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2018 年度 実績報告書

光合成生物に広く保存された栄養欠乏時の脂質転換制御とその応用の分子基盤

研究課題

研究課題/領域番号 18H03941
研究機関東京工業大学

研究代表者

太田 啓之  東京工業大学, 生命理工学院, 教授 (20233140)

研究分担者 増田 建  東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (00242305)
小林 康一  大阪府立大学, 高等教育推進機構, 准教授 (40587945)
粟井 光一郎  静岡大学, 電子工学研究所, 准教授 (80431732)
下嶋 美恵  東京工業大学, 生命理工学院, 准教授 (90401562)
西村 浩二  島根大学, 学術研究院農生命科学系, 准教授 (30304257)
堀 孝一  東京工業大学, 生命理工学院, 助教 (70453967)
清水 隆之  東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (90817214)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2023-03-31
キーワードスルホ脂質 / トリアシルグリセロール / リン欠乏時の脂質転換 / 藻類 / 植物
研究実績の概要

生物に必須の栄養元素の欠乏時には種々の応答が起こることが広く知られている。栄養元素の欠乏時には、トランスポーターの活性化などによる細胞外からの栄養元素の取り込みの促進や、栄養元素の細胞内でのリサイクルの活性化など、様々な応答機構が機能する。申請者らは植物の3大栄養元素の一つであるリンの欠乏時に起こる膜リン脂質からのリンの供給と糖脂質による代替を「リン欠乏時の膜脂質転換」と名付け、それに関わる脂質代謝遺伝子群やその重要性を明らかにしてきた。植物や藻類のリン欠乏時には、油脂が大量に蓄積することも見出し、光合成生物での油脂高生産系としても着目されている。また、その膜脂質転換に関わる酵素群や制御機構が光合成生物の進化過程で広く保存されていることも明らかにした。申請者は最近、その制御の根幹に関わると考えられる制御因子を初めて同定することに成功した。本研究では、この制御因子の機能と保存性の解明を柱としてリン欠乏時の脂質転換の仕組みの分子基盤を明らかにし、その応用展開の基盤確立を目的として研究を進めている。
平成30年度は特に、クラミドモナスで見出した脂質転換の制御因子についてその因子が直接ターゲットとしている遺伝子の同定、また本因子と共同して機能している他のクラミドモナス因子の同定を行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

平成30年度は、クラミドモナスで見出した脂質転換の制御因子が、実際直接的に膜脂質転換に関わるスルホ脂質の合成遺伝子SQD2を制御していることを明らかにすることができた。
しかもその制御因子と共同して機能する新たな因子の存在を見出すことができた。
本因子と同様な機能を持つと考えられるナンノクロロプシスの制御因子に関する解析なども進めており、昨年度は期待以上の進展をしたと考えている。

今後の研究の推進方策

以下の方向で研究を推進する予定。研究の一部については、東北大学とも連携して行い、合同で報告会を開催する予定である。
1.クラミドモナス脂質転換制御因子の機能とその上流因子の解析を行う。 2.葉緑体における膜脂質転換の意義と葉緑体膜脂質転換に関わる新規因子の同定を目指す。 3.クラミドモナス制御因子によるリン欠乏時の黄化抑制と細胞分裂調節機構の解析を行う。 4.油脂高生産藻類等での脂質転換制御因子の機能解析と栄養十分条件での油脂高生産を目指した研究を進める。 5.脂質転換制御因子を介したリン欠乏応答の保存性にについて明らかにする。 6.植物ホモログについてもその機能解析を行う。

  • 研究成果

    (43件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 1件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (33件) (うち国際学会 10件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Galactolipids Are Essential for Internal Membrane Transformation during Etioplast-to-Chloroplast Differentiation2019

    • 著者名/発表者名
      Fujii Sho、Nagata Noriko、Masuda Tatsuru、Wada Hajime、Kobayashi Koichi
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: 60 ページ: 1224~1238

    • DOI

      10.1093/pcp/pcz041

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Isolation and characterization of a tandem-repeated cysteine protease from the symbiotic dinoflagellate Symbiodinium sp.KB8.2019

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Y, Suzuki T, Awai K and Shioi Y
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 14(1) ページ: e0211534

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0211534

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Complete Genome Sequence of the Marine Bacterium Erythrobacter flavus Strain KJ5.2019

    • 著者名/発表者名
      Kanesaki Y, Setiyono E, Pringgenies D, Moriuchi R, Brotosudarmo THP, and Awai K
    • 雑誌名

      Microbiol Resour Announc

      巻: 8 ページ: e00140-19

    • DOI

      10.1128/MRA.00140-19

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] SnRK2 protein kinases represent an ancient system in plants for adaptation to a terrestrial environment.2019

    • 著者名/発表者名
      Shinozawa A., Otake R., Takezawa D., Umezawa T., Komatsu K., Tanaka K., Amagai A., Ishikawa S., Hara Y., Kamisugi Y., Cuming A., Hori K., Ohta H., Takahashi F., Shinozaki K., Hayashi T., Taji T., Sakata Y.
    • 雑誌名

      Commun Biol.

