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2018 年度 実績報告書

膜と脂質からみた色素体細胞内共生説の根本的再検討と宿主主導説の構築

研究課題

研究課題/領域番号 17H03715
研究機関東京大学

研究代表者

佐藤 直樹  東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (40154075)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード色素体起源 / 細胞内共生説 / 膜脂質 / 系統解析 / ゲノム解析
研究実績の概要

1.シアノバクテリアの油脂合成系:シアノバクテリアに油脂(トリアシルグリセロール:TAG)が存在するかの報告が散見されるが,実際に物質を厳密に同定した報告はない。特に開発した特別な二次元薄層クロマトグラフィーを用いて,Synechocystis sp. PCC 6803からTAGと同等の移動度を示す脂質を精製した。質量分析(TOF-MS, GC/MS)や核磁気共鳴(1H, 13C)などの測定を行った結果,この物質はTAGではないことがはっきりした。Nostoc punctiformeからも同様の脂質が得られ,TAGではなかった。したがって,シアノバクテリアにTAGは存在せず,TAG合成も行われていないと考えられる。この点で,シアノバクテリアと葉緑体は異なり,葉緑体にわずかに含まれるTAGは真核起源と考えられる。
2.伝統的にシアネラをもつとみなされてきたシアノフォラとポーリネラと,陸上植物の起源系統の最も原始的な藻類とされるメソスティグマについて,脂質成分の同定を行い,また,ゲノム解析を行って,脂質合成系の局在について検討した。ポーリネラのクロマトフォアゲノムには,シアノバクテリア由来の脂肪酸・脂質合成系が完全に保存されていたが,ゲノム情報からは,細胞質に動物型と菌類型の合わせて3個の脂肪酸合成酵素が存在することが推定された。ポーリネラでは,真核コンパートメントとクロマトフォアが独立して脂質を合成していることが考えられた。ラベル実験を行うと,光に依存した脂肪酸合成と依存しない合成が見られ,それぞれ産物も異なっていた。これも二種の合成系の共存を示唆している。シアノフォラでも細胞質に菌類型脂肪酸合成酵素の存在が示唆されたが,メソスティグマは,既知の緑藻・緑色植物と特に変わるところはなかった。
3.当初予定したDNA複製関係の酵素についての解析は次年度に持ち越しになった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

実験と系統解析の両面で,脂質関連の分析を十分に進めることができた。TAG類似物質の構造はまだ完全には決まっていないが,TAGでないことだけは明確になった。ポーリネラとシアノフォラの脂質分析と脂質合成の実験は,これまで全く行われていなかったもので,新たな知見を数多く得ることができ,当初期待した以上の成果を挙げることができた。DNA複製系の解析については,その基礎となるゲノムの基本情報の準備まではできたが,実際の解析についてはもう少し時間が必要と判断された。以上の理由で,ほぼ当初予定した程度の研究成果が得られたと判断している。

今後の研究の推進方策

平成30f年度末をもって現職を退職するが,平成31年度も特任研究員として本基盤研究(B)の研究を継続できることになっている。そのため,持ち越しとなったDNA複製関連の酵素についての詳しい検討を進める。さらに,平成30年度に行った実験の結果を論文として発表していく。また,平成30年に発表した著書『細胞内共生説の謎』の英語版を出版すべく,執筆作業を進めていく。こうして,学会発表と論文発表を継続して進める。

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 2件) 図書 (3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Statistical analysis of word usage in biological publications since 1965: Historical delineation highlighting an emergence of function-oriented discourses in contemporary molecular and cellular biology2019

    • 著者名/発表者名
      Sato Naoki、Sato Kaoru
    • 雑誌名

      Journal of Theoretical Biology

      巻: 462 ページ: 293~303

    • DOI

      10.1016/j.jtbi.2018.11.017

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Uncommon properties of lipid biosynthesis of isolated plastids in the unicellular red alga Cyanidioschyzon merolae2018

    • 著者名/発表者名
      Mori Natsumi、Moriyama Takashi、Sato Naoki
    • 雑誌名

      FEBS Open Bio

      巻: 9 ページ: 114~128

    • DOI

      10.1002/2211-5463.12551

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Selective loss of photosystem I and formation of tubular thylakoids in heterotrophically grown red alga Cyanidioschyzon merolae2018

    • 著者名/発表者名
      Moriyama Takashi、Mori Natsumi、Nagata Noriko、Sato Naoki
    • 雑誌名

      Photosynthesis Research

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1007/s11120-018-0603-z

  • [雑誌論文] “Life-bearing molecules” versus “life-embodying systems”: Two contrasting views on the what-is-life (WIL) problem persisting from the early days of molecular biology to the post-genomic cell- and organism-level biology2018

    • 著者名/発表者名
      Sato Naoki
    • 雑誌名

      Biosystems

      巻: 167 ページ: 24~32

    • DOI

      10.1016/j.biosystems.2018.04.001

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Complete Genome Sequence of the Nonheterocystous Cyanobacterium Pseudanabaena sp. ABRG5-32018

