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代謝経路の誕生と進化

研究課題

研究課題/領域番号 17K19420
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
研究分野 多様性生物学、人類学およびその関連分野
研究機関北海道大学

研究代表者

田中 歩  北海道大学, 低温科学研究所, 特任教授 (10197402)

研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2018年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2017年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワード進化 / 酵素 / 植物
研究成果の概要

Mg-脱離酵素の系統解析および酵素学的解析から、酵素の進化に関する以下のシナリオを提案した。①Promiscuousな活性には揺らぎがあり、本来の活性より高いものも存在する。②高いPromiscuousな活性を持った遺伝子が新しい生物に水平移動する。③新しい生物ではPromiscuousな活性が生理的役割を担うことができる。④その後基質特異性や様々な調節機構を獲得し酵素として確立する。
一方、同じ酵素でも生物によって異なる機能を持つように進化することも示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

新しい代謝経路の誕生は生物に新しい機能を付加し、生物の多様性と進化において中心的な役割を担ってきた。そのため、代謝経路を担う酵素が如何に誕生し進化してきたかは生物を理解する上で極めて重要な点である。一方、酵素は生物のみならず産業的にも大きな役割と可能性を秘めており、試験管内で酵素を進化させ、新しい有用な酵素を作出することが試みられている。本研究は酵素の多様な機能の源泉となっているPromiscuousな活性に揺らぎがあることを示した。これは酵素の進化や作出に関する新しい考え方を示したものであり、上記の研究に貢献することが期待される。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (25件) (うち国際学会 6件、 招待講演 6件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Mg-dechelatase is involved in the formation of photosystem II but not in chlorophyll degradation in Chlamydomonas reinhardtii2019

    • 著者名/発表者名
      Chen Ying、Shimoda Yousuke、Yokono Makio、Ito Hisashi、Tanaka Ayumi
    • 雑誌名

      The Plant Journal

      巻: 97 号: 6 ページ: 1022-1031

    • DOI

      10.1111/tpj.14174

    • NAID

      120006803955

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Regulation of excitation energy in Nannochloropsis photosystem II2019

    • 著者名/発表者名
      Yokono M, Umetani I, Takabayashi A, Akimoto S, Tanaka A.
    • 雑誌名

      Photosynth. Res.

      巻: 139 号: 1-3 ページ: 155-161

    • DOI

      10.1007/s11120-018-0510-3

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Comparative analyses of whole-genome protein sequences from multiple organisms.2018

    • 著者名/発表者名
      Yokono Makio, Satoh Soichirou and Tanaka Ayumi
    • 雑誌名

      Scientific Report

      巻: 8 号: 1 ページ: 6800-6800

    • DOI

      10.1038/s41598-018-25090-8

    • NAID

      120006471035

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Overexpression of the protein disulfide isomerase AtCYO1 in chloroplasts slows dark-induced senescence in Arabidopsis2018

    • 著者名/発表者名
      Tominaga Jun、Nakahara Yasutoshi、Horikawa Daisuke、Tanaka Ayumi、Kondo Maki、Kamei Yasuhiro、Takami Tsuneaki、Sakamoto Wataru、Unno Kazutoshi、Sakamoto Atsushi、Shimada Hiroshi
    • 雑誌名

      BMC Plant Biology

      巻: 18 号: 1 ページ: 80-80

    • DOI

      10.1186/s12870-018-1294-5

    • 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] Impairment of Lhca4, a subunit of LHCI, causes high accumulation of chlorophyll and the stay-green phenotype in rice2018

    • 著者名/発表者名
      Yamatani Hiroshi、Kohzuma Kaori、Nakano Michiharu、Takami Tsuneaki、Kato Yusuke、Hayashi Yoriko、Monden Yuki、Okumoto Yutaka、Abe Tomoko、Kumamaru Toshihiro、Tanaka Ayumi、Sakamoto Wataru、Kusaba Makoto
    • 雑誌名

      J Exp Bot.

