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選択的クロロファジー誘導制御の分子基盤

研究課題

研究課題/領域番号 17H05050
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 応用分子細胞生物学
研究機関国立研究開発法人理化学研究所 (2019-2020)
東北大学 (2017-2018)

研究代表者

泉 正範  国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 上級研究員 (80714956)

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
24,700千円 (直接経費: 19,000千円、間接経費: 5,700千円)
2020年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2019年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2018年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
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 / オートファジー / クロロファジー / 植物 / 光障害
研究成果の概要

植物細胞において光合成を担う細胞小器官(オルガネラ)の葉緑体は、過剰な光エネルギーによる障害に常にさらされている。本研究では、光による障害を受けた葉緑体が、細胞内分解系「オートファジー」によって除去される経路(クロロファジー)の詳細なメカニズムに着目した研究を展開し、その分解を引き起こす誘導要因と、実際に細胞内で起こる輸送過程を明らかにした。また、分解対象となった葉緑体の標識や輸送に関わる可能性がある遺伝子を複数同定した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

葉緑体には大量の栄養素が含まれており、植物は時に葉緑体を積極的に分解することでそこに含まれる栄養素を回収、再利用しながら成長する。また障害を受けた葉緑体を除去することは、光に由来するダメージ(光ストレス)を軽減するためにも重要であると考えられる。本研究では、代表者らが見出した、光障害を受けた葉緑体を除去するクロロファジー、を対象に、その駆動プロセスを明らかにし、制御に関わる未知の遺伝子候補を得ることに成功した。今後その具体的な遺伝子機能が明らかになっていくことで、葉緑体分解を人為的に制御し、作物の栄養利用効率や光ストレス耐性を向上させる取り組みが可能になることが期待される。

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

    (63件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (18件) (うち国際共著 2件、 査読あり 18件、 オープンアクセス 12件) 学会発表 (38件) (うち国際学会 11件、 招待講演 16件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] オックスフォード大学(英国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] アリゾナ大学(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] オックスフォード大学(英国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] アリゾナ大学(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] オックスフォード大学(英国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] カリフォルニア大学サンフランシスコ校(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Chlorophagy does not require PLANT U-BOX4-mediated ubiquitination2020

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Sakuya、Izumi Masanori
    • 雑誌名

      Plant Signaling & Behavior

      巻: 16 号: 3 ページ: 1861769-1861769

    • DOI

      10.1080/15592324.2020.1861769

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chloroplast Autophagy and Ubiquitination Combine to Manage Oxidative Damage and Starvation Responses2020

    • 著者名/発表者名
      Kikuchi Yuta、Nakamura Sakuya、Woodson Jesse D.、Ishida Hiroyuki、Ling Qihua、Hidema Jun、Jarvis R. Paul、Hagihara Shinya、Izumi Masanori
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 183 号: 4 ページ: 1531-1544

    • DOI

      10.1104/pp.20.00237

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Autophagy Contributes to the Quality Control of Leaf Mitochondria2020

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Sakuya、Hagihara Shinya、Otomo Kohei、Ishida Hiroyuki、Hidema Jun、Nemoto Tomomi、Izumi Masanori
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: - 号: 2 ページ: 229-247

    • DOI

      10.1093/pcp/pcaa162

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] How To Identify Autophagy Modulators2019

    • 著者名/発表者名
      Izumi Masanori
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 181 号: 3 ページ: 853-854

    • DOI

      10.1104/pp.19.01146

    • 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] Heat Shock Proteins Support Refolding and Shredding of Misfolded Proteins2019

    • 著者名/発表者名
      Izumi Masanori
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 180 号: 4 ページ: 1777-1778

    • DOI

      10.1104/pp.19.00711

    • 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] Mitochondrial Dynamics for Pollen Development2019

    • 著者名/発表者名
      Izumi Masanori
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 180 号: 2 ページ: 686-687

    • DOI

      10.1104/pp.19.00335

    • 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] 窒素利用の改変を目指す葉緑体オートファジー研究の進展2019

    • 著者名/発表者名
      泉正範
    • 雑誌名

      光合成研究

      巻: 29 ページ: 54-68

    • 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] Roles of the Clock in Controlling Starch Metabolism2019

