緑藻クラミドモナスの光合成ステート・走光性連関の分子基盤

• 研究課題/領域番号: 25291058
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 植物分子・生理科学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 若林 憲一 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (80420248)
• 研究分担者: 広野 雅文 法政大学, 生命科学部, 教授 (10212177)
• 研究協力者: 久堀 徹 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 ; 杉浦 一徳 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 博士研究員 ; 植木 紀子 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 博士研究員 ; 井手 隆広 東京工業大学, 資源化学研究所, 博士研究員
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円); 2015年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2014年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2013年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
• キーワード: 走光性 / 光合成 / レドックス / 鞭毛 / 光受容 / クラミドモナス / ステート遷移 / レドックス制御 / チオレドキシン / 真核生物鞭毛・繊毛

研究成果の概要

光合成をする微生物にとって、適切な光強度の環境下に移動することは重要な生存戦略である。単細胞緑藻クラミドモナスは光合成、細胞運動、光行動反応などの分野でモデル生物とみなされており、この分野の研究に適している。我々は以前、細胞の中の酸化還元（レドックス）状態が細胞が示す走光性の正と負を切り替えていることを見出した。本研究はその分子機構を明らかにすることを目的として行われ、酸化・還元と走光性の正・負の関係が崩れたミュータントの原因遺伝子の解明、培養条件によって変化する鞭毛内酸化還元電位の定量などの成果を得ることができた。

研究成果

• [雑誌論文] 緑藻クラミドモナスの鞭毛運動と光行動 (2017)
  • 著者名/発表者名: 若林憲一、中島昌子、井手隆広、植木紀子
  • 雑誌名: 日本プランクトン学会報 巻: 64 ページ: 61-66
  • NAID: 130007609952
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of the agg1 mutation responsible for negative phototaxis in a "wild-type" strain of Chlamydomonas reinhardtii (2016)
  • 著者名/発表者名: Ide, T., Mochiji, S., Ueki, N., Yamaguchi, K., Shigenobu, S., Hirono, M., Wakabayashi, K.
  • 雑誌名: Biochemistry and Biophysics Reports 巻: 7 ページ: 379-385
  • DOI: 10.1016/j.bbrep.2016.07.016
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Eyespot-dependent determination of the phototactic sign in Chlamydomonas reinhardtii (2016)
  • 著者名/発表者名: Ueki, N., Ide, T., Mochiji, S., Kobayashi, Y., Tokutsu, R., Ohnishi, N., Yamaguchi, K., Shigenobu, S., Tanaka, K., Minagawa, J., Hisabori, T., Hirono, M., Wakabayashi, K.
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 巻: 印刷中 号: 19 ページ: 5266-5304
  • DOI: 10.1073/pnas.1525538113
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cooperative binding of the outer arm docking complex underlies the regular arrangement of outer arm dynein in the axoneme. (2014)
  • 著者名/発表者名: Mikito Owa, Akane Furuta, Jiro Usukura, Fumio Arisaka, Stephen M. King, George B. Witman, Ritsu Kamiya, Ken-ichi Wakabayashi
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 111(26) 号: 26 ページ: 9455-9460
  • DOI: 10.1073/pnas.1403101111
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Protein-protein interactions between intermediate chains and the docking complex of Chlamydomonas flagellar outer arm dynein. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ide T, Owa M, King SM, Kamiya R, Wakabayashi K.
