ゲノム情報に基づくシアノバクテリアの立体的構造パターン形成の研究

• 研究課題/領域番号: 24570043
• 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: 植物分子生物・生理学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 佐藤 直樹 東京大学, 総合文化研究科, 教授 (40154075)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2012年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: シアノバクテリア / 超細胞構造 / ゲノム解析 / 細胞運動 / 創発 / 粘液銃モデル / 数理モデル

研究成果の概要

生物が作る構造は基本的には動的なもので、ある意味では一過性のものである。細胞が動きながら分裂を繰り返すことで、生物体全体としての構造が作られる過程は、創発と考えることができる。本研究では、シアノバクテリアの一種が前後に規則的な運動を行いながら、寒天培地上で渦巻き構造を生ずることを超細胞構造と考え、生物構造の創発の単純なモデル系として解析した。
電子顕微鏡観察、タイムラプス観察、ゲノム解析の結果、この細胞の運動は粘液銃モデルで説明できると考えられ、前後運動の際に、細胞体が回転していることもわかった。これらの結果に基づき、細胞と寒天との相互作用に依存した渦巻き形成モデルを提案した。

研究成果

• [雑誌論文] Cellular dynamics drives the emergence of supra cellular structure in the cyanobacterium, Phormidium sp. KS (2014)
  • 著者名/発表者名: Sato, N., Katsumata, Y., Sato, K., Tajima, N.
  • 雑誌名: Life 巻: 4 ページ: 819-836
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ppdb: Plant Promoter Database ver. 3.0 (2014)
  • 著者名/発表者名: Hieno A, Naznin A, Hyakumachi M, Sakurai T, Tokizawa M, Koyama H, Sato N, Nishiyama T, Hasebe H, Zimmer AD, Lang D, Resk R, Rensing S, Obokata J, Yamamoto YY
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 42 号: D1 ページ: D1188-D1192
  • DOI: 10.1093/nar/gkt1027
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detailed identification of fatty acid isomers sheds light on the probable precursors of triacylglycerol accumulation in photoautotrophically grown Chlamydomonas reinhardtii. (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Sakurai, T. Moriyama, N. Sato
  • 雑誌名: Eukaryot. Cell 巻: 13 号: 2 ページ: 256-266
  • DOI: 10.1128/ec.00280-13
  • 査読あり
• [雑誌論文] Localization and phylogenetic analysis of enzymes related to organellar genome replication in the unicellular rhodophyte Cyanidioschyzon merolae. (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Moriyama, N. Tajima, K. Sekine, N. Sato
  • 雑誌名: Genome Biol. Evol. 巻: 6 号: 1 ページ: 228-237
  • DOI: 10.1093/gbe/evu009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of galactolipid biosynthesis in coordinated development of photosynthetic complexes and thylakoid membranes during chloroplast biogenesis in Arabidopsis (2013)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, K., T. Narise, K. Sonoike, H. Hashimoto, N. Sato, M. Kondo, M. Nishimura, M. Sato, K. Toyooka, K. Sugimoto, H. Wada, T. Masuda and H. Ohta
  • 雑誌名: Plant J. 巻: 73 号: 2 ページ: 250-261
  • DOI: 10.1111/tpj.12028
  • 査読あり
• [雑誌論文] 脂質生産を微細藻類に託せるか？――脂質を貯めるわけと仕組み―― (2013)
  • 著者名/発表者名: 和田元，佐藤直樹
  • 雑誌名: 現代化学 巻: 506 ページ: 24-28
  • NAID: 40019628465
• [雑誌論文] 生物学的説明の二元論：生物学的文脈の中の還元論，非還元論 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤直樹
  • 雑誌名: 生物科学 巻: 65 ページ: 4-63
  • 査読あり
• [雑誌論文] 単細胞紅藻チノリモ(Porphyridium purpureum)の葉緑体ゲノム解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田島 直幸，佐藤 修正，丸山 史人，黒川 顕，太田 啓之，田畑 哲之，関根 康介， 森山 崇，佐藤 直樹
  • 雑誌名: 光合成研究 巻: 22 ページ: 156-159
  • 査読あり
• [雑誌論文] パスツールと微生物 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐藤直樹
  • 雑誌名: 學鐙 巻: 109 ページ: 46-47
• [雑誌論文] Scientific Elan Vital: Entropy Deficit or Inhomogeneity as a Unified Concept of Driving Forces of Life in Hierarchical Biosphere Driven by Photosynthesis. (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Sato
  • 雑誌名: Entropy 巻: 14 号: 2 ページ: 233-251
  • DOI: 10.3390/e14020233
  • 査読あり
• [雑誌論文] Statistics of N-terminal alignment as a guide for refining prokaryotic gene annotation. (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Sato and N. Tajima
  • 雑誌名: Genomics 巻: 99 号: 3 ページ: 138-143
