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DYRK型リン酸化酵素TAR1による植物の窒素欠乏応答の制御機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 17K07753
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 応用生物化学
研究機関近畿大学 (2019)
京都大学 (2017-2018)

研究代表者

梶川 昌孝  近畿大学, 生物理工学部, 講師 (40594437)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード植物分子生物学 / 代謝制御 / 脂質 / タンパク質リン酸化酵素 / 栄養欠乏応答 / 藻類 / 植物 / 栄養応答 / 窒素欠乏
研究成果の概要

藻類の脂質・デンプン蓄積を制御するマスター制御因子TAR1のリン酸化標的候補をリン酸化プロテオーム解析により網羅的に同定し論文報告を行った(Shinkawaら、2019)。TAR1の標的タンパク質である新奇リン酸化酵素の変異体が、tar1様の表現型を示すことを見出した。このタンパク質リン酸化酵素はC/Nストレス下での光合成活性の低下と適正なレベルの脂質蓄積に必要であることがわかった。またTAR1によるリン酸化標的アミノ酸を置換した変異型タンパク質を用いた相補実験から、この新奇リン酸化酵素はTAR1によりリン酸化制御されることで機能し、細胞膜に局在することが示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

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。藻類の生産する油脂は化石燃料に代わる燃料源として注目されているため、その仕組みを明らかにすることは基礎科学的に興味深いだけではなく、産業応用の上でも重要である。申請者らはDYRK型タンパク質リン酸化酵素が藻類の脂質蓄積の鍵制御因子であることを初めて見出し、TAR1を起点としたタンパク質リン酸化の制御機構の詳細を解明することを本研究の目標とした。TAR1のリン酸化標的タンパク質について論文報告し、さらにTAR1の下流因子として働く新規リン酸化タンパク質を見出した。これらの成果は脂質生産の制御機構の解明に貢献すると期待される。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 3件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 6件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Algal Autophagy Is Necessary for the Regulation of Carbon Metabolism Under Nutrient Deficiency2020

    • 著者名/発表者名
      Kajikawa, M., Fukuzawa, H.
    • 雑誌名

      Front. Plant Sci.

      巻: 11 ページ: 35-35

    • DOI

      10.3389/fpls.2020.00036

    • 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] Lipid remodeling regulator 1 (LRL1) is differently involved in the phosphorus‐depletion response from PSR1 in Chlamydomonas reinhardtii2019

    • 著者名/発表者名
      Hidayati Nur A.、Yamada‐Oshima Yui、Iwai Masako、Yamano Takashi、Kajikawa Masataka、Sakurai Nozomu、Suda Kunihiro、Sesoko Kanami、Hori Koichi、Obayashi Takeshi、Shimojima Mie、Fukuzawa Hideya、Ohta Hiroyuki
    • 雑誌名

      The Plant Journal

      巻: 100 号: 3 ページ: 610-626

    • DOI

      10.1111/tpj.14473

    • 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] The bZIP transcription factor regulates lipid remodeling and contributes to ER stress management in Chlamydomonas reinhardtii.2019

    • 著者名/発表者名
      Yamaoka Y, Shin S, Choi BY, Kim H, Jang S, Kajikawa M, Yamano T, Kong F, Legeret B, Fukuzawa H, Li-Beisson Y, Lee Y.
    • 雑誌名

      Plant Cell

      巻: 31 号: 5 ページ: 1127-1140

    • DOI

      10.1105/tpc.18.00723

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Algal Protein Kinase, Triacylglycerol Accumulation Regulator 1, Modulates Cell Viability and Gametogenesis in Carbon/Nitrogen-Imbalanced Conditions2019

    • 著者名/発表者名
      Shinkawa H, Kajikawa M, Nomura Y, Ogura M, Sawaragi Y, Yamano T, Nakagami H, Sugiyama N, Ishihama Y, Kanesaki Y, Yoshikawa H, Fukuzawa H
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: 60 号: 4 ページ: 916-930

    • DOI

      10.1093/pcp/pcz010

    • NAID

      120006823940

    • 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] 実用珪藻の代謝工学による高付加価値油脂の生産2018