    • 著者名/発表者名
      Izumi Masanori
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 179 号: 4 ページ: 1441-1443

    • DOI

      10.1104/pp.19.00166

    • 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] Autophagic turnover of chloroplasts: its roles and regulatory mechanisms in response to sugar starvation2019

    • 著者名/発表者名
      Izumi Masanori, Nakamura Sakuya, Li Nan
    • 雑誌名

      Frontiers in Plant Science

      巻: 10 ページ: 280-280

    • DOI

      10.3389/fpls.2019.00280

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Regulation of Chlorophagy during Photoinhibition and Senescence: Lessons from Mitophagy2018

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Sakuya、Izumi Masanori
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: 59 号: 6 ページ: 1135-1143

    • DOI

      10.1093/pcp/pcy096

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Selective elimination of membrane-damaged chloroplasts via Microautophagy.2018

    • 著者名/発表者名
      Nakamura S, Hidema J, Sakamoto W, Ishida H, Izumi M.
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 177 号: 3 ページ: 1007-1026

    • DOI

      10.1104/pp.18.00444

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 壊れた葉緑体はオートファジーで丸ごと除去される2018

    • 著者名/発表者名
      中村 咲耶、泉 正範
    • 雑誌名

      植物科学の最前線

      巻: 9 ページ: 36-45

    • DOI

      10.24480/bsj-review.9a6.00132

    • ISSN
      2432-9819
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An additional role for chloroplast proteins?an amino acid reservoir for energy production during sugar starvation2018

    • 著者名/発表者名
      Izumi Masanori、Ishida Hiroyuki
    • 雑誌名

      Plant Signaling & Behavior

      巻: 14 号: 1 ページ: 1552057-1552057

    • DOI

      10.1080/15592324.2018.1552057

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chlorophagy is ATG gene-dependent microautophagy process2018

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Sakuya、Izumi Masanori
    • 雑誌名

      Plant Signaling & Behavior

      巻: 14 号: 1 ページ: 1554469-1554469

    • DOI

      10.1080/15592324.2018.1558679

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chloroplast Protein Turnover: The Influence of Extraplastidic Processes, Including Autophagy2018

    • 著者名/発表者名
      Izumi Masanori、Nakamura Sakuya
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 19 号: 3 ページ: 828-828

    • DOI

      10.3390/ijms19030828

    • 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
  • [雑誌論文] Autophagic protein degradation provides substrates to amino acid catabolic pathways as an adaptive response to sugar starvation in Arabidopsis2018

    • 著者名/発表者名
      Hirota, T., Izumi, M., Wada, S., Makino, A., Ishida, H.
    • 雑誌名

      Plant Cell Physiol.

      巻: (印刷中) ページ: 1363-1376

    • DOI

      10.1093/pcp/pcy005

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Partial or entire: Distinct responses of two types of chloroplast autophagy2017

    • 著者名/発表者名
      Izumi Masanori、Nakamura Sakuya
    • 雑誌名

      Plant Signaling & Behavior

      巻: 12 号: 11 ページ: e1393137-e1393137

    • DOI

      10.1080/15592324.2017.1393137

    • 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
  • [雑誌論文] Vacuolar digestion of entire damaged chloroplasts in Arabidopsis thaliana is accomplished by chlorophagy2017

    • 著者名/発表者名
      Izumi Masanori、Nakamura Sakuya
    • 雑誌名

      Autophagy

      巻: 13 号: 7 ページ: 1239-1240

    • DOI

      10.1080/15548627.2017.1310360

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 葉緑体分解から読み解く普遍的な膜形態制御機構2020

    • 著者名/発表者名
      泉正範, 中村咲耶
    • 学会等名
      日本植物学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 葉緑体分解機構の理解とその制御を目指して2020

    • 著者名/発表者名
      泉正範
    • 学会等名
      日本植物生理学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 葉緑体ライフサイクルの終着点:オートファジーによる分解機構2020

