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植物細胞の脂質分泌の鍵をにぎるバルク輸送マシナリーの分子基盤

研究課題

研究課題/領域番号 19H05638
研究種目

基盤研究(S)

配分区分補助金
審査区分 大区分F
研究機関京都大学

研究代表者

矢崎 一史  京都大学, 生存圏研究所, 教授 (00191099)

研究分担者 粟野 達也  京都大学, 農学研究科, 助教 (40324660)
研究期間 (年度) 2019-06-26 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
165,620千円 (直接経費: 127,400千円、間接経費: 38,220千円)
2023年度: 23,010千円 (直接経費: 17,700千円、間接経費: 5,310千円)
2022年度: 22,360千円 (直接経費: 17,200千円、間接経費: 5,160千円)
2021年度: 22,100千円 (直接経費: 17,000千円、間接経費: 5,100千円)
2020年度: 21,450千円 (直接経費: 16,500千円、間接経費: 4,950千円)
2019年度: 76,700千円 (直接経費: 59,000千円、間接経費: 17,700千円)
キーワード植物細胞 / 脂質分泌 / バルク輸送 / ABCトランスポータ / 膜ダイナミクス / シコニン / 二次代謝 / トリアシルグリセロール
研究開始時の研究の概要

植物は自らの生命維持に必須なワックス成分だけでなく、抗がん剤のビンクリスチンやタキソール、また香り成分のモノテルペンや防御物質のクマリンなど、数多くの脂溶性低分子を細胞外に分泌する。しかし、植物は水に溶けない物質をどのようにして細胞外に大量に出せるのか、その分子機構は大きな謎である。
本研究は、ムラサキという好適モデルを用いて、この大きな謎を解明することを目指す。

研究成果の概要

植物は生理活性の高い数多くの二次代謝産物を特定の細胞から細胞外に分泌し、アポプラスト(細胞外スペース)に蓄積する。本研究では、謎の多い脂溶性物質の細胞外分泌にかかわる輸送メカニズムの分子機構を明らかにすることを目的とした。脂溶性の赤色色素であるシコニンと、それを細胞当たり10%も分泌するムラサキの培養細胞および毛状根をモデルとして、ENTH/VHS、Epsin-2といった膜ダイナミクス系タンパク質や、G-typeのABC輸送体(ABCG)などを同定し、これらをシロイヌナズナやタバコといったヘテロな植物種に発現させることでその機能を分子レベルで解明した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

今から4億5千万年前、植物が地上に進出し種の繁栄を達成できたのは、大気中で自らの体を乾燥から守る、という新機能であった。それはワックスやスベリンといった脂溶性ポリマーで細胞表面を覆うことで、水の蒸散を防ぐ機能の獲得である。また植物は香り成分や抗癌成分などを生産するが、それら低分子の機能性成分の多くはやはり脂溶性で、細胞外で蓄積するものが多い。しかしその分泌メカニズムは謎に包まれていた。本研究では、こうした脂溶性物質の細胞外分泌に焦点を当て、分泌過程にかかわる膜交通系タンパク質や輸送体、またマトリックス脂質分子を同定し、その実態に迫った。

評価記号
事後評価所見 (区分)

B: 研究領域の設定目的に照らして、十分ではなかったが一応の成果があった

評価記号
中間評価所見 (区分)

A: 研究領域の設定目的に照らして、期待どおりの進展が認められる

報告書

(11件)
  • 2024 事後評価(所見) ( PDF )
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 研究概要(中間評価) ( PDF )   実績報告書   中間評価(所見) ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 研究概要(採択時) ( PDF )   審査結果の所見 ( PDF )   実績報告書
  • 研究成果

    (63件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (24件) (うち国際共著 3件、 査読あり 24件、 オープンアクセス 14件) 学会発表 (35件) (うち国際学会 1件、 招待講演 10件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] University of Lorraine/INRAE/Laboratory of Agronomy and Environment(フランス)

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      巻: - 号: 4 ページ: 2843-2859

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    • 著者名/発表者名
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      巻: 57 号: 8 ページ: 705-709

    • DOI

      10.14894/faruawpsj.57.8_705

    • NAID

      130008070453

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    • 雑誌名

      Proc. Natl. Acad. Sci. USA

      巻: 118 号: 17

    • DOI

      10.1073/pnas.2022294118

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    • DOI

      10.5511/plantbiotechnology.19.1212a

    • NAID

      130007822563

    • ISSN
      1342-4580, 1347-6114
    • 年月日
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      巻: 61 号: 10 ページ: 1798-1806

    • DOI

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    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 号: 1 ページ: 13555-13555

    • DOI

      10.1038/s41598-020-70469-1

    • NAID

      120007175169

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    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 182 号: 4 ページ: 1933-1945