      巻: 69 号: 5 ページ: 1027-1035

    • DOI

      10.1093/jxb/erx468

    • NAID

      120006466618

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mg-dechelation of chlorophyll a by Stay-Green activates chlorophyll b degradation through expressing Non-Yellow Coloring 1 in Arabidopsis thaliana2018

    • 著者名/発表者名
      Sato Tomoaki、Shimoda Yousuke、Matsuda Kaori、Tanaka Ayumi、Ito Hisashi
    • 雑誌名

      Journal of Plant Physiology

      巻: 222 ページ: 94-102

    • DOI

      10.1016/j.jplph.2018.01.010

    • NAID

      120006803940

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Deficiency of the Stroma-Lamellar Protein LIL8/PSB33 Affects Energy Transfer Around PSI in Arabidopsis2017

    • 著者名/発表者名
      Kato Yukako、Yokono Makio、Akimoto Seiji、Takabayashi Atsushi、Tanaka Ayumi、Tanaka Ryouichi
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: 58 号: 11 ページ: 2026-2039

    • DOI

      10.1093/pcp/pcx124

    • NAID

      120006533129

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ポプラにおけるクロロフィル分解を介したエチレンの発生と落葉2019

    • 著者名/発表者名
      伊藤 寿、荒川圭太、田中 歩
    • 学会等名
      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] Effects of chlorophyll degradation by Stay-Green on senescence in Arabidopsis2019

    • 著者名/発表者名
      Ying Chen, Ayumi Tanaka, Hisashi Ito
    • 学会等名
      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] Tree of lifeの構築と植物の進化2018

    • 著者名/発表者名
      田中 歩
    • 学会等名
      2018年度北海道植物学会大会および総会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Regulation of the stability of light-harvesting complexes by chlorophyll degradation enzymes2018

    • 著者名/発表者名
      Ayumi Tanaka
    • 学会等名
      1st Asia-Oceania International Congress on Photosynthesis
    • 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] Regulation of Chlorophyll Metabolism by Mg-Dechelatase2018

    • 著者名/発表者名
      Ayumi Tanaka
    • 学会等名
      Gordon Research Conference-Chemistry and Biology of Tetrapyrroles
    • 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] クロロフィルaのMgを脱離する酵素STAY-GREEN(SGR)2018

    • 著者名/発表者名
      小畑大地、田中 歩、伊藤 寿
    • 学会等名
      第9回日本光合成学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ヒメツリガネゴケの光化学系I-II超複合体の解析2018

    • 著者名/発表者名
      高林厚史、古川 亮、田中亮一、田中 歩、藤田知道、秋本誠志、横野牧生
    • 学会等名
      第9回日本光合成学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] クロロフィルの分解とジャスモン酸の関係2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤 寿、田中 歩
    • 学会等名
      第9回日本光合成学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] PSI-NPQ in higher plants2018

    • 著者名/発表者名
      Makio Yokono, Atsushi Takabayashi, Junko Kishimoto, Tomomichi Fujita, Masakazu Iwai, Akio Murakami, Seiji Akimoto, Ayumi Tanaka
    • 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] The effect of chlorophyll degradation by SGR on senescence2018

    • 著者名/発表者名
      Ying Chen, Yousuke Shimoda, Ayumi Tanaka, Hisashi Ito
    • 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] クロロフィル a の Mg を脱離する酵素 SGR の触媒機構解析2018

    • 著者名/発表者名
      小畑大地、田中 歩、伊藤 寿
    • 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] ヒメツリガネゴケの PSI-PSII 超複合体の解析2018

    • 著者名/発表者名
      古川 亮、横野牧生、秋本誠志、藤田知道、高林厚史、田中 歩
    • 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] クロロフィル合成酵素と光化学系 II アセンブリ複合体は相互作用をしているのか?2018

    • 著者名/発表者名
      高橋小春、明賀史純、小澤真一郎、篠崎一雄、高橋裕一郎、田中 歩、高林厚史、田中亮一
    • 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] Intracellular location of β-carotene ketolase in Haematococcus pluvialis2018