    • 著者名/発表者名
      中村咲耶、泉正範
    • 学会等名
      日本植物生理学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] シロイヌナズナにおいてATG8-interacting protein (ATI1および ATI2)の発現抑制は葉緑体のオートファジーに影響を及ぼさない2020

    • 著者名/発表者名
      西村翼,和田慎也,泉正範,中村咲耶,牧野周,Gad Galili,石田宏幸
    • 学会等名
      日本植物生理学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Chloroplast degradation pathways by autophagy2019

    • 著者名/発表者名
      Izumi Masanori
    • 学会等名
      The 6th CSRS-ITbM joint workshop
    • 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] Two forms of autophagy for chloroplast turnover2019

    • 著者名/発表者名
      泉正範
    • 学会等名
      RIKEN seminar
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 葉緑体の自己分解を統制する応答ゾーンの形成プロセス2019

    • 著者名/発表者名
      泉正範、中村咲耶
    • 学会等名
      日本植物学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 葉緑体分解を統制する応答ゾーンの形成プロセス2019

    • 著者名/発表者名
      泉正範、中村咲耶、草野修平、萩原伸也
    • 学会等名
      第3回オルガネラ・ゾーン研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] クロロファジーを発動する全分解ゾーンの形成プロセス2019

    • 著者名/発表者名
      中村咲耶、泉正範
    • 学会等名
      第3回オルガネラ・ゾーン研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 葉緑体を部分分解するオートファジーの細胞内ダイナミクス2019

    • 著者名/発表者名
      泉正範、中村咲耶、草野修平、萩原伸也
    • 学会等名
      第12回オートファジー研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 障害葉緑体をミクロオートファジー様の経路で除去するクロロファジーの解析2019

    • 著者名/発表者名
      中村咲耶、泉正範
    • 学会等名
      第12回オートファジー研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Chloroplast degradation via autophagy in Chlamydomonas reinhardtii2019

    • 著者名/発表者名
      Li Nan、西村芳樹、Ramundo Silvia, 泉正範
    • 学会等名
      日本光合成学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナの葉緑体分解や飢餓応答におけるオートファジーとユビキチン化の相互作用の解析2019

    • 著者名/発表者名
      菊池悠太,中村咲耶,Woodson Jesse, 石田宏幸, 日出間純,Paul Jarvis, 泉正範
    • 学会等名
      日本植物生理学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] オートファジーは紫外線 B によって生じる損傷ミトコンドリアを除去する2019

    • 著者名/発表者名
      中村咲耶,日出間純,大友康平,根本知己,石田宏幸,泉正範
    • 学会等名
      日本植物生理学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] GFS9 はシロイヌナズナの暗所芽生えにおけるプラスチドのピースミールオートファジーに関与する2019

    • 著者名/発表者名
      石田宏幸,石田ひろみ,泉正範,林誠,牧野周,Klaas van Wijk,
    • 学会等名
      日本植物生理学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Selective turnover of photodamaged chloroplasts by autophagy2018

    • 著者名/発表者名
      Izumi M
    • 学会等名
      Japan-Finland Seminar 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] How chlorophagy is executed: Induction and intracellular events2018

    • 著者名/発表者名
      Izumi M
    • 学会等名
      Gordon Research Conference on Mitochondria & Chloroplasts
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Live cell imaging of piecemeal digestion of chloroplasts by autophagy2018

    • 著者名/発表者名
      Izumi M, Nakamura S, Otomo K Hidema J, Nemoto T, Ishida H
    • 学会等名
      International Symposium on Photosynthesis and Chloroplast Biogenesis
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Selective chlorophagy-microautophagic removal of membrane-damaged chloroplasts2018

    • 著者名/発表者名
      Nakamura S, Hidema J, Sakamoto W, Ishida H, Izumi M
    • 学会等名
      International Symposium on Photosynthesis and Chloroplast Biogenesis
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Individual contribution of autophagy and chloroplast-associated ubiquitination to chloroplast turnover2018

    • 著者名/発表者名
      Kikuchi Y, Nakamura S, Woodson J, Hidema J, Ishida H, Izumi M
    • 学会等名
      International Symposium on Photosynthesis and Chloroplast Biogenesis
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Regulation mechanism of photodamage-induced chlorophagy2018