      巻: 2 ページ: 30

    • DOI

      10.1038/s42003-019-0312-y

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] エチオプラストの発達と葉緑体への分化過程におけるガラクト脂質の役割2018

    • 著者名/発表者名
      藤井祥、永田典子、増田建、和田元、小林康一
    • 雑誌名

      光合成研究

      巻: 28 ページ: 139-147

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 光合成を担うナノ構造体,チラコイドの構築機構2018

    • 著者名/発表者名
      小林滉宜,粟井光一郎
    • 雑誌名

      オレオサイエンス

      巻: 18 ページ: 25-31

  • [雑誌論文] Site-directed mutagenesis of two amino acid residues in cytochrome b559 α subunit that interact with a phosphatidylglycerol molecule (PG772) induces quinone-dependent inhibition of photosystem II activity2018

    • 著者名/発表者名
      Endo Kaichiro, Kobayashi Koichi, Wang Hsing-Ting, Chu Hsiu-An, Shen Jian-Ren, Wada Hajime
    • 雑誌名

      Photosynthesis Research

      巻: 139 ページ: 267~279

    • DOI

      10.1007/s11120-018-0555-3

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Thylakoid membrane lipid sulfoquinovosyl-diacylglycerol (SQDG) is required for full functioning of photosystem II in <i>Thermosynechococcus elongatus</i>.2018

    • 著者名/発表者名
      Nakajima Yoshiki、Umena Yasufumi、Nagao Ryo、Endo Kaichiro、Kobayashi Koichi、Akita Fusamichi、Suga Michihiro、Wada Hajime、Noguchi Takumi、Shen Jian-Ren
    • 雑誌名

      The Journal of biological chemistry

      巻: 293 ページ: 14786~14797

    • DOI

      10.1074/jbc.RA118.004304

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] High myristic acid content in the cyanobacterium Cyanothece sp. PCC 8801 results from substrate specificity of lysophosphatidic acid acyltransferase2018

    • 著者名/発表者名
      Saito Masakazu、Endo Kaichiro、Kobayashi Koichi、Watanabe Mai、Ikeuchi Masahiko、Murakami Akio、Murata Norio、Wada Hajime
    • 雑誌名

      Biochimica et Biophysica Acta

      巻: 1863 ページ: 939~947

    • DOI

      10.1016/j.bbalip.2018.05.011

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Digalactosyldiacylglycerol is essential for organization of the membrane structure in etioplasts2018

    • 著者名/発表者名
      Fujii Sho、Kobayashi Koichi、Nagata Noriko、Masuda Tatsuru、Wada Hajime
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 177 ページ: 1487~1497

    • DOI

      10.1104/pp.18.00227

    • 査読あり
  • [学会発表] Differential localization of Arabidopsis phosphatidic acid phosphohydrolases under phosphate starvation2019

    • 著者名/発表者名
      Yushi Yoshitake, Kaoru Katoh, Ryoichi Sato, Yuka Madoka, Keiko Ikeda, Masato Murakawa, Ko Suruga, Daisuke Sugiura, Ko Noguchi, Hiroyuki Ohta, Mie Shimojima
    • 学会等名
      Gordon Research Conference Plant Lipids: Structure, Metabolism and Function
    • 国際学会
  • [学会発表] GUN1 regulates tetrapyrrole biosynthesis in Arabidopsis.2019

    • 著者名/発表者名
      Masuda T, Shimizu T, Mochizuki N, Nagatani A, Watanabe S, Kacprzak S, Okamoto H, Terry MJ
    • 学会等名
      第60回日本植物生理学会年会.名古屋大学
  • [学会発表] 葉緑体から盗葉緑体へ:Rapaza viridisにおける盗葉緑体の成熟プロセス2019

    • 著者名/発表者名
      丸山萌,井上美桜,小山太基,大沼亮,洲崎敏伸,粟井光一郎,宮城島進也,柏山祐一郎
    • 学会等名
      日本藻類学会第43回大会, 京都大学
  • [学会発表] Anabaena sp. PCC 7120におけるDNAメチル化機構の解析2019

