを持つコケの葉緑体分裂機構の解析は、基部ストレプト植物における一般性とともに、葉緑体分裂機構の進化に迫ることができる研究である。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 1件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 10件、 招待講演 4件)

  • [国際共同研究] 内蒙古大学(中国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] 内蒙古大学(中国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] 内蒙古大学(中国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Genes encoding lipid II flippase MurJ and peptidoglycan hydrolases are required for chloroplast division in the moss Physcomitrella patens.2021

    • 著者名/発表者名
      Utsunomiya, H., Saiki, N., Kadoguchi, H., Fukudome, M., Hashimoto, S., Ueda, M., Takechi, K. and Takano, H.
    • 雑誌名

      Plant Molecular Biology

      巻: in press 号: 4-5 ページ: 405-415

    • DOI

      10.1007/s11103-020-01081-0

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Two atypical ANGUSTIFOLIA without a plant‐specific C‐terminus regulate gametophore and sporophyte shapes in the moss Physcomitrium ( Physcomitrella ) patens2021

    • 著者名/発表者名
      Takechi Katsuaki、Nagase Hiroaki、Furuya Tomoyuki、Hattori Koro、Sato Yoshikatsu、Miyajima Kensuke、Higuchi Tomofumi、Matsuda Ryuya、Takio Susumu、Tsukaya Hirokazu、Takano Hiroyoshi
    • 雑誌名

      The Plant Journal

      巻: 105 号: 5 ページ: 1390-1399

    • DOI

      10.1111/tpj.15121

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 葉緑体「壁」を持つストレプト植物の葉緑体分裂機構 - Invisible wallを求めて -2021

    • 著者名/発表者名
      高野 博嘉
    • 雑誌名

      Plant Morph.

      巻: in press

    • NAID

      40022708324

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Two ANGUSTIFOLIA genes regulate gametophore and sporophyte development in Physcomitrella patens2020

    • 著者名/発表者名
      Hashida Yoshikazu、Takechi Katsuaki、Abiru Tomomi、Yabe Noriyuki、Nagase Hiroaki、Hattori Koro、Takio Susumu、Sato Yoshikatsu、Hasebe Mitsuyasu、Tsukaya Hirokazu、Takano Hiroyoshi
    • 雑誌名

      The Plant Journal

      巻: 101 号: 6 ページ: 1318-1330

    • DOI

      10.1111/tpj.14592

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Visualization of Plastid Peptidoglycan in the Charophyte Alga <i>Klebsormidium nitens</i> Using a Metabolic Labeling Method2018

    • 著者名/発表者名
      Takano Hiroyoshi、Tsunefuka Takashi、Takio Susumu、Ishikawa Hayato、Takechi Katsuaki
    • 雑誌名

      CYTOLOGIA

      巻: 83 号: 4 ページ: 375-380

    • DOI

      10.1508/cytologia.83.375

    • NAID

      130007552949

    • ISSN
      0011-4545, 1348-7019
    • 年月日
      2018-12-25
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thylakoid membranes contain a non-selective channel permeable to small organic molecules2018

    • 著者名/発表者名
      Kojima S, Iwamoto M, Oiki S, Tochigi S, Takahashi H
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 印刷中 号: 20 ページ: 7777-7785

    • DOI

      10.1074/jbc.ra118.002367

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single-Pixel Densitometry Revealed the Presence of Peptidoglycan in the Intermembrane Space of the Moss Chloroplast Envelope in Conventional Electron Micrographs2017

    • 著者名/発表者名
      Sato, N., Toyoshima, M., Tajima, N., Takechi, K. and Takano, H.
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: 58 号: 10 ページ: 1743-1751

    • DOI

      10.1093/pcp/pcx113

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Genes Sufficient for Synthesizing Peptidoglycan Are Retained in Gymnosperm Genomes, and MurE from Larix gmelinii Can Rescue the Albino Phenotype of Arabidopsis MurE.2017