    • 著者名/発表者名
      Tajima Naoyuki、Kanesaki Yu、Sato Shusei、Yoshikawa Hirofumi、Maruyama Fumito、Kurokawa Ken、Ohta Hiroyuki、Nishizawa Tomoyasu、Asayama Munehiko、Sato Naoki
    • 雑誌名

      Genome Announcements

      巻: 6 ページ: e01608~17

    • DOI

      10.1128/genomeA.01608-17

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Optimization of triacylglycerol and starch production in Chlamydomonas debaryana NIES-2212 with regard to light intensity and CO2 concentration2018

    • 著者名/発表者名
      Toyoshima Masakazu、Sato Naoki
    • 雑誌名

      Microbiology

      巻: 164 ページ: 359~368

    • DOI

      10.1099/mic.0.000603

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Revisiting the Algal “Chloroplast Lipid Droplet”: The Absence of an Entity That Is Unlikely to Exist2018

    • 著者名/発表者名
      Moriyama Takashi、Toyoshima Masakazu、Saito Masakazu、Wada Hajime、Sato Naoki
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 176 ページ: 1519~1530

    • DOI

      10.1104/pp.17.01512

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Evolution of the Phosphatidylcholine Biosynthesis Pathways in Green Algae: Combinatorial Diversity of Methyltransferases2018

    • 著者名/発表者名
      Hirashima Takashi、Toyoshima Masakazu、Moriyama Takashi、Sato Naoki
    • 雑誌名

      Journal of Molecular Evolution

      巻: 86 ページ: 68~76

    • DOI

      10.1007/s00239-017-9826-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 微細藻類における脂質顆粒葉緑体局在説をめぐって2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤直樹
    • 雑誌名

      光合成研究

      巻: 28 ページ: 5~13

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 色素体細胞内共生説の再検討(2)2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤直樹
    • 学会等名
      光合成学会
  • [学会発表] 紅藻シアニジオシゾンの従属栄養培養における葉緑体の生理的および形態的変化の解析2018

    • 著者名/発表者名
      毛利奈津実,森山崇,佐藤直樹
    • 学会等名
      光合成学会
  • [学会発表] Algal lipids and endosymbiotic theories: A case study of Paulinella2018

    • 著者名/発表者名
      Sato, N. and Mori, N.
    • 学会等名
      The 23rd International Symposium of Plant Lipids
    • 国際学会
  • [学会発表] Do cyanobacteria synthesize triacylglycerol?2018

    • 著者名/発表者名
      Mori, N. and Sato, N.
    • 学会等名
      The 23rd International Symposium of Plant Lipids
    • 国際学会
  • [学会発表] 葉緑体脂質合成系酵素の大部分はシアノバクテリア起源でない:細胞内共生説への疑問2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤直樹
    • 学会等名
      日本進化学会
  • [学会発表] 統計解析に基づく現代生物科学史の特徴付け2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤直樹
    • 学会等名
      生物学基礎論研究会
  • [学会発表] 葉緑体脂質合成系全体の系統解析に基づく細胞内共生事象の再検討2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤直樹
    • 学会等名
      日本植物学会
  • [学会発表] 紅藻シアニジオシゾンにおける従属栄養培養での生理的・形態的変化の解析2018

    • 著者名/発表者名
      毛利奈津実,森山崇,佐藤直樹
    • 学会等名
      日本植物学会
  • [学会発表] シアネラ含有藻類の脂質分析2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤直樹,毛利奈津実
    • 学会等名
      植物脂質科学研究会
  • [学会発表] 葉緑体の膜の起源を考える 葉緑体脂質合成系酵素の網羅的系統解析から2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤直樹
    • 学会等名
      植物脂質科学研究会
  • [学会発表] シアノバクテリアにおける新規中性脂質の解析2018

    • 著者名/発表者名
      毛利奈津実,吉冨徹,佐藤直樹
    • 学会等名
      植物脂質科学研究会
  • [図書] 創発の生命学2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤直樹
    • 総ページ数
      286
    • 出版者
      青土社
    • ISBN
      978-4-7917-7064-9
  • [図書] 細胞内共生説の謎2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤 直樹
    • 総ページ数
      292
    • 出版者
      東京大学出版会
    • ISBN
      978-4-13-060236-5
  • [図書] Cyanidioschyzon merolae. A New Model Eukaryote for Cell and Organelle Biology2018

    • 著者名/発表者名
      Kuroiwa, T., Miyagishima, S., Matsunaga, S., Sato, N., Nozaki, H., Tanaka, K. and Misumi, O. (eds.)
    • 総ページ数
      365
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      978-981-10-6100-4
  • [備考] Gclust server

    • URL

      http://gclust.c.u-tokyo.ac.jp/

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公開日: 2019-12-27  

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