    • DOI

      10.1104/pp.19.00999

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    • 著者名/発表者名
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      Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes

      巻: 15 号: 12 ページ: 183127-183127

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      10.1016/j.bbamem.2019.183127

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    • 著者名/発表者名
      Kusano Hiroaki、Li Hao、Minami Hiroshi、Kato Yoshihiro、Tabata Homare、Yazaki Kazufumi
    • 雑誌名

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      巻: 10 ページ: 794-794

    • DOI

      10.3389/fpls.2019.00794

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    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 2 号: 1 ページ: 384-384

    • DOI

      10.1038/s42003-019-0630-0

    • NAID

      120006733113

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    • 著者名/発表者名
      Munakata Ryosuke、Kitajima Sakihito、Nuttens Andreina、Tatsumi Kanade、Takemura Tomoya、Ichino Takuji、Galati Gianni、Vautrin Sonia、Berges Helene、Grosjean Jeremy、Bourgaud Frederic、Sugiyama Akifumi、Hehn Alain、Yazaki Kazufumi
    • 雑誌名

      New Phytologist

      巻: 225 号: 5 ページ: 2166-2182

    • DOI

      10.1111/nph.16277

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    • 著者名/発表者名
      Tsuyama Taku、Matsushita Yasuyuki、Fukushima Kazuhiko、Takabe Keiji、Yazaki Kazufumi、Kamei Ichiro
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 8900-8900

    • DOI

      10.1038/s41598-019-45394-7

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
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      押切春佳、李 豪、山本浩文、矢崎一史、高梨功次郎
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      第40回植物バイオテクノロジー学会(千葉)大会
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    • 学会等名
      第64回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 薬効成分の生合成と蓄積の分子機構 ―シコニンを緒として―2022

    • 著者名/発表者名
      矢崎一史
    • 学会等名
      日本生薬学会第68回年会(松山)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ムラサキ培養細胞における脂溶性色素シコニンの生産とトリアシルグリセロールの分泌2022

    • 著者名/発表者名
      矢﨑一史、巽 奏、市野琢爾、清都晋吾、粟野達也、太田啓之、斉藤和季
    • 学会等名
      第34回植物脂質化学シンポジウム(京都)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 植物フェノール類の生理活性向上の鍵を握る二次代謝系プレニル化酵素2022

    • 著者名/発表者名
      矢崎一史
    • 学会等名
      第32回イソプレノイド研究会(新潟)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 植物細胞における脂溶性物質の蓄積と分泌2022

    • 著者名/発表者名
      矢崎一史
    • 学会等名
      第3回天然ゴム研究会(仙台)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ムラサキのシコニン生合成に関わる2つの4-coumaroyl-CoA ligaseの機能特性2022

    • 著者名/発表者名
      中西浩平、李豪、市野琢爾、巽奏、刑部敬史、渡辺文太、下村講一郎、矢崎一史
    • 学会等名
      第39回日本植物バイオテクノロジー学会(堺)大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 薬用植物ムラサキにおける2つのハーフサイズABCG輸送体の解析2022

    • 著者名/発表者名
      市野 琢爾, 巽 奏, 棟方 有桂, 坪山 愛, 森吉 英子, 中安 大, 高梨 功次郎, 矢﨑 一史
    • 学会等名
      第39回日本植物バイオテクノロジー学会(堺)大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ムラサキ細胞のシコニン系脂溶性化合物の分泌における膜融合関連 タンパク質EXO70の解析2022

    • 著者名/発表者名
      正木泰斗、市野琢爾、豊田健人、下村講一郎、矢崎一史
    • 学会等名
      第34回植物脂質化学シンポジウム(京都)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 二次代謝のモデル植物ムラサキのABCタンパク質の解析2022

    • 著者名/発表者名
      坪山 愛、李 豪、市野 琢爾、松田 陽菜子、棟方 涼介、杉山 暁史、矢﨑 一史
    • 学会等名
      日本農芸化学会2022年度(京都大会)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] シコニン関連遺伝子を標的としたムラサキのゲノム編集毛状根の評価2022

    • 著者名/発表者名
      李 豪、市野 琢爾、中西 浩平、草野 博彰、刑部 敬史、下村 講一郎、矢崎 一史
    • 学会等名
      日本農芸化学会2022年度(京都大会)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 揮発性テルペノイドの分泌に関わる候補因子の探索と基盤構築2022

    • 著者名/発表者名
      段 奈々子、上岡 颯人、李 豪、橘 頼之、杉山 暁史、棟方 涼介、矢﨑 一史
    • 学会等名
      日本農芸化学会2022年度(京都大会)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] シコニン/アルカニン生合成経路で働くデオキシシコニン水酸化酵素の機能解析2022