  • 雑誌名: FEBS Letter 巻: 587(14) 号: 14 ページ: 2143-2149
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2013.05.058
  • 査読あり
• [雑誌論文] 暗視野顕微鏡法におけるクラミドモナスの三次元トラッキング (2013)
  • 著者名/発表者名: 荒井祐介，若林憲一，吉川雅英，奥寛雅，石川正俊
  • 雑誌名: 日本ロボット学会誌 巻: 31 号: 10 ページ: 1028-1035
  • DOI: 10.7210/jrsj.31.1028
  • NAID: 130003396218
  • ISSN: 0289-1824, 1884-7145
  • 査読あり
• [学会発表] 緑藻の光行動における鞭毛運動調節：クラミドモナスとボルボックス (2017)
  • 著者名/発表者名: 植木紀子、若林憲一
  • 学会等名: 第58回日本植物生理学会
  • 発表場所: 鹿児島・鹿児島大学群元キャンパス
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] クラミドモナスのγ-tubulin 優性突然変異 bld13 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中澤友紀 、堀井麻央 、渡辺早紀 、大月萌子 、苗加彰 、若林憲一 、廣野雅文
  • 学会等名: 生体運動研究合同班会議
  • 発表場所: 神戸・神戸国際会議場
  • 年月日: 2017-01-06
• [学会発表] クラミドモナスにおける走光性の正負と「利き鞭毛」の関係 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中島昌子 、植木紀子 、若林憲一
  • 学会等名: 生体運動研究合同班会議
  • 発表場所: 神戸・神戸国際会議場
  • 年月日: 2017-01-06
• [学会発表] ボルボックスのカルシウム依存的繊毛打逆転と走光性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 植木紀子、若林憲一
  • 学会等名: 生体運動研究合同班会議
  • 発表場所: 神戸・神戸国際会議場
  • 年月日: 2017-01-06
• [学会発表] Photo-behavior in green algae: how light modulates flagellar motility (2017)
  • 著者名/発表者名: Masako Nakajima, Noriko Ueki, Ken-ichi Wakabayashi
  • 学会等名: 光合成科学：エネルギーとバイオマス
  • 発表場所: 横浜・東工大すずかけホール
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Modulation of flagellar motility during phototactic turning in Chlamydomonas (2016)
  • 著者名/発表者名: Masako Nakajima, Noriko Ueki, Ken-ichi Wakabayashi
  • 学会等名: The 28th CDB Meeting: Cilia and Centrosomes: Current Advances and Future Directions
  • 発表場所: 神戸・理研CDB
  • 年月日: 2016-11-27
  • 国際学会
• [学会発表] The molecular toolbox for building axonemal microtubules (2016)
  • 著者名/発表者名: Mikito Owa, Takayuki Uchihashi, Haruaki Yanagisawa, Takashi Yamano, Hiro Iguchi, Hideya Fukuzawa, Ken-ichi Wakabayashi, Toshio Ando, Masahide Kikkawa
  • 学会等名: The 28th CDB Meeting: Cilia and Centrosomes: Current Advances and Future Directions
  • 発表場所: 神戸・理研CDB
  • 年月日: 2016-11-27
  • 国際学会
• [学会発表] 緑藻クラミドモナスの走光性発現メカニズム (2016)
  • 著者名/発表者名: 若林憲一
  • 学会等名: 遺伝研研究会「水圏微生物のエネルギー利用戦略とその相互作用に関する研究会」
  • 発表場所: 三島・遺伝研
  • 年月日: 2016-11-03
  • 招待講演
• [学会発表] Visualization and quantification of the redox potential in the Chlamydomonas flagella (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuta Nishimaki, Kazunori Sugiura, Toru Hisabori, Ken-ichi Wakabayashi
  • 学会等名: The 17th International Conference on the Cell and Molecular Biology of Chlamydomonas
  • 発表場所: 京都・京都国際会館
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] Eyespot-dependent determination of the phototactic sign in Chlamydomonas reinhardtii (2016)
  • 著者名/発表者名: Noriko Ueki, Takahiro Ide, Shota Mochiji, Yuki Kobayashi, Ryutaro Tokutsu, Norikazu Ohnishi, Katushi Yamaguchi, Shuji Shigenobu, Kan Tanaka, Jun Minagawa, Toru Hisabori, Masafumi Hirono, Ken-ichi Wakabayashi
  • 学会等名: The 17th International Conference on the Cell and Molecular Biology of Chlamydomonas
  • 発表場所: 京都・京都国際会館
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] Isolation of a non-phototactic Chlamydomonas mutant that shows alternate flagellar beatings (2016)