    • 著者名/発表者名
      実用珪藻の代謝工学による高付加価値油脂の生産
    • 雑誌名

      化学と生物

      巻: 56 号: 4 ページ: 246-247

    • DOI

      10.1271/kagakutoseibutsu.56.246

    • NAID

      130007616590

    • ISSN
      0453-073X, 1883-6852
    • 年月日
      2018-03-20
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Isolation and characterization of Chlamydomonas autophagy-related mutants in nutrient-deficient conditions.2018

    • 著者名/発表者名
      Kajikawa, M., Yamauchi, M., Shinkawa, H., Tanaka, M., Hatano, K., Nishimura, Y., Kato, M., Fukuzawa, H.
    • 雑誌名

      Plant Cell Physiology

      巻: 60 号: 1 ページ: 126-138

    • DOI

      10.1093/pcp/pcy193

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A rice PHD-finger protein OsTITANIA, is a growth regulator that functions through elevating expression of transporter genes for multiple metals.2018

    • 著者名/発表者名
      Tanaka, N., Uraguchi, S., Kajikawa, M., Saito, A., Ohmori, Y., Fujiwara, T.
    • 雑誌名

      Plant Journal

      巻: 96 号: 5 ページ: 997-1006

    • DOI

      10.1111/tpj.14085

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Genomic insights into the evolution of nicotine biosynthesis pathway in tobacco2017

    • 著者名/発表者名
      Kajikawa, M., Sierro, N., Kawaguchi, H., Bakaher, N., Ivanov, N.V., Hashimoto, T., Shoji, T.
    • 雑誌名

      Plant Physiol.

      巻: 174 号: 2 ページ: 999-1011

    • DOI

      10.1104/pp.17.00070

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Evolution of the nicotine biosynthesis regulon in tobacco2017

    • 著者名/発表者名
      Shoji, T., Kajikawa, M., Sierro, N., Hashimoto, T.
    • 雑誌名

      Plant Signal Behav.

      巻: e1338225 号: 6 ページ: e1338225-e1338225

    • DOI

      10.1080/15592324.2017.1338225

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 藻類のタンパク質リン酸化酵素Triacylglycerol Accumulation Regulator1 はC/N ストレス条件下における細胞生存率と配偶子誘導を制御する2020

    • 著者名/発表者名
      新川はるか,梶川昌孝,椹木裕里,山野隆志,兼崎友,吉川博文,福澤秀哉
    • 学会等名
      第61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] 高CO2 かつ窒素欠乏条件でTAG を高蓄積する緑藻クラミドモナスの変異体B10 株の解析2020

    • 著者名/発表者名
      長房すずか,宮本あすか,新川はるか,新川友貴,山野隆志,辻敬典,梶川昌孝,福澤秀哉
    • 学会等名
      第61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] C/N ストレス条件で脂質を高蓄積する緑藻変異株ccdc1242019

    • 著者名/発表者名
      長房すずか、宮本明日香、新川はるか、新川友貴、山野隆志、 辻敬典、梶川昌孝、福澤秀哉
    • 学会等名
      第32回植物脂質シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ゼニゴケDYRK型タンパク質リン酸化酵素MpYak1は、無性芽の休眠と生殖器誘導の制御に関与する2019

    • 著者名/発表者名
      新川はるか、梶川昌孝、西浜竜一、河内孝之、福澤秀哉
    • 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] オートファジーに依存した緑藻Chlamydomonas reinhardtii の生存と油脂蓄積2019

    • 著者名/発表者名
      梶川 昌孝、山内 万里花、新川 はるか、田中 学、幡野 恭子、西村 芳樹、加藤 美砂子、福澤 秀哉
    • 学会等名
      日本藻類学会第43回大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] C/N ストレス条件で葉緑素と脂質を異常蓄積する新奇緑藻変異株ccdc124 の解析2019

    • 著者名/発表者名
      長房 すずか、宮本 明日香、新川 はるか、新川 友貴、山野 隆志、梶川 昌孝、福澤 秀哉
    • 学会等名
      日本藻類学会第43回大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 藻類での有用物質生産と脂質蓄積制御因子の同定2018