    • 著者名/発表者名
      大塚 峻、市野 琢爾、吉村 和貴、李 豪、山本 浩文、矢崎 一史
    • 学会等名
      日本農芸化学会2022年度(京都大会)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ムラサキ代謝における4-coumaroyl-CoA ligaseの機能分担とシコニン生合成への関与2022

    • 著者名/発表者名
      中西 浩平、李 豪、市野 琢爾、巽 奏、刑部 敬史、渡辺 文太、下村 講一郎、矢崎 一史
    • 学会等名
      日本農芸化学会2022年度(京都大会)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 代謝産物の分泌能向上にむけたムラサキ由来脂質分泌遺伝子候補の異種発現2021

    • 著者名/発表者名
      市野 琢爾、棟方(齊田) 有桂、大島 良美、金沢 香織、森吉 英子、巽 奏、光田 展隆、矢崎 一史
    • 学会等名
      第38回日本植物バイオテクノロジー学会・つくば大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 薬用植物ムラサキにおける4-coumaroyl-CoA ligaseの果たす役割2021

    • 著者名/発表者名
      中西 浩平、李 豪、市野 琢爾、巽 奏、刑部 敬史、渡辺 文太、下村 講一郎、矢崎 一史
    • 学会等名
      第38回日本植物バイオテクノロジー学会・つくば大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ムラサキにおけるシコニン分泌機構の解明と植物の輸送能力の改変にむけた利用2021

    • 著者名/発表者名
      市野 琢爾、棟方 有桂、大島 良美、金沢 香織、巽 奏、矢崎 一史
    • 学会等名
      第33回植物脂質シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Characterization of 4-coumaroyl-CoA ligase (4CL) involved in shikoninbiosynthesis in Lithospermum erythrorhizon2021

    • 著者名/発表者名
      Kohei Nakanishi, Hao Li, Keishi Osakabe, Bunta Watanabe, Kazufumi Yazaki
    • 学会等名
      11th Synposium of the International Society of Root Research
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マラカイトグリーン、イミダゾール緩衝オスミウム、p-フェニレンジアミンの組み合わせによる化学固定法の改良2021

    • 著者名/発表者名
      清都晋吾、粟野達也、矢崎一史
    • 学会等名
      第71 回日本木材学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 脂溶性二次代謝産物シコニンの細胞外蓄積に関与する分泌脂質分子の解析2021

    • 著者名/発表者名
      巽 奏、市野琢爾、東 泰弘、井坂夏海、上撫健太、梶川昌孝、福澤秀哉、豊岡公徳、佐藤繭子、市 育代、斉藤和季、矢崎一史
    • 学会等名
      第61 回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 植物における代謝産物の蓄積機構の制御技術の開発2020

    • 著者名/発表者名
      矢崎一史
    • 学会等名
      BioJapan 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 植物フェノール類プレニル化酵素の位置特異性を担う触媒機構の解明に向けて2020

    • 著者名/発表者名
      棟方涼介、高橋宏暢、肥塚崇男、Alain HEHN、矢﨑一史
    • 学会等名
      第30回イソプレノイド研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 生合成工学と輸送工学を統合したプレニル化ポリフェノールの生合成リデザイン2019

    • 著者名/発表者名
      矢崎一史
    • 学会等名
      新学術領域研究 生物合成系の再設計による複雑骨格機能分子の革新的創成科学、第6回公開シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 植物の脂溶性テルペン化合物の細胞外分泌2019

    • 著者名/発表者名
      矢崎一史
    • 学会等名
      第2回天然ゴム研究会/理研シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 物質集積メカニズムの制御による高次物質生産技術 -植物における代謝産物の蓄積機構の制御技術の開発-2019

    • 著者名/発表者名
      矢崎一史
    • 学会等名
      BioJapan 2019 NEDOセミナー
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 植物の鉄要求性を支える膜輸送体とその生理機能2019

    • 著者名/発表者名
      矢崎一史
    • 学会等名
      第43回日本鉄バイオサイエンス学会学術集会 シンポジウム2
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] 植物バイオテクノロジーでめざすSDGs(担当:第10章「薬の歴史 ―植物化学とのつながりを紐解く)2023

    • 著者名/発表者名
      矢崎一史 (編:小泉 望、加藤 晃)
    • 総ページ数
      184
    • 出版者
      化学同人
    • ISBN
      9784759820867
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] 森林圏遺伝子統御分野 矢崎研究室

    • URL

      https://www.rish.kyoto-u.ac.jp/lpge/

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
  • [備考] 森林圏遺伝子統御分野 矢崎研究室

    • URL

      http://www.rish.kyoto-u.ac.jp/lpge/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2019-06-27   更新日: 2025-02-04  

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