    • 著者名/発表者名
      寺竹雄作,粟井光一郎
    • 学会等名
      第20回静岡ライフサイエンスシンポジウム, 静岡県立大学
  • [学会発表] 車軸藻植物門クレブソルミディウムにおける原始的オーキシン応答に関わる新規因子の探索2019

    • 著者名/発表者名
      瀬底かなみ、堀孝一、下嶋美恵、太田啓之
    • 学会等名
      第60回日本植物生理学会年会, 名古屋大学
  • [学会発表] 窒素過剰施肥によるオートファジーを介したリン酸欠乏応答の抑制2019

    • 著者名/発表者名
      吉竹悠宇志、中村咲耶、泉正範、太田啓之、下嶋美恵
    • 学会等名
      第60回日本植物生理学会年会, 名古屋大学
  • [学会発表] ゼニゴケの表層脂質合成系の解析2019

    • 著者名/発表者名
      高橋佑弥、堀孝一、石崎公庸、下嶋美恵、太田啓之
    • 学会等名
      第60回日本植物生理学会年会, 名古屋大学
  • [学会発表] シロイヌナズナ葉における高付加価値油脂生産のための基盤研究2019

    • 著者名/発表者名
      蛯谷裕輝、太田啓之、下嶋美恵
    • 学会等名
      第60回日本植物生理学会年会, 名古屋大学
  • [学会発表] ナンノクロロプシスにおけるLDSPのプロリンノット様モチーフの機能解析2019

    • 著者名/発表者名
      安田翔平、信澤岳、岩井雅子、下嶋美恵、太田啓之
    • 学会等名
      第60回日本植物生理学会年会, 名古屋大学
  • [学会発表] シロイヌナズナのホスファチジン酸ホスホヒドロラーゼのリン酸欠乏に応答した細胞内局在変化の解析2019

    • 著者名/発表者名
      牧村草汰、吉竹悠宇志、太田啓之、下嶋美恵
    • 学会等名
      第60回日本植物生理学会年会, 名古屋大学
  • [学会発表] シロイヌナズナフラジェリン受容体のflg22誘導性エンドサイトーシスの分子機構に関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      吉村庄悟, 常愛花, 塚本真嗣, 清水英寿, 地阪光生, 横田一成, 中川強,西村浩二
    • 学会等名
      日本農芸化学会中四国支部第53回講演会(例会)
  • [学会発表] シロイヌナズナ液胞ルーメンタンパク質の液胞輸送配列の機能解析2019

    • 著者名/発表者名
      高畑周平, 篠﨑悠河, 久我一弘, 清水英寿, 地阪光生, 横田一成, 中川強,西村浩二
    • 学会等名
      第60回日本植物生理学会年会, 名古屋大学
  • [学会発表] ナンノクロロプシスのSPX遺伝子のリン欠乏時の機能2019

    • 著者名/発表者名
      岡崎 久美子, 堀 孝一, 清水 信介, 澤 祥平, 野村 誠治, 斎藤 史彦, 高見 明秀, 山本 卓, 太田 啓之
    • 学会等名
      第60回日本植物生理学会年会, 名古屋大学
  • [学会発表] Tetrapyrrole-binding properties of GUN1 in Arabidopsis.2018

    • 著者名/発表者名
      Shimizu T, Shimada T, Tanaka K, Mochizuki N, Watanabe S, Masuda T
    • 学会等名
      Gordon Research Conference: Chemistry and Biology of Tetrapyrroles. USA.
    • 国際学会
  • [学会発表] Biochemical characterization of GUN1 in Arabidopsis.2018

    • 著者名/発表者名
      Shimizu T, Mochizuki N, Watanabe S, Shimada T, Tanaka K, Hayashi Y, Arai M, Masuda T
    • 学会等名
      Conference Jacque-Monod: Retrograde signalling from endosymbiotic organelles. France.
    • 国際学会
  • [学会発表] Energy flow determines contents of membrane and storage lipids in Euglena gracilis2018

    • 著者名/発表者名
      Shibata S, Arimura SI, Ishikawa T and Awai K,
    • 学会等名
      The 23rd International Symposium on Plant Lipids
    • 国際学会
  • [学会発表] MGDG and DGDG are essential but not depend on their synthetic pathways in Synechococcus elongatus PCC 79422018

    • 著者名/発表者名
      Apdila ET and Awai K,
    • 学会等名
      The 23rd International Symposium on Plant Lipids
    • 国際学会
  • [学会発表] Lipid binding property of EPSIN N-TERMINAL HOMOLOGY domain of Arabidopsis MODIFIED TRANSPORT TO THE VACUOLE1 (MTV1)2018

