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2021 年度 実績報告書

あまのじゃく細胞から紐解く藻類走光性の生理的意義の解明

公募研究

研究領域シンギュラリティ生物学
研究課題/領域番号 21H00420
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)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2023-03-31
キーワードクラミドモナス / 緑藻 / 走光性 / レドックス / ROS
研究実績の概要

本研究は、モデル単細胞緑藻クラミドモナスを用いて、①約1時間ごとに起きる走光性符号変動の分子メカニズムの解明と、②野生株と異なる符号の走光性を示す変異株の原因遺伝子を探ることを2本の柱として行うものである。
2021年度は、まず①について、この現象が細胞内ROS変動に由来することを明らかにした。ROS消去を行うと変動が生じない。また、この変動に新規タンパク質合成を必要とすることがわかった。これには抗酸化系タンパク質の発現の寄与が見込まれるため、現在それについて検証している。さらに、この符号変動が集団行動である(つまり、一部の細胞の行動が他の細胞の行動に影響を与えている)可能性を見出した。これには走化性が寄与している可能性がある。これについては新たに走化性の検証実験の系を組み立てて詳細な実験を行っている。
②について、2つの「常に正」の株についてNGS解析を行ったが、残念ながら原因遺伝子を絞り込むことができなかった。一方、3つの「常に負」の株についてはすべて原因遺伝子を明らかにできた。現在機能解析実験の手法を検討している。

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

2つの柱の実験それぞれについて期待していた進捗を得ることができた。

今後の研究の推進方策

①については細胞内のROSモニタリングなどによって走光性符号と細胞内ROS量変動の連関をより定量的に明らかにする。②については「常に正」の株の遺伝子解析をひとまず保留にし、明らかになった「常に負」の株の原因遺伝子機能解析を急ぐ。

  • 研究成果

    (26件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] The mammalian-type thioredoxin reductase 1 confers a high-light tolerance to the green alga Chlamydomonas reinhardtii2022

    • 著者名/発表者名
      Asahina Yuma、Sakamoto Kazuma、Hisabori Toru、Wakabayashi Ken-ichi
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 596 ページ: 97~103

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2022.01.088

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Channelrhodopsin-Dependent Photo-Behavioral Responses in the Unicellular Green Alga Chlamydomonas reinhardtii2021

    • 著者名/発表者名
      Wakabayashi Ken-ichi、Isu Atsuko、Ueki Noriko
    • 雑誌名

      OPTOGENETICS: LIGHT-SENSING PROTEINS AND THEIR APPLICATIONS IN NEUROSCIENCE AND BEYOND, 2ND EDITION

      巻: 1293 ページ: 21~33

    • DOI

      10.1007/978-981-15-8763-4_2

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of Chlamydomonas reinhardtii Mutants That Exhibit Strong Positive Phototaxis2021

    • 著者名/発表者名
      Morishita Jun、Tokutsu Ryutaro、Minagawa Jun、Hisabori Toru、Wakabayashi Ken-ichi
    • 雑誌名

      Plants

      巻: 10 ページ: 1483~1483

    • DOI

      10.3390/plants10071483

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thioredoxin pathway in <i>Anabaena</i> sp. PCC 7120: activity of NADPH-thioredoxin reductase C2021

    • 著者名/発表者名
      Deschoenmaeker Frederic、Mihara Shoko、Niwa Tatsuya、Taguchi Hideki、Wakabayashi Ken-Ichi、Toyoshima Masakazu、Shimizu Hiroshi、Hisabori Toru
    • 雑誌名

      The Journal of Biochemistry

      巻: 169 ページ: 709~719

    • DOI

      10.1093/jb/mvab014

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Monitoring cellular redox dynamics using newly developed BRET-based redox sensor proteins2021

    • 著者名/発表者名
      Fu Nae、Sugiura Kazunori、Kondo Kumiko、Nakamura Shungo、Wakabayashi Ken-ichi、Hisabori Toru
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 297 ページ: 101186~101186

    • DOI

      10.1016/j.jbc.2021.101186

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A dynein-associated photoreceptor protein prevents ciliary acclimation to blue light2021

    • 著者名/発表者名
      Kutomi Osamu、Yamamoto Ryosuke、et al.
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 7 ページ: eabf3621

    • DOI

      10.1126/sciadv.abf3621

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Redox regulation of NADP-malate dehydrogenase is vital for land plants under fluctuating light environment2021

    • 著者名/発表者名
      Yokochi Yuichi、Yoshida Keisuke、Hahn Florian、Miyagi Atsuko、Wakabayashi Ken-ichi、Kawai-Yamada Maki、Weber Andreas P. M.、Hisabori Toru
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 118 ページ: e2016903118

    • DOI

      10.1073/pnas.2016903118

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Oxidative regulation of chloroplast enzymes by thioredoxin and thioredoxin-like proteins in <i>Arabidopsis thaliana</i>2021

    • 著者名/発表者名
      Yokochi Yuichi、Fukushi Yuka、Wakabayashi Ken-ichi、Yoshida Keisuke、Hisabori Toru
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 118 ページ: e2114952118

    • DOI

      10.1073/pnas.2114952118

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The four-celled Volvocales green alga Tetrabaena socialis exhibits weak photobehavior and high-photoprotection ability2021