    • 著者名/発表者名
      梶川 昌孝
    • 学会等名
      日本農芸化学会2018年度大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] オートファジーを欠損させた緑藻における窒素欠乏応答異常2018

    • 著者名/発表者名
      梶川 昌孝、山内 万里香、新川 はるか、田中 学、幡野 恭子、西村 芳樹、加藤 美砂子、福澤 秀哉
    • 学会等名
      第59回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 藻類での有用物質生産と脂質蓄積制御因子の同定2018

    • 著者名/発表者名
      梶川 昌孝
    • 学会等名
      日本農芸化学会関西支部例会503回講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] オートファジーを欠損した緑藻における栄養欠乏応答異常2018

    • 著者名/発表者名
      梶川 昌孝
    • 学会等名
      植物の栄養研究会第4回研究交流会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Algal Protein Kinase TAR1 Modulates Cellular Viability and Promotes Gametogenesis in High- CO2 / Nitrogen-Deficient Conditions2018

    • 著者名/発表者名
      Haruka Shinkawa, Masataka Kajikawa, Yuri Sawaragi, Takashi Yamano, Yu Kanesaki, Hirofumi Yoshikawa, Hideya Fukuzawa
    • 学会等名
      18th International Conference on the Cell and Molecular Biology of Chlamydomonas (Carnegie Institution for Science, Washington, DC)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Production of ricinoleic acid-containing monoestolide triacylglycerides in an oleaginous diatom, Chaetoceros gracilis2018

    • 著者名/発表者名
      Masataka Kajikawa, Tatsuki Abe, Kentaro Ifuku, Ken-ichi Furutani, Dongyi Yan, Tomoyo Okuda, Akinori Ando, Shigenobu Kishino, Jun Ogawa, Hideya Fukuzawa
    • 学会等名
      18th International Conference on the Cell and Molecular Biology of Chlamydomonas (Carnegie Institution for Science, Washington, DC)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 窒素欠乏環境下で葉緑体と脂質を異常蓄積する緑藻変異株の解析2018

    • 著者名/発表者名
      長房すずか、宮本明日香、嶋村大亮、本庄智也、新川友貴、香西紀子、梶川昌孝、山野隆志、福澤秀哉
    • 学会等名
      第36回日本植物細胞分子生物学会(広島国際会議場)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 実用珪藻における有用不飽和脂肪酸リシノール酸の生産2018

    • 著者名/発表者名
      梶川昌孝、本庄智也、伊福健太郎、小川順、菓子野康浩、福澤秀哉
    • 学会等名
      第36回日本植物細胞分子生物学会(金沢商工会議所会館)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] C/Nストレス条件で葉緑素と脂質を異常蓄積する新奇緑藻変異株ccdc124の解析2018

    • 著者名/発表者名
      長房すずか、 宮本明日香、 新川はるか, 新川友貴、山野隆志、梶川昌孝、福澤秀哉
    • 学会等名
      日本藻類学会第43回大会(京都)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] オートファジーに依存した緑藻 Chlamydomonas reinhardtii の生存と油脂蓄積2018

    • 著者名/発表者名
      梶川 昌孝、山内 万里香、新川 はるか、田中 学、幡野 恭子、西村 芳樹、加藤 美砂子、福澤 秀哉
    • 学会等名
      日本藻類学会第43回大会(京都)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [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
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] DYRK-Type protein kinase MpYak1 is involved in rhizoid elongation and carbon allocation in response to nitrogen deficiency in Marchantia polymorpha2018

    • 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
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Isolation of green algal mutants accumulating high levels of TAG and chlorophyll under nitrogen deficient conditions2018

    • 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
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 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 polymorpha2017

    • 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‐
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Isolation and characterization of a Chlamydomonas mutant with high levels of chlorophyll and TAG under nitrogen deficiency2017

    • 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
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Protein kinase TAR1 conserved in the algae and land plants regulates C/N-stress responses2017

    • 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
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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