    • 著者名/発表者名
      Nishimura K, Kuga K, Yoshimura S, Nakagawa T, Shimizu H, Jisaka M, Murota K, Yokota K and Awai K
    • 学会等名
      The 23rd International Symposium on Plant Lipids
    • 国際学会
  • [学会発表] The chlorophyll cycle in the secondary plant Euglena gracilis2018

    • 著者名/発表者名
      Kashiyama Y, Maruyama M, Shibata S, Awai K, Nakazawa M and Ishikawa T
    • 学会等名
      14th International Workshop on Supramolecular Nanoscience of Chemically Programmed Pigments (SNCPP18)
    • 国際学会
  • [学会発表] Distinct and overlapped roles of MGDG and DGDG in etioplasts of dark-grown Arabidopsis2018

    • 著者名/発表者名
      Fujii Sho, Nagata Noriko, Masuda Tatsuru, Wada Hajime, Kobayashi Koichi
    • 学会等名
      The 23rd International Symposium on Plant Lipids (ISPL2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] Roles of galactolipids in plastid development during skotomorphogenesis to photomorphogenesis2018

    • 著者名/発表者名
      Fujii Sho, Nagata Noriko, Masuda Tatsuru, Wada Hajime, Kobayashi Koichi
    • 学会等名
      The 23rd International Symposium on Plant Lipids (ISPL2018)
  • [学会発表] Emerging Functions of Land Plant Type Genes in a Charophyte Alga Klebsormidium nitens2018

    • 著者名/発表者名
      Ohta H
    • 学会等名
      Seminar in Chonnam National University, Gwangju
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] “Monogalactosyldiacylglycerol or Triacylglycerol”: That is the question2018

    • 著者名/発表者名
      Ohta H
    • 学会等名
      The 23rd International Symposium on Plant Lipids (ISPL2018)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ユーグレナの脂肪酸代謝とワックス合成2018

    • 著者名/発表者名
      柴田栞里,中澤昌美,石川孝博,粟井光一郎
    • 学会等名
      第31回植物脂質シンポジウム, 高知大学
  • [学会発表] 盗葉緑体の分割と利用:盗葉緑体性ユーグレノイドRapaza viridisによる光合成2018

    • 著者名/発表者名
      丸山萌,小林滉宜,粟井光一郎,岡島圭佑,皆川純,谷藤吾朗,洲崎敏伸,柏山祐一郎
    • 学会等名
      第9回日本光合成学会年会およびシンポジウム, 東北大学
  • [学会発表] 植物における栄養欠乏ストレス時の脂質転換機構2018

    • 著者名/発表者名
      下嶋美恵
    • 学会等名
      第4回植物の栄養研究会, 京都大学
  • [学会発表] 植物における栄養欠乏ストレス時の脂質転換機構2018

    • 著者名/発表者名
      吉竹悠宇志、太田啓之、下嶋美恵
    • 学会等名
      第4回植物の栄養研究会, 京都大学
  • [学会発表] 海洋性微細藻ナンノクロロプシスを用いた超多価不飽和脂肪酸合成系の構築2018

    • 著者名/発表者名
      永井千夏、信澤岳、岩井雅子、堀孝一、佐々木結子、下嶋美恵、太田啓之
    • 学会等名
      日本植物学会第82回大会 広島
  • [学会発表] 植物の複合的栄養ストレス応答におけるオートファジーの役割2018

    • 著者名/発表者名
      吉竹悠宇志、太田啓之、下嶋美恵
    • 学会等名
      日本植物学会第82回大会
  • [学会発表] ナンノクロロプシスにおけるLDSPのプロリンノット様モチーフの機能解析2018

    • 著者名/発表者名
      安田翔平、信澤岳、岩井雅子、下嶋美恵、太田啓之
    • 学会等名
      日本植物学会第82回大会
  • [学会発表] 子葉緑化時のクロロフィル合成と光合成遺伝子発現にガラクト脂質合成が与える影響2018

    • 著者名/発表者名
      藤井祥、永田典子、増田建、和田元、小林康一
    • 学会等名
      日本植物学会第82回大会
  • [学会発表] ガラクト脂質が駆動するエチオプラストから葉緑体へのダイナミックな分化2018

    • 著者名/発表者名
      藤井祥、永田典子、増田建、和田元、小林康一
    • 学会等名
      第31回植物脂質シンポジウム, 高知大学
  • [学会発表] タンパク質のトポロジー解析ツールの開発2018

    • 著者名/発表者名
      西村浩二
    • 学会等名
      第7回エンドメンブレンミーティング(JANPER2018)

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公開日: 2019-12-27  

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