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2021 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)
西村 浩二  島根大学, 学術研究院農生命科学系, 准教授 (30304257)
小林 康一  大阪府立大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (40587945)
堀 孝一  東京工業大学, 生命理工学院, 助教 (70453967)
粟井 光一郎  静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (80431732)
下嶋 美恵  東京工業大学, 生命理工学院, 准教授 (90401562)
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

[クラミドモナスの脂質転換制御] 前年に引き続きLRL類似遺伝子であるLRLLaの変異株を詳細に解析した結果、LRL1変異株と同様に中性脂質の蓄積、増殖、細胞サイズに影響が出るが、細胞サイズはLRL1変異株と相反する表現型を示し、LRL1と関連して働く可能性が示された。また、クラミドモナスにおいて、葉緑体主要膜脂質MGDGのリサイクリングシステムを見出し、その異常は脂質転換など栄養欠乏応答に大きな影響があることを示して論文報告した。
[PGとSQDGの機能相補性] 昨年度見出したPGとSQDGの機能相補性を詳しく調べた結果、PG量の低下はクロロフィル合成に大きく影響すること、PGとSQDGを同時に欠損するとさらに影響が大きくなることが分かった。このことからPGがクロロフィルの効率的な合成に決定的に重要であることが明らかとなった。
[脂質転換の進化と多様性] 車軸藻類クレブソルミディウムにおいて、リン欠乏時に蓄積するGlcADGは、葉緑体脂質SQDGを合成する酵素SQD2のバリアントによって葉緑体外で合成されることを示した。また昨年度ユーグレナで見出したリン欠乏時に蓄積する脂質についてLC-MS/MSを用いて構造予測し、スフィンゴ脂質の一種であることを見出した。また藻類の重金属ストレスはリンや窒素欠乏と同様に脂質蓄積を引き起こすことから重金属耐性についても解析を行った。調べた重金属のうち、銅と亜ヒ酸は光合成生育を阻害するが、光合成活性には影響を及ぼさないことがわかった。さらに昨年度までに整備した藻類LRLのシロイヌナズナホモログAtMYB44,56,70,77,109の遺伝子破壊株について、表現型の解析を行った。その結果、AtMYB56破壊株だけがリン欠乏時の根の長さが短くなることを見出し、AtMYB56がリン欠乏応答に関わる転写因子であることが強く示唆された。

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

特にリン欠乏時の脂質転換における酸性脂質の重要性や合成の仕組みについて大きな進展があった。また葉緑体主要膜脂質MGDGのリサイクリングシステムを新たに見出し、その成果を論文にまとめることができた。

今後の研究の推進方策

各パートで順調に成果が得られており、このまま進行することを計画している。

  • 研究成果

    (29件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 4件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] Academia Sinica, Taiwan(その他の国・地域(台湾))

    • 国名
      その他の国・地域
    • 外国機関名
      Academia Sinica, Taiwan
  • [国際共同研究] Universitas Ma Chung/Universitas Diponegoro(インドネシア)

    • 国名
      インドネシア
    • 外国機関名
      Universitas Ma Chung/Universitas Diponegoro
  • [雑誌論文] Plant and algal galactolipids: Their function, biosynthesis and evolution2022

    • 著者名/発表者名
      Mie Shimojima, Hiroyuki Ohta
    • 雑誌名

      Advances in Botanical Research

      巻: 101 ページ: 59-89

    • DOI

      10.1016/bs.abr.2021.09.007

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lipids in photosynthetic protein complexes in the thylakoid membrane of plants, algae, and cyanobacteria2022

    • 著者名/発表者名
      Akiko Yoshihara, Koichi Kobayashi
    • 雑誌名

      Journal of Experimental Botany

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1093/jxb/erac017

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impacts of phosphatidylglycerol on plastid gene expression and light induction of nuclear photosynthetic genes2022

    • 著者名/発表者名
      Sho Fujii, Koichi Kobayashi, Ying-Chen Lin, Yu-chi Liu, Yuki Nakamura, Hajime Wada
    • 雑誌名