  • 著者名/発表者名: Akinori Koitabashi, Masako Nakajima, Noriko Ueki, Kogiku Shiba, Takashi Ymano, Hideya Fukuzawa, Inaba Kazuo, Toru Hisabori, Ken-ichi Wakabayashi
  • 学会等名: The 17th International Conference on the Cell and Molecular Biology of Chlamydomonas
  • 発表場所: 京都・京都国際会館
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] Identification of the agg1 mutation responsible for negative phototaxis in a "wild-type" strain of Chlamydomonas reinhardtii (2016)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Ide, Shota Mochuji, Noriko Ueki, Katsushi Yamaguchi, Shuji Shigenobu, Masafumi Hirono, Ken-ichi Wakabayashi
  • 学会等名: The 17th International Conference on the Cell and Molecular Biology of Chlamydomonas
  • 発表場所: 京都・京都国際会館
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] 緑藻クラミドモナスとボルボックスの走光性のしくみ (2016)
  • 著者名/発表者名: 若林憲一
  • 学会等名: 第34回エアロアクアバイオメカニズム学会定例講演会
  • 発表場所: 東京・東京工業大学大岡山キャンパス
  • 年月日: 2016-03-23
  • 招待講演
• [学会発表] クラミドモナス走光性における細胞レンズ効果の影響と眼点の役割 (2016)
  • 著者名/発表者名: 植木紀子、井手 隆広、小林勇気、田中 寛、久堀 徹、若林 憲一
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 盛岡・岩手大学上田キャンパス
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] 緑藻クラミドモナスの走光性メカニズム - 光受容と鞭毛運動の連関 - (2016)
  • 著者名/発表者名: 若林憲一
  • 学会等名: 日本プランクトン学会春季シンポジウム「光環境を巡る植物プランクトンの生理生態学的最前線
  • 発表場所: 東京・東京大学本郷キャンパス
  • 年月日: 2016-03-14
  • 招待講演
• [学会発表] Calcium-dependent photobehavior of the unicellular green alga Chlamydomonas reinhardtii (2015)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi Wakabayashi
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会・第８８回日本生化学会大会合同大会
  • 発表場所: 神戸・ポートアイランド
  • 年月日: 2015-12-01
  • 招待講演
• [学会発表] クラミドモナス走光性符号決定における眼点の役割 (2015)
  • 著者名/発表者名: 植木紀子、持地翔太 、井手隆広 、山口勝司 、重信秀治 、得津隆太郎 、大 西紀和、皆川純、廣野雅文、若林憲一
  • 学会等名: 日本植物生理学会第56回年会
  • 発表場所: 東京農業大学（東京都）
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] クラミドモナス走光性符号決定における眼点の役割 (2015)
  • 著者名/発表者名: 植木紀子, 持地翔太, 井手隆広, 廣野雅文, 若林憲一
  • 学会等名: 生体運動研究合同班会議
  • 発表場所: 学習院大学（東京都）
  • 年月日: 2015-01-07 – 2015-01-09
• [学会発表] クラミドモナス走光性符号決定における眼点の役割 (2014)
  • 著者名/発表者名: 若林憲一 、持地翔太 、植木紀子 、井手隆広 、山口勝司 、重信秀治 、得津隆太郎 、大 西紀和、皆川純、廣野雅文
  • 学会等名: 第11回クラミドモナス研究会
  • 発表場所: かるぽーと（高知県）
  • 年月日: 2014-10-03 – 2014-10-04
• [学会発表] 緑藻ボルボックス目における光反応行動調節機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 植木紀子、箕浦高子、若林憲一
  • 学会等名: 第11回クラミドモナス研究会
  • 発表場所: かるぽーと（高知県）
  • 年月日: 2014-10-03 – 2014-10-04
• [学会発表] Sign-Control of Chlamydomonas Phototaxis by Redox Poise (2014)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi Wakabayashi
  • 学会等名: 16th International Congress on Photobiology
  • 発表場所: コルドバ国立大学（アルゼンチン）
  • 年月日: 2014-09-08 – 2014-09-12
  • 招待講演
• [学会発表] クラミドモナス走光性符号異常ミュータントの解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 持地翔太、井手隆広、山口勝司、重信秀治、神谷律、廣野雅文、若林憲一
  • 学会等名: 生体運動研究合同班会議
  • 発表場所: 千葉（千葉大学）
• [学会発表] Regulation of flagellar beating studied using the unicellular green alga Chlamydomonas reinhardtii (2014)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi Wakabayashi