    • 著者名/発表者名
      Lin X, Li N, Kudo H, Zhang Z, Li J, Wang L, Zhang W, Takechi K, Takano H.
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: 58 号: 3 ページ: 587-897

    • DOI

      10.1093/pcp/pcx005

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Diverse origins of enzymes involved in the biosynthesis of chloroplast peptidoglycan2017

    • 著者名/発表者名
      Sato, N., Takano, H.
    • 雑誌名

      Journal of Plant Research

      巻: 130 号: 4 ページ: 635-645

    • DOI

      10.1007/s10265-017-0935-3

    • NAID

      40021237097

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Invisible wall を追う ― 基部ストレプト植物の葉緑体に存在するペプチドグリカン壁 ―2020

    • 著者名/発表者名
      高野 博嘉
    • 学会等名
      日本植物形態学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] AP2/ERF transcription factors regulate salt induced chloroplast division in the moss, Physcomitrella patens.2020

    • 著者名/発表者名
      Do, T.H., Prapapron, P., Menaka, A., Takano, H., Yoshioka, Y., Teh O.-K., Fujita, T.
    • 学会等名
      第61回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Moss chloroplast division with peptidoglycan2019

    • 著者名/発表者名
      Takano, H.
    • 学会等名
      EMBO Workshop “Bacterial cell division: Closing the gap”
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Evolution of MurE functions from moss plastid division to angiosperm chloroplast development2019

    • 著者名/発表者名
      Kajisa, I, Lin, X., E, Y., Kudo, H., Takio, S., Takechi, K. and Takano, H.
    • 学会等名
      iMoss2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evolutionarily distinct pathways are present to regulate chloroplast proliferation in the moss, Physcomitrella patens2019

    • 著者名/発表者名
      Fujita, T., Pongthai, P., Do, H. T., Inoue, N., Yoshioka, Y. and Takano, H.
    • 学会等名
      iMoss2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 変異植物体が巨大葉緑体形質を示すMurEとアルビノ形質を示すMurEの相同性と変異領域2019

    • 著者名/発表者名
      加治佐一朗、林暁飛、鄂一嵐、工藤裕美、滝尾進、武智克彰、高野博嘉
    • 学会等名
      日本植物形態学会第31回大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 葉緑体分裂に関与するMurEと葉緑体分化に関与するMurEの相同性と変異領域2019

    • 著者名/発表者名
      加治佐一朗、林暁飛、鄂一嵐、工藤裕美、池田孝介、滝尾進、武智克彰、高野博嘉
    • 学会等名
      日本植物学会第83回大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 環境に応じて使い分けられるコケ植物葉緑体の増殖方法2019

    • 著者名/発表者名
      藤田知道、Prapaporn Pongthai、Huong Thi Do、井上夏実、吉岡泰、高野博嘉
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] コケで葉緑体分裂に、被子植物で葉緑体分化に関与するMurEのアミノ酸配列比較と機能相補解析2019

    • 著者名/発表者名
      加治佐一朗、林暁飛、鄂一嵐、工藤裕美、滝尾進、武智克彰、高野博嘉
    • 学会等名
      第60回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Evolution of plastids with peptidoglycan wall2018

    • 著者名/発表者名
      Takano, H.
    • 学会等名
      Plant Science Seminar in Fac. Sci, Hokkaido Univ.
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] コケで葉緑体ペプチドグリカン合成に、シロイヌナズナで葉緑体遺伝子発現に関わるMurEの機能相補解析2018

    • 著者名/発表者名
      加治佐一朗、林暁飛、鄂一嵐、池田孝介、工藤裕美、滝尾進、武智克彰、高野博嘉
    • 学会等名
      日本植物形態学会第30回大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 緑色植物に保存された、葉緑体の分化や分裂に関与するMurEの機能相補実験2018

