一部のシアノバクテリアにおける澱粉性貯蔵多糖の生産メカニズム

• 研究課題/領域番号: 25440193
• 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: 進化生物学
• 研究機関: 秋田県立大学
• 研究代表者: 鈴木 英治 秋田県立大学, 生物資源科学部, 教授 (60211984)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2014年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2013年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 貯蔵多糖 / 澱粉 / グリコーゲン / 光合成 / 原核生物 / 細菌 / シアノバクテリア / 進化 / アミロペクチン / Cyanothece

研究成果の概要

光合成微生物シアノバクテリアの一部の種が、グリコーゲンではなく植物の澱粉に類似した貯蔵多糖を生産する仕組みを解明するため、本研究を行った。二種の澱粉生産株についてゲノム配列を決定し、澱粉性多糖生産能は、複数（2-3個）の枝作り酵素アイソザイムの協調的発現と強く相関することを見出した。グリコーゲン生産性シアノバクテリア株における、澱粉代謝関連異種遺伝子の発現系を構築した。無機栄養欠乏時に澱粉性多糖生産を促進する条件を見出した。また、組換え型枝作り酵素の特性解析を行い、1型、2型酵素は短い糖鎖を転移し、一方、3型は活性が低く短い糖鎖とともに長い糖鎖をも転移し得ることを見出した。

研究成果

• [国際共同研究] リール科学技術大学(フランス)
• [雑誌論文] Distribution of glucan-branching enzymes among prokaryotes (2016)
  • 著者名/発表者名: Suzuki E, Suzuki R
  • 雑誌名: Cell Mol Life Sci 巻: - 号: 14 ページ: 2643-2660
  • DOI: 10.1007/s00018-016-2243-9
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Crystallization and crystallographic analysis of branching enzymes from Cyanothece sp. ATCC 51142. (2015)
  • 著者名/発表者名: Mari Hayashi, Ryuichiro Suzuki, Christophe Colleoni, Steven G Ball, Naoko Fujita, Eiji Suzuki
  • 雑誌名: Acta Crystallographica section F STRUCTURAL BIOLOGY COMMUNICATIONS 巻: 71 号: 8 ページ: 1109-1113
  • DOI: 10.1107/s2053230x1501198x
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 秋田県八郎湖における藍藻毒ミクロシスチンと有毒藍藻の季節的変動 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岡野邦宏, 鈴木英治, 太田栞, 宮田直幸, 谷幸則, 尾﨑保夫
  • 雑誌名: 水環境学会誌 (Journal of Japan Society on Water Environment) 巻: 38 ページ: 23-30
  • NAID: 130004923015
  • 査読あり
• [雑誌論文] シアノバクテリアが蓄積する貯蔵多糖の生合成に必要な酵素群の結晶構造解析の試み～澱粉研究における構造生物学の発展に向けて (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木龍一郎, 黒木みほ, 鈴木英治
  • 雑誌名: 秋田県立大学ウェブジャーナル 巻: B2 ページ: 73-77
  • NAID: 120005690612
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Functional characterization of three (GH13) branching enzymes involved in cyanobacterial starch biosynthesis from Cyanobacterium sp. NBRC 102756. (2015)
  • 著者名/発表者名: Suzuki R, Koide K, Hayashi M, Suzuki T, Sawada T, Ohdan T, Takahashi H, Nakamura Y, Fujita N, Suzuki E
  • 雑誌名: Biochim Biophys Acta 巻: 1854 号: 5 ページ: 9-21
  • DOI: 10.1016/j.bbapap.2015.02.012
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Diversity of reaction characteristics of glucan branching enzymes and the fine structure of α-glucan from various sources. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sawada, T., Y. Nakamura, T. Ohdan, A. Saitoh, Francisco PB Jr, E. Suzuki, N. Fujita, T. Shimonaga, S. Fujiwara, M. Tsuzuki, C. Colleoni, S. Ball