  • DOI: 10.1016/j.ygeno.2011.12.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] The all0458/lti46.2 gene encodes a low temperature-induced Dps protein homolog in the cyanobacteria Anabaena sp. PCC 7120 and Anabaena variabilis M3. (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Sato, T. Moriyama, M. Toyoshima, M. Mizusawa and N. Tajima
  • 雑誌名: Microbiology 巻: 158 号: 10 ページ: 2527-2536
  • DOI: 10.1099/mic.0.060657-0
  • 査読あり
• [学会発表] シアノバクテリアにおける細胞運動ダイナミクスによる超細胞構造の創発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤直樹、田島直幸
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 東京都、世田谷区
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] シアノバクテリアの超細胞構造形成：ミクロからマクロへ (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤直樹、勝又勇太郎、佐藤薫、田島直幸
  • 学会等名: 細胞を創る研究会
  • 発表場所: 東京都、文京区
  • 年月日: 2014-11-13 – 2014-11-14
• [学会発表] One strain, one genome sequence: 研究室株のシーケンス (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤直樹
  • 学会等名: ラン藻ゲノム交流会
  • 発表場所: 東京都、目黒区
  • 年月日: 2014-07-19
  • 招待講演
• [学会発表] 藻類におけるリン脂質合成系の比較ゲノムによる再検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤直樹
  • 学会等名: 植物生理学会
  • 発表場所: 富山大学，富山，富山県
• [学会発表] Dynamic notions of emergence: interplay of entropic driving principle and environmental/genetic constraints over the hierarchy of life (2013)
  • 著者名/発表者名: Sato, N.
  • 学会等名: ISHPSSB2013
  • 発表場所: Universite Montpellier, Montpellier, France
• [学会発表] Discontinuity in cyanobacterial and plastid evolution: Lipids and DNA polymerase (2013)
  • 著者名/発表者名: Sato, N.
  • 学会等名: ICES2013
  • 発表場所: Dalhousie University, Halifax, Canada
• [学会発表] 動的な創発概念による生命理解の提案 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤直樹
  • 学会等名: 生物学基礎論研究会
  • 発表場所: 総研大，葉山，神奈川県
• [学会発表] Enigmatic origin and evolution of cyanobacterial photosynthesis: lipids vs photosystems and pigments (2013)
  • 著者名/発表者名: Sato, N.
  • 学会等名: 生物初期進化国際会議
  • 発表場所: 名古屋大学，名古屋，愛知県
• [学会発表] Limnothrix ABRG5-3株のゲノム配列決定とシアノバクテリアの中での系統関係 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤直樹
  • 学会等名: ラン藻の分子生物学
  • 発表場所: かずさDNA研究所，木更津，千葉県
• [学会発表] 光独立条件で培養したクラミドモナスにおける脂肪蓄積 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤直樹
  • 学会等名: クラミドモナスシンポジウム
  • 発表場所: 基礎生物学研究所，岡崎，愛知県
• [学会発表] 生命がもつ駆動力としての不均一性を物質生産につなげる鍵としての創発性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐藤直樹
  • 学会等名: 日本光合成学会
  • 発表場所: 東京工業大学（横浜）
• [学会発表] 哲学から見た生命の起源論 ―マラテールの議論をめぐって― (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐藤直樹
  • 学会等名: 生物学基礎論研究会
  • 発表場所: 名古屋大学（名古屋）
• [学会発表] 藻類による物質生産に創発性を如何に組み込むか (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐藤直樹
  • 学会等名: 細胞を創る研究会
  • 発表場所: 東京工業大学（横浜）
• [学会発表] Refined isotopomer labeling analysis of lipid-linked epimerization and desaturation of glyceroglycolipids in cyanobacteria (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Sato, K. Sakurai, Y. Okazaki and K. Saito
  • 学会等名: ISPL2012
  • 発表場所: 国際会議場（セビリア，スペイン）
• [図書] しくみと原理で解き明かす植物生理学 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤直樹
  • 総ページ数: 202
  • 出版者: 裳華房
• [図書] The Mechanisms of DNA Replication (Chapter 11) (2013)
  • 著者名/発表者名: Moriyama, T. and Sato, N.
  • 総ページ数: 487
  • 出版者: InTech
• [図書] 生命起源論の科学哲学 創発か，還元的説明か (2013)
  • 著者名/発表者名: クリストフ・マラテール著，佐藤直樹訳
  • 総ページ数: 400
  • 出版者: みすず書房
• [図書] パスツールと微生物 伝染病の解明と治療につくした科学者. (2013)
  • 著者名/発表者名: Annick Perrot, Maxime Schwartz著 佐藤直樹・Josephine Galipon監訳 笹川昇・佐藤直樹・松田良一監修
  • 総ページ数: 176
  • 出版者: 丸善出版
• [図書] エントロピーから読み解く 生物学－めぐりめぐむ わきあがる生命－ (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐藤直樹
  • 総ページ数: 232
  • 出版者: 裳華房
• [図書] 40年後の『偶然と必然』 モノーが描いた生命・進化・人類の未来 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐藤直樹
  • 総ページ数: 368
  • 出版者: 東京大学出版会
• [備考] 佐藤直樹研究室
  • URL: http://nsato4.c.u-tokyo.ac.jp/
• [備考] 佐藤研究室ホームページ
  • URL: http://nsato4.c.u-tokyo.ac.jp/
• [備考] Gclustサーバー
  • URL: http://gclust.c.u-tokyo.ac.jp/
• [備考] 佐藤研究室ホームページ
  • URL: http://nsato4.c.u-tokyo.ac.jp/
• [備考] Gclustサーバー
  • URL: http://gclust.c.u-tokyo.ac.jp/