    • 著者名/発表者名
      Tanno Asuka、Tokutsu Ryutaro、Arakaki Yoko、Ueki Noriko、Minagawa Jun、Yoshimura Kenjiro、Hisabori Toru、Nozaki Hisayoshi、Wakabayashi Ken-ichi
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 16 ページ: e0259138

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0259138

    • 査読あり
  • [学会発表] 強い負の走光性を示す緑藻クラミドモナス新規変異株の単離と解析2022

    • 著者名/発表者名
      宋 叡陽, 植木 紀子, 中島 昌子, 坂本 一 馬, 山口 勝司, 久堀 徹, 廣野 雅文, 若林 憲一
    • 学会等名
      生体運動研究合同班会議
  • [学会発表] 長時間露光によるクラミドモナスの走光性符号変動2022

    • 著者名/発表者名
      朝比奈 佑磨, 久堀 徹, 若林 憲一
    • 学会等名
      生体運動研究合同班会議
  • [学会発表] Photobehavior and its significance studied using the Volvocales green algae with different cell numbers: Chlamydomonas, Tetrabaena, and Volvox2022

    • 著者名/発表者名
      若林憲一
    • 学会等名
      German-Japanese Meeting 2022 "Green Aquatic Biology: Ecology meets Synthetic Biology"
    • 国際学会
  • [学会発表] 強い負の走光性を示す緑藻クラミドモナス新規変異株の単離と解析2022

    • 著者名/発表者名
      宋 叡陽, 植木 紀子, 中島 昌子, 坂本 一 馬, 山口 勝司, 久堀 徹, 廣野 雅文, 若林 憲一
    • 学会等名
      第15回クラミドモナス研究会
  • [学会発表] 長時間露光によるクラミドモナスの走光性符号変動2022

    • 著者名/発表者名
      朝比奈 佑磨, 久堀 徹, 若林 憲一
    • 学会等名
      第15回クラミドモナス研究会
  • [学会発表] クラミドモナスの走熱性をつかさどるTRPチャネル2022

    • 著者名/発表者名
      笛木 俊太, 亀田 重賢, 吉田 愛美, 井須 敦子, 若林憲一, 吉村 建二郎
    • 学会等名
      第15回クラミドモナス研究会
  • [学会発表] 葉緑体ATP合成酵素研究:クラミドモナスでできること2022

    • 著者名/発表者名
      秋山 健太郎, 小澤 真一郎, 高橋 裕一郎, 若林 憲一, 久堀 徹
    • 学会等名
      第15回クラミドモナス研究会
  • [学会発表] 緑藻ボルボックス目における個体サイズと鞭毛光反応の協調的進化2022

    • 著者名/発表者名
      植木紀子、若林憲一
    • 学会等名
      第15回クラミドモナス研究会
  • [学会発表] 色素体セリン合成系酵素3-ホスホグリセリン酸デヒドロゲナーゼのリン酸化2022

    • 著者名/発表者名
      上村柚紀子、吉田啓亮、Chris White-Gloria、Greg B. Moorhead、若林憲一、久堀徹
    • 学会等名
      第63回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] Functional interaction between Cystathionine-beta-synthase X proteins and NADPH-thioredoxin reductase C in Arabidopsis thaliana2022

    • 著者名/発表者名
      Minh Chau Tran, Shoko Mihara, Ken-ichi Wakabayashi, Keisuke Yoshida, Toru Hisabori
    • 学会等名
      第63回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] シロイヌナズナ葉緑体内におけるTrxおよびTrx様タンパク質による酸化制御2022

    • 著者名/発表者名
      福士結香、横地佑一、若林憲一、吉田啓亮、久堀徹
    • 学会等名
      第63回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] Trx様タンパク質による葉緑体ATP合成酵素の不活性化制御2022

    • 著者名/発表者名
      関口敬俊、吉田啓亮、若林憲一、久堀徹
    • 学会等名
      第63回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] 緑藻テトラバエナ(シアワセモ)の光行動と光防御能2022

    • 著者名/発表者名
      丹野明日翔, 得津隆太郎, 新垣陽子, 植木紀子, 皆川純, 吉村建二郎,久堀徹,野崎久義,若林憲一
    • 学会等名
      第63回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] チオレドキシン様タンパク質による葉緑体ATP合成酵素の酸化制御2021

    • 著者名/発表者名
      関口敬俊、吉田啓亮、若林憲一、久堀徹
    • 学会等名
      日本光合成学会2021年年会
  • [学会発表] Significance of phototaxis in the unicellular green alga Chlamydomonas reinhardtii revealed by “perverse” cells2021

    • 著者名/発表者名
      若林憲一
    • 学会等名
      第59回日本生物物理学会年会
    • 招待講演
  • [学会発表] Trx様タンパク質による葉緑体ATP合成酵素の不活性化制御2021

    • 著者名/発表者名
      関口敬俊、吉田啓亮、若林憲一、久堀徹
    • 学会等名
      日本生体エネルギー研究会第47回討論会
  • [学会発表] シアノバクテリアATP合成酵素αサブユニットのY252C変異2021

    • 著者名/発表者名
      町田亮人、近藤久益子、若林憲一、久堀徹
    • 学会等名
      日本生体エネルギー研究会第47回討論会

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公開日: 2023-12-25  

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