  • 雑誌名: Arch. Biochem. Biophys. 巻: 562 ページ: 9-21
  • DOI: 10.1016/j.abb.2014.07.032
  • 査読あり
• [雑誌論文] Physicochemical variation of cyanobacterial starch, the insoluble alpha-glucans in cyanobacteria (2013)
  • 著者名/発表者名: Suzuki E, Onoda M, Colleoni C, Ball S, Fujita N, Nakamura Y
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 巻: 54 号: 4 ページ: 465-473
  • DOI: 10.1093/pcp/pcs190
  • 査読あり
• [雑誌論文] Variation of Storage Polysaccharides in Phototrophic Microorganisms (2013)
  • 著者名/発表者名: Suzuki E, Suzuki R
  • 雑誌名: Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｇｌｙｃｏｓｃｉｅｎｃｅ 巻: 60 号: 1 ページ: 21-27
  • DOI: 10.5458/jag.jag.JAG-2012_016
  • NAID: 130004481020
  • ISSN: 1344-7882, 1880-7291
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of Starch and Glycogen Branching Enzymes from Various Sources (2013)
  • 著者名/発表者名: Sawada T, Nakagami T, Utsumi Y, Ohdan T, Suzuki E, Nakamura Y
  • 雑誌名: Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｇｌｙｃｏｓｃｉｅｎｃｅ 巻: 60 号: 1 ページ: 69-78
  • DOI: 10.5458/jag.jag.JAG-2012_011
  • NAID: 130004481016
  • ISSN: 1344-7882, 1880-7291
  • 査読あり
• [雑誌論文] Convergent evolution of polysaccharide debranching defines a common mechanism for starch accumulation in cyanobacteria and plants (2013)
  • 著者名/発表者名: Cenci U, Chabi M, Ducatez M, Tirtiaux C, Nirmal-Raj J, Utsumi Y, Kobayashi D, Sasaki S, Suzuki E, Nakamura Y, Putaux J-L, Roussel X, Durand-Terrasson A, Bhattacharya D, Vercoutter-Edouart A-S, Maes E, Arias MC, Palcic M, Sim L, Ball SG, Colleoni C
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 25 号: 10 ページ: 3961-3975
  • DOI: 10.1105/tpc.113.118174
  • 査読あり
• [学会発表] Functional analysis of glycogen debranching enzymes in Synechocystis sp. PCC 6803 (2016)
  • 著者名/発表者名: 後藤 光寛, 齋藤 健太, 鈴木 龍一郎, 鈴木 英治
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] 枝作り酵素の分布から見た原核生物における貯蔵多糖代謝の進化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木英治, Christophe Colleoni, Steven Ball, 鈴木龍一郎
  • 学会等名: 東北植物学会第5回大会（福島大会）
  • 発表場所: 福島大学
  • 年月日: 2015-12-19
• [学会発表] 原核生物におけるグリコーゲン代謝酵素の分布とシアノバクテリアの特徴 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木英治, Christophe CoIIeoni, Steven G. BaII, 鈴木龍一郎
  • 学会等名: 藍藻の分子生物学 2015
  • 発表場所: かずさアカデミアホール（木更津市）
  • 年月日: 2015-11-16
• [学会発表] シアノバクテリア澱粉の生産に必要な枝切り酵素の特性解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 木村友亮, 鈴木龍一郎, Christophe CoIIeoni, Steven G. BaII, 藤田直子, 鈴木英治
  • 学会等名: 藍藻の分子生物学 2015
  • 発表場所: かずさアカデミアホール（木更津市）
  • 年月日: 2015-11-16
• [学会発表] 原核生物における貯蔵多糖（α-グルカン）代謝酵素の分布 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木英治, Christophe Colleoni, Steven G. Ball, 鈴木龍一郎
  • 学会等名: 日本応用糖質科学会平成27年度大会（第64回）