      Journal of Experimental Botany

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1093/jxb/erac034

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Functional divergence of a pair of Arabidopsis phospho-base methyltransferases, PMT1 and PMT3, conferred by distinct N-terminal sequences2022

    • 著者名/発表者名
      Yu-chi Liu, Yue-Rong Tan, Chin-Wen Chang, Van C. Nguyen, Kazue Kanehara, Koichi Kobayashi, Yuki Nakamura
    • 雑誌名

      The Plant Journal

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1111/tpj.15741

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Crucial importance of length of fatty-acyl chains bound to the sn-2 position of phosphatidylglycerol for growth and photosynthesis of Synechocystis sp. PCC 68032022

    • 著者名/発表者名
      Kaichiro Endo, Masato Abe, Nobumasa Kawanishi, Haruhiko Jimbo, Koichi Kobayashi, Tomoko Suzuki, Noriko Nagata, Hideto Miyoshi, Hajime Wada
    • 雑誌名

      Biochimica et Biophysica Acta

      巻: 1867 ページ: 159158

    • DOI

      10.1016/j.bbalip.2022.159158

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Recycling of the major thylakoid lipid MGDG and its role in lipid homeostasis in Chlamydomonas reinhardtii2021

    • 著者名/発表者名
      Masako Iwai, Yui Yamada-Oshima, Kota Asami, Takashi Kanamori, Hideya Yuasa, Mie Shimojima, Hiroyuki Ohta
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 187 ページ: 1341-1356

    • DOI

      10.1093/plphys/kiab340

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 藻類の栄養欠乏における脂質蓄積の分子メカニズムと有用脂質生産2021

    • 著者名/発表者名
      村上 博紀, 太田 啓之
    • 雑誌名

      化学と生物

      巻: 59 ページ: 4-6

    • DOI

      10.1271/kagakutoseibutsu.59.4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Plastid anionic lipids are essential for the development of both photosynthetic and non-photosynthetic organs in Arabidopsis thaliana2021

    • 著者名/発表者名
      Akiko Yoshihara, Noriko Nagata, Hajime Wada, Koichi Kobayashi
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 22 ページ: 4860

    • DOI

      10.3390/ijms22094860

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Marine bacterium Seonamhaeicola algicola strain CC1 as a potential source for the antioxidant carotenoid, zeaxanthin2021

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

      ILMU KELAUTAN: Indonesian Journal of Marine Sciences

      巻: 26 ページ: 215-224

    • DOI

      10.14710/ik.ijms.26.4.215--224

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Editorial: Lipids in Cyanobacteria, Algae, and Plants-From Biology to Biotechnology2021

    • 著者名/発表者名
      Jouhet J, Shimojima M, Awai K and Marechal E
    • 雑誌名

      Frontiers in Plant Science

      巻: 12 ページ: 834384

    • DOI

      10.3389/fpls.2021.834384

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] シアノバクテリアの脂質代謝2021

    • 著者名/発表者名
      粟井光一郎
    • 雑誌名

      生物工学会誌

      巻: 99 ページ: 404-407

    • DOI

      10.34565/seibutsukogaku.99.8_404

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Methods of Lipid Analyses for Microalgae: Charophytes, Eustigmatophytes, and Euglenophytes2021

    • 著者名/発表者名
      Iwai M, Shibata S, Ohta H and Awai K
    • 雑誌名

      Methods in Molecular Biology

      巻: 2295 ページ: 81-97

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-1362-7_6

    • 査読あり
  • [学会発表] ゼニゴケ GPAT 遺伝子群の表層脂質合成における機能の解析2022

    • 著者名/発表者名
      普喜幹,堀孝一,井原雄太,石崎公庸,下嶋美恵,太田啓之
    • 学会等名
      第63回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] シロイヌナズナにおけるエチオプラスト発達時の色素体酸性脂質の役割2022