    • 著者名/発表者名
      加治佐一朗、林暁飛、鄂一嵐、工藤裕美、池田孝介、滝尾進、武智克彰、高野博嘉
    • 学会等名
      日本植物学会第82回大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Moss chloroplasts are surrounded by a peptidoglycan wall.2017

    • 著者名/発表者名
      Takano, H., Tadano, S., Ishikawa, H., Takio, S. and Takechi, K.
    • 学会等名
      Plant Biology 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Chloroplasts in Physcomitrella patens are surrounded by a peptidoglycan wall.2017

    • 著者名/発表者名
      Hirano, T., Tanidokoro, K., Tadano, S., Ishikawa, H., Takio, S., Takechi, K. and Takano, H.
    • 学会等名
      iMoss2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Moss plastids have peptidoglycan wall, similar to cyanobacteria2017

    • 著者名/発表者名
      Takano, H.
    • 学会等名
      1st IROAST Symposium “Plant Cell and Developmental Biology: Approaches to Multiscale Biosystems”
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cross-species complementation assay with MurE genes that are related to chloroplast division in bryophytes and that are affected chloroplast development in seed plants2017

    • 著者名/発表者名
      Kodo, H., Lin, X., Susumu, T., Takechi, K., Takano, H.
    • 学会等名
      1st IROAST Symposium “Plant Cell and Developmental Biology: Approaches to Multiscale Biosystems”
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Structural analysis of moss plastid peptidoglycan2017

    • 著者名/発表者名
      Kishimoto, K., Kojima, S., Mori, H., Susumu, T., Takechi, K., Takano, H.
    • 学会等名
      1st IROAST Symposium “Plant Cell and Developmental Biology: Approaches to Multiscale Biosystems”
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cross-species complementation assay of macrochloroplast phenotype in moss murE mutant and of albino phenotype in Arabidopsis ones with larch MurE gene2017

    • 著者名/発表者名
      Kodo, H., Lin, X., Susumu, T., Takechi, K., Takano, H.
    • 学会等名
      Taiwan-Japan Plant Biology 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Structural analysis of moss plastid peptidoglycan using a metabolic labeling method with click chemistry2017

    • 著者名/発表者名
      Kishimoto, K., Kojima, S., Mori, H., Susumu, T., Takechi, K., Takano, H.
    • 学会等名
      Taiwan-Japan Plant Biology 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 葉緑体に局在するLysMドメイン含有タンパク質のヒメツリガネゴケ遺伝子破壊ラインを用いた解析2017

    • 著者名/発表者名
      橋元 恵里奈、松下 祐美、森 仁志、瀧尾 進、武智 克彰、高野 博嘉
    • 学会等名
      第29回日本植物形態学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] コケで巨大葉緑体形質を示し、シロイヌナズナでアルビノの植物体となるMurE遺伝子破壊ラインのカラマツMurEも用いた種間相補解析2017

    • 著者名/発表者名
      工藤 裕美、林 飛暁、瀧尾 進、武智 克彰、高野 博嘉
    • 学会等名
      第29回日本植物形態学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ヒメツリガネゴケの葉緑体に局在するLysMドメイン含有タンパク質の機能解析2017

    • 著者名/発表者名
      橋元 恵里奈、松下 祐美、森 仁志、瀧尾 進、武智 克彰、高野 博嘉
    • 学会等名
      第81回日本植物学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] コケで葉緑体分裂に、シロイヌナズナで葉緑体分化に関するMurEとカラマツMurEを用いた種間相補解析2017

    • 著者名/発表者名
      工藤 裕美、林 飛暁、瀧尾 進、武智 克彰、高野 博嘉
    • 学会等名
      第81回日本植物学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ヒメツリガネゴケゲノム中に存在する2種のMurE遺伝子の葉緑体分裂・分化における機能2017

    • 著者名/発表者名
      池田孝介、工藤裕美、加治佐一朗、滝尾進、武智克彰,高野博嘉
    • 学会等名
      第59回日本植物生理学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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