  • 発表場所: 奈良春日野国際フォーラム（奈良市）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] 澱粉生産性シアノバクテリア由来枝切り酵素の機能解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 木村友亮, 鈴木龍一郎, Christophe Colleoni, Steven G. Ball, 藤田直子, 鈴木英治
  • 学会等名: 日本応用糖質科学会平成27年度大会（第64回）
  • 発表場所: 奈良春日野国際フォーラム（奈良市）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] 澱粉生産性シアノバクテリアの系統内分布・多様性・進化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 英治, Christophe Colleoni, Steven Ball
  • 学会等名: 日本植物学会第79回大会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟市）
  • 年月日: 2015-09-06
• [学会発表] An evolutionary scenario for the acquisition and diversification of starch metabolism in cyanobacteria (2015)
  • 著者名/発表者名: Eiji Suzuki, Steven Ball, Christophe Colleoni
  • 学会等名: 15th International Symposium on Phototrophic Prokaryotes
  • 発表場所: チュービンゲン大学（ドイツ）
  • 年月日: 2015-08-02
  • 国際学会
• [学会発表] 澱粉様貯蔵多糖を蓄積するシアノバクテリア由来枝作り酵素の構造解析と機能改変 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木龍一郎、林真里、藤田直子、鈴木英治
  • 学会等名: 日本農芸化学会 2015 年度大会
  • 発表場所: 岡山大学（岡山市）
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] Distribution of starch-producing traits among the phylogeny of cyanobacteria (2015)
  • 著者名/発表者名: Eiji Suzuki、Christophe Colleoni、Steven Ball
  • 学会等名: 第56回 日本植物生理学会年会
  • 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] 澱粉生産性シアノバクテリア Cyanobacterium sp. CLg1 株のゲノム解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木英治、大段隆史、浅野亮樹、小林弥生、藤晋一、Christophe Colleoni、Steven Ball、岡野桂樹、福島淳
  • 学会等名: 第4回 東北植物学会
  • 発表場所: 山形大学（山形市）
  • 年月日: 2014-12-13 – 2014-12-14
• [学会発表] 構造生物学的アプローチによるシアノバクテリア枝作り酵素の作用機序解明の試み (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木龍一郎、林真里、藤田直子、鈴木英治
  • 学会等名: 第4回 東北植物学会
  • 発表場所: 山形大学（山形市）
  • 年月日: 2014-12-13 – 2014-12-14
• [学会発表] 生物種起源の異なる α-グルカン枝作り酵素（BE）の反応特性の多様性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 澤田隆行、中村保典、大段隆史、斎藤麻美、PB Francisco, Jr、鈴木英治、藤田直子、下永高弘、藤原祥子、都筑幹夫、C Colleoni、S Ball
  • 学会等名: 日本応用糖質科学会平成26年度大会（第63回）
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟市）
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] 澱粉様貯蔵多糖を蓄積するシアノバクテリア由来枝作り酵素の構造機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 林真里、鈴木龍一郎、藤田直子、鈴木英治
  • 学会等名: 日本応用糖質科学会平成26年度大会（第63回）
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟市）
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] シアノバクテリア由来枝作り酵素群のN末端側領域の特性解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木龍一郎、林真里、藤田直子、鈴木英治
  • 学会等名: 日本応用糖質科学会平成26年度大会（第63回）
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟市）
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] イネ BEI および BEIIb 発現によるシアノバクテリア貯蔵多糖の改変 (2014)
  • 著者名/発表者名: 菅原優美、萩原 信幸、三浦淳、鈴木龍一郎、鈴木英治