    • 著者名/発表者名
      吉原晶子、永田典子、和田元、小林康一
    • 学会等名
      第63回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] 光合成と細胞成長がシアノバクテリアSynechocystis sp. PCC 6803の窒素欠乏時のフィコビリソーム分解に与える影響2022

    • 著者名/発表者名
      吉原晶子,小林康一
    • 学会等名
      第63回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] Functional analysis of an essential gene in cyanobacteria that is conserved among oxygen-evolving photosynthetic organisms2022

    • 著者名/発表者名
      Yoshiki Shirotori, Kimie Tsuji, Egi Tritya Apdila, Yasuko Kaneko, Koichiro Awai, Shigeki Ehira
    • 学会等名
      第63回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] Light regulated transcription start sites of heme oxygenase 1 in Arabidopsis thaliana.2022

    • 著者名/発表者名
      Yingxi Chen, Kohji Nishimura, Yoshiharu Yamamoto, Takayuki Shimizu, Tatsuru Masuda
    • 学会等名
      第63回 日本植物生理学会年会
  • [学会発表] Oxidative stress-responsive regulation of phage-like particle GTA-mediated gene transfer in purple photosynthetic bacterium Rhodobacter capsulatus.2022

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Shimizu, Shinji Masuda, Tatsuru Masuda
    • 学会等名
      第63回 日本植物生理学会年会
  • [学会発表] Lipid remodeling under nutrient starvation in microalgae and its application for oil production2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Ohta, Nur Akmalia Hidayati, Hiroki Murakami, Koichi Hori, Masako Iwai, Yuko Sasaki-Sekimoto, Mie Shimojima
    • 学会等名
      The 7th Congress of the International Society for Applied Phycology
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Lipid remodeling under phosphate starvation in microalgae and its application for metabolic engineering2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Ohta, Nur Akmalia Hidayati, Hiroki Murakami, Koichi Hori, Masako Iwai, Yuko Sasaki-Sekimoto, Mie Shimojima
    • 学会等名
      International Solar Fuels Conference 2021
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 車軸藻類クレブソルミディウムにおけるリン欠乏応答とグルクロノシルジアシルグリセロール合成酵素の解析2021

    • 著者名/発表者名
      関根伸輔,堀孝一,唐司典明,井原雄太,清水信介,下嶋美惠,太田啓之
    • 学会等名
      第18回植物脂質シンポジウム
  • [学会発表] 植物の発達における色素体酸性脂質の相補的関係2021

    • 著者名/発表者名
      吉原晶子、永田典子、和田元、小林康一
    • 学会等名
      第33回植物脂質シンポジウム
  • [学会発表] シアノバクテリアSynechocystis sp. PCC 6803において窒素欠乏下の光合成と細胞増殖はフィコビリソーム分解に関与する2021

    • 著者名/発表者名
      吉原晶子,小林康一
    • 学会等名
      第11回日本光合成学会年会
  • [学会発表] 硫化水素による生理活性調節シグナル伝達機構の解明2021

    • 著者名/発表者名
      清水隆之、増田真二、増田建
    • 学会等名
      第85回 日本植物学会年会
  • [学会発表] 紅色細菌における硫化水素・活性イオウ分子種の応答機構2021

    • 著者名/発表者名
      清水隆之
    • 学会等名
      第94回 日本生化学会年会
  • [学会発表] CATION CALCIUM EXCHANGER4 promotes osmotolerance in Arabidopsis thaliana.2021

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Kanamori, Kohji Nishimura, Hirotaka Ariga, Masa H. Sato, Keisuke Tanaka, Izumi Yotsui, Yoichi Sakata, Teruaki Taji
    • 学会等名
      第63回 日本植物生理学会年会
  • [学会発表] Mechanisms responsible for recruitment of membrane trafficking components to the trans-Golgi network in vacuolar-sorting2021

    • 著者名/発表者名
      Kohji Nishimura, Koichiro Awai
    • 学会等名
      第4回生体医歯工学共同研究拠点国際シンポジウムThe 6th International Symposium on Biomedical Engineering (ISBE2021)

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公開日: 2022-12-28  

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