    • 著者名/発表者名
      Nakamura S, Hidema J, Sakamoto W, Ishida H, Izumi M
    • 学会等名
      Japan-Finland Seminar 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dysfunctional mitochondria caused by ultraviolet B damage are eliminated via autophagy in Arabidopsis leaves2018

    • 著者名/発表者名
      Nakamura S, Hidema J, Otomo K, Nemoto T, Ishida H, Izumi M
    • 学会等名
      Gordon Research Conference on Mitochondria & Chloroplasts
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] シロイヌナズナにおけるクロロファジー誘導要因と細胞内動態の解析2018

    • 著者名/発表者名
      中村咲耶、日出間純、石田宏幸、泉正範
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 体内窒素利用と光合成活性のバランスは改変し得るか?2018

    • 著者名/発表者名
      泉正範
    • 学会等名
      日本光合成学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] クロロファジーによる葉緑体の品質管理2018

    • 著者名/発表者名
      泉正範、中村咲耶,菊池悠太
    • 学会等名
      日本植物生理学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] シロイヌナズナにおけるオートファジーと葉緑体ユビキチン化の相互作用の解析2018

    • 著者名/発表者名
      菊池悠太,中村咲耶,日出間純,泉正範
    • 学会等名
      日本植物生理学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 紫外線障害時のオルガネラ除去を担うオートファジーの解析2018

    • 著者名/発表者名
      中村咲耶,日出間純,大友康平,根本知己,石田宏幸,泉正範
    • 学会等名
      日本植物生理学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 環境に応じた葉緑体分解を担う2種のオートファジー経路2018

    • 著者名/発表者名
      泉正範
    • 学会等名
      日本農芸化学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Coordination of two types of autophagy for the controlled turnover of chloroplasts2017

    • 著者名/発表者名
      Izumi M, Kikuchi Y, Nakamura S
    • 学会等名
      East Asian Symposium on Senescence and Chronobiology in Plants
    • 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] Autophagy for the Vacuolar Degradation of Entire Photodamaged Chloroplasts2017

    • 著者名/発表者名
      Izumi M, Nakamura S, Ishida H, Hidema J
    • 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] Chlorophagy selectively eliminates swollen chloroplasts caused by high visible light-damage in Arabidopsis leaves2017

    • 著者名/発表者名
      Nakamura S, Hidema J, Ishida H, Izumi M
    • 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] 葉緑体成分のリサイクルと品質管理を担う2種のオートファジーとその細胞内動態2017

    • 著者名/発表者名
      泉正範
    • 学会等名
      ダイナミックアランスG3公開シンポジウム・ニコンイメージンジセンター学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 葉緑体を分解する2つのオートファジー経路とその環境応答性の違い2017

    • 著者名/発表者名
      泉正範
    • 学会等名
      日本植物学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 選択的クロロファジー駆動モデルの構築に向けて2017

    • 著者名/発表者名
      中村咲耶,泉正範
    • 学会等名
      日本植物学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] シロイヌナズナにおける葉緑体を部分分解するオートファジーの細胞内動態の解析2017

    • 著者名/発表者名
      泉正範,大友康平,中村咲耶,日出間純,根本知己,石田宏幸
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 2つのオートファジー経路による葉緑体成分のリサイクルと品質管理2017

    • 著者名/発表者名
      泉正範
    • 学会等名
      第3回植物の栄養研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] オートファジーによる障害葉緑体の選択的な除去とその誘導メカニズムの解析2017

    • 著者名/発表者名
      中村咲耶,日出間純,石田宏幸,泉正範
    • 学会等名
      第3回植物の栄養研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 葉緑体オートファジー誘導に関わる葉緑体包膜修飾因子の探索:ユビキチンリガーゼの関与について2017

    • 著者名/発表者名
      菊池悠太,中村咲耶,Qihua Ling,Paul Jarvis,日出間純,泉正範
    • 学会等名
      第3回植物の栄養研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [図書] 月刊バイオインダストリー2017年8月号2017

    • 著者名/発表者名
      泉正範
    • 総ページ数
      10
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • 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: 2022-06-14  

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