    • 著者名/発表者名
      Hyunseok Lim, Samuel Koh, Hisashi Ito, Szilvia Nagy, Taichi Takasuka, Ayumi Tanaka, Yoshiki Nishimura, Ryouichi Tanaka
    • 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] イネstay-green突然変異体dye1の分子遺伝学的解析2018

    • 著者名/発表者名
      山谷浩史、上妻馨梨、中野道治、高見常明、加藤裕介、林 依子、門田有希、奥本 裕、阿部知子、熊丸敏博、田中 歩、坂本 亘、草場 信
    • 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] SGR によるクロロフィル分解が引き起こすジャスモン酸とエチレンの増加2018

    • 著者名/発表者名
      木村円香、松浦英幸、田中 歩、伊藤 寿
    • 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] Photoprotection mechanisms of the drought-tolerant Jatropha curcas plant2018

    • 著者名/発表者名
      Helena Sapeta, Makio Yokono, Atsushi Takabayashi, Yoshifumi Ueno, Seiji Akimoto, Junko Kishimoto, Ayumi Tanaka, M. Margarida Oliveira, Ryouichi Tanaka
    • 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] 緑色植物のPSI-PSII超複合体2017

    • 著者名/発表者名
      横野牧生、高林厚史、岸本純子、藤田知道、岩井優和、村上明男、秋本誠志、田中歩
    • 学会等名
      第8回日本光合成学会年会およびシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Mg-dechelatase contributes to the formation and the degradation of photosystems.2017

    • 著者名/発表者名
      Ayumi Tanaka
    • 学会等名
      Chloroplast Metabolism and Photosynthesis Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] クロロフィル代謝の機能と進化2017

    • 著者名/発表者名
      田中 歩
    • 学会等名
      第 25 回 「光合成セミナー2017:反応中心と色素系の多様性」
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ストロマラメラに局在するLight-harvesting-likeタンパク質LIL8の機能解析。光合成に関する植物(シロイヌナズナ)の変異体を生化学的、分光学的に解析2017

    • 著者名/発表者名
      Yukako Kato, Makio Yokono, Seiji Akimoto, Atsushi Takabayashi, Ayumi Tanaka, Ryouichi Tanaka
    • 学会等名
      日本植物学会第81回大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Intracellular localization of β-carotene ketolase in Haematococcus pluvialis2017

    • 著者名/発表者名
      Samuel Wee Han Koh, Hisashi Ito, Ayumi Tanaka, Yoshiki Nishimura, Ryouichi Tanaka
    • 学会等名
      日本植物学会第81回大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Photoprotection mechanisms of the drought-tolerant Jatropha curcas plant2017

    • 著者名/発表者名
      Helena Sapeta, Makio Yokono, Atsushi Takabayashi, Seiji Akimoto, Junko Kishimoto, Ayumi Tanaka, M. Margarida Oliveira, Ryouichi Tanaka
    • 学会等名
      Taiwan-Japan Plant Biology 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Deficiency of the Stroma-lamellar Protein LIL8/PSB33 Affects the Dynamics of Light-harvesting Complexes and Energy Transfer around Photosystem I in Arabidopsis2017

    • 著者名/発表者名
      Yukako Kato, Makio Yokono, Seiji Akimoto, Atsushi Takabayashi, Ayumi Tanaka, Ryouichi Tanaka
    • 学会等名
      Taiwan-Japan Plant Biology 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The role of chlorophyll metabolism in the formation and degradation of photosystems2017

    • 著者名/発表者名
      Ayumi Tanaka
    • 学会等名
      8th Asia and Oceania Conference on Photobiology
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 研究室HP

    • URL

      http://www.lowtem.hokudai.ac.jp/plantadapt/index.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 北海道大学低温科学研究所生物適応研究室

    • URL

      http://www.lowtem.hokudai.ac.jp/plantadapt/index.html

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-07-21   更新日: 2020-03-30  

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