  • 学会等名: 日本応用糖質科学会平成26年度大会（第63回）
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟市）
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] シアノバクテリアにおけるイネ澱粉代謝酵素遺伝子の発現と機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 菅原優美、萩原 信幸、三浦淳、鈴木龍一郎、鈴木英治
  • 学会等名: 日本植物学会 第78回大会
  • 発表場所: 明治大学（川崎市）
  • 年月日: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [学会発表] 色素体の成立と貯蔵多糖代謝の進化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木英治
  • 学会等名: 第16回 植物オルガネラワークショップ
  • 発表場所: 富山大学
  • 招待講演
• [学会発表] Structural modification of glycogen in cyanobacteria by heterologous expression of branching enzymes (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuumi Sugawara, Nobuyuki Hagiwara, Eiji Suzuki
  • 学会等名: 第55回 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学
• [学会発表] 澱粉様貯蔵多糖を蓄積するシアノバクテリア由来グリコーゲン合成酵素の機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木龍一郎、種市良祐、藤田直子、鈴木英治
  • 学会等名: 日本農芸化学会 2014年度大会
  • 発表場所: 明治大学
• [学会発表] シアノバクテリアにおける貯蔵多糖の多様性とその特徴 (2013)
  • 著者名/発表者名: 菅原 優美、藤田 直子、尾崎 紀昭、鈴木 英治
  • 学会等名: 第5回 日本応用糖質科学会東北支部会
  • 発表場所: 山形大学工学部（米沢市）
• [学会発表] Parachlorella kessleri 11h 株のゲノム解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木英治、浅野亮樹、志村洋一郎、福島淳、岡野桂樹
  • 学会等名: 日本植物学会 第77回大会
  • 発表場所: 北海道大学
• [学会発表] 生育条件に依存したシアノバクテリア澱粉構造の多様性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木英治、小野田美穂、千葉あきみ、中村保典
  • 学会等名: 日本応用糖質科学会 平成25年度大会（第62回）
  • 発表場所: 鹿児島大学
• [学会発表] シアノバクテリア Cyanothece PCC 8802, PCC 7424における貯蔵多糖の物理化学的性質 (2013)
  • 著者名/発表者名: 菅原 優美、藤田 直子、尾崎 紀昭、鈴木 英治
  • 学会等名: 日本応用糖質科学会 平成25年度大会（第62回）
  • 発表場所: 鹿児島大学
• [学会発表] 澱粉様貯蔵多糖を蓄積するシアノバクテリア由来枝作り酵素群の機能解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木龍一郎、小出圭一、林真里、澤田隆行、大段隆史、中村保典、藤田直子、鈴木英治
  • 学会等名: 日本応用糖質科学会 平成25年度大会（第62回）
  • 発表場所: 鹿児島大学
• [学会発表] Storage polysaccharide and its variation in cyanobacteria (2013)
  • 著者名/発表者名: Eiji Suzuki
  • 学会等名: Toward experimental endosymbiosis
  • 発表場所: Banyuls-sur-Mer, France
  • 招待講演
• [学会発表] 単細胞窒素固定ラン藻における“澱粉”生合成機構の解明に向けて (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木英治
  • 学会等名: ラン藻の分子生物学 2013
  • 発表場所: かずさアカデミアホール
  • 招待講演
• [学会発表] 異種枝作り酵素発現による、貯蔵多糖分子構造改変の試み (2013)
  • 著者名/発表者名: 菅原優美、萩原信幸、鈴木英治
  • 学会等名: ラン藻の分子生物学 2013
  • 発表場所: かずさアカデミアホール
• [学会発表] 澱粉様貯蔵多糖を蓄積するシアノバクテリアにおける枝作り酵素の役割 (2013)
  • 著者名/発表者名: 林真里、鈴木龍一郎、藤田直子、鈴木英治
  • 学会等名: ラン藻の分子生物学 2013
  • 発表場所: かずさアカデミアホール
• [学会発表] 澱粉様貯蔵多糖を蓄積するシアノバクテリア由来グリコーゲン合成酵素の比較研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木龍一郎、藤田直子、鈴木英治
  • 学会等名: ラン藻の分子生物学 2013
  • 発表場所: かずさアカデミアホール
• [学会発表] シアノバクテリアにおける貯蔵多糖の多様性及び、形質転換株を用いた生合成メカニズムの解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 菅原 優美、藤田 直子、尾崎 紀昭、鈴木 英治
  • 学会等名: 第3回 東北植物学会
  • 発表場所: 秋田市カレッジプラザ