  • 学会等名: The 17th SANKEN international symposium joined with the 2nd international symposium of nano-macro materials, devices, and system research alliance project
  • 発表場所: 吹田（大阪大学）
  • 招待講演
• [学会発表] 緑藻クラミドモナスの走光性符号調節 (2013)
  • 著者名/発表者名: 若林憲一
  • 学会等名: 第３回微細藻類研究会
  • 発表場所: 岡崎（岡崎カンファレンスセンター）
  • 招待講演
• [学会発表] Analysis of Protein-Protein Interactions Required for the Assembly of Outer Arm Dyneins in Chlamydomonas Axonemes (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahiro IDE, Mikito Owa, Kaoru Yoshida, Manabu Yoshida, Stephen M. King, Ritsu Kamiya, and Ken-ichi Wakabayashi
  • 学会等名: FASEB 2013 Conference on the Biology of Cilia and Flagella
  • 発表場所: Niagara Falls, NY, USA (Sheraton Niagara)
• [学会発表] Cooperative binding of the outer dynein arm docking complex (ODA-DC) on the flagellar axoneme in Chlamydomonas (2013)
  • 著者名/発表者名: Mikito Owa, Takahiro Ide, Stephen M. King, Ritsu Kamiya, and Ken-ichi Wakabayashi
  • 学会等名: FASEB 2013 Conference on the Biology of Cilia and Flagella
  • 発表場所: Niagara Falls, NY, USA (Sheraton Niagara)
• [学会発表] Redox Regulation of Cell Motility in the Green Alga Chlamydomonas reinhardtii. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi Wakabayashi
  • 学会等名: The 25the CDB meeting “Cilia and Centrosomes: from Fertilization to Cancer”
  • 発表場所: 神戸（理研CDB)
  • 招待講演
• [学会発表] Structural and Biochemical Properties of the Outer-Dynein-Arm Docking Complex (ODA-DC) in Chlamydomonas flagella (2013)
  • 著者名/発表者名: Mikito Owa, Takahiro Ide, Stephen M. King, Ritsu Kamiya, and Ken-ichi Wakabayashi
  • 学会等名: The 25the CDB meeting “Cilia and Centrosomes: from Fertilization to Cancer”
  • 発表場所: 神戸（理研CDB)
• [学会発表] Analysis of Protein-Protein Interactions Required for the Assembly of Outer Arm Dyneins in Chlamydomonas Axonemes (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahiro IDE, Mikito Owa, Kaoru Yoshida, Manabu Yoshida, Stephen M. King, Ritsu Kamiya, and Ken-ichi Wakabayashi
  • 学会等名: The 25the CDB meeting “Cilia and Centrosomes: from Fertilization to Cancer”
  • 発表場所: 神戸（理研CDB)
• [学会発表] Structure and properties of the Outer Dynein Arm Docking Complex in Chlamydomonas (2013)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi Wakabayashi
  • 学会等名: Dynein2013 International Workshop
  • 発表場所: 神戸(Orbis Hall)
  • 招待講演
• [学会発表] Analysis of Protein-Protein Interactions Required for the Assembly of Outer Arm Dyneins in Chlamydomonas Axonemes (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahiro IDE, Mikito Owa, Kaoru Yoshida, Manabu Yoshida, Stephen M. King, Ritsu Kamiya, and Ken-ichi Wakabayashi
  • 学会等名: Dynein2013 International Workshop
  • 発表場所: 神戸(Orbis Hall)
• [学会発表] クラミドモナス走光性符号異常ミュータントの次世代シークエンスによる解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 持地翔太、井手隆広、山口勝司、重信秀治、神谷律、廣野雅文、若林憲一
  • 学会等名: 第10回クラミドモナス研究会
  • 発表場所: 岡崎（基礎生物学研究所）
• [備考] 久堀・若林研ウェブサイト
  • URL: http://www.res.titech.ac.jp/~junkan/Hisabori_HomePage/index.html
• [備考] 久堀・若林研究室ウェブサイト
  • URL: http://www.res.titech.ac.jp/~junkan/Hisabori_HomePage/index.html
• [備考] 東工大資源研 久堀・若林研究室のウェブサイト
  • URL: http://www.res.titech.ac.jp/~junkan/Hisabori_HomePage/index.html