研究業績 2008年度
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原著論文発表
＜分子統御・分子遺伝＞
- Shimomura Y, Wada K, Fukuyama K and Takahashi Y (2008) The asymmetric trimeric architecture of [2Fe-2S] IscU: implications for its scaffolding during iron-sulfur cluster biosynthesis. J Mol Biol 383: 133-143
- 解説：鉄硫黄クラスターの生合成を担うISCマシナリーのなかで、IscUはクラスター中間体の形成部位として中心的な役割を担っている。本研究では、超好熱菌 Aquifex aeolicus由来のIscUを用いて、鉄硫黄クラスターを保持したホロ型の構造解析に初めて成功した。このIscUは非対称な三量体を構成し、１つのプロトマーのみが [2Fe-2S] クラスターを結合している。この [2Fe-2S] クラスターは三量体の内部でプロトマーの会合面に位置しており、3種類のプロトマーの構造もまた会合面で大きく異なっていた。柔軟性に富むこの構造は、非対称な三量体の会合と解離がクラスター生合成に関与することを示している。（高橋）
- Asai K, Ishiwata K, Matsuzaki K and Sadaie Y (2008) A viable Bacillus subtilis strain without functional extracytoplasmic function sigma genes. J Bacteriol 190: 2633-2636
- 解説：バクテリアの遺伝子の転写を制御する最も重要なたんぱく質をシグマ因子という。多くのバクテリアはでは、複雑な活動をするために、その複雑さに応じてこのシグマ因子を、たくさん持っている。よってバクテリアが生きるために非常に大事なたんぱく質の集まりなのだが、今回我々は、枯草菌の１７のシグマ因子のうち、７つを失った株の作製に成功した。(定家・朝井）
- Sadaie Y, Nakadate H, Fukui R, Yee LM and Asai K (2008) Glucomannan utilization operon of Bacillus subtilis. FEMS Microbiol Lett 279: 103-109
- 解説：コンニャクの主成分であるグルコマンナンをグルコースにまで分解する系を枯草菌は持っていた。その系をコードしている遺伝子群の転写発現と機能について解析した。(定家・朝井）
＜遺伝情報＞
- Hara Y, Seki M, Matsuoka S, Hara H, Yamashita A and Matsumoto K (2008) Involvement of PlsX and the acyl-phosphate dependent sn-glycerol-3-phosphate acyltransferase PlsY in the initial stage of glycerolipid synthesis in Bacillus subtilis. Genes Genet Syst 83: 433-442
- 解説： リン脂質合成の初期において、リゾホスファチジン酸を合成する過程は、グリセロール-3-リン酸にアシル-CoAやアシル-ACPからアシル基を転移する酵素（GPAT）により触媒されることが、大腸菌を中心とする詳細な研究から知られていた。 しかし、Streptococcus pneumoniaeには基質としてアシルリン酸をもちいる新たな酵素が存在することが最近発見された。本論文は、枯草菌において、PlsYがアシルリン酸をもちいてグリセロール3リン酸にアシル基を転移し、リゾホスファチジン酸を合成する新たなGPATであることを明確に証明したものである。 これに加えて、アシルリン酸を合成する酵素PlsXは、基質の供給以外にも枯草菌や大腸菌の増殖において重要な役割を担っていることを示唆した。(松本・原)
＜生体物質＞
- Kimpara T, Aohara T, Soga K, Wakabayashi K, Hoson T, Tsumuraya Y and Kotake T (2008) beta-1,3:1,4-Glucan synthase activity in rice seedlings under water. Ann Bot 102: 221-226
- 解説：高等植物のほとんどは水中では生きられない。イネは陸上植物の中でも例外的に芽生えが水中で生育できる植物である。冠水処理したイネで多糖類の代謝を調べたところ、細胞壁多糖類の一種、β-1,3:1,4-グルカンの合成活性が低下することがわかった。また、この合成活性は転写レベルで制御されていることも明らかになった。エアーポンプにより空気を与えるとβ-1,3:1,4-グルカンの合成活性も合成酵素の遺伝子発現も低下しなかった。これらの実験結果から、イネの芽生えは、本来細胞壁の合成に使われる糖類を低酸素環境下ではエネルギーとして利用すべく、β-1,3:1,4-グルカン合成酵素の発現を低下させることが示唆された。（円谷・小竹）
- Kotake T, Hojo S, Tajima N, Matsuoka K, Koyama T and Tsumuraya Y (2008) A bifunctional enzyme with L-fucokinase and GDP-L-fucose pyrophosphorylase activities salvages free L-fucose in Arabidopsis. J Biol Chem 283: 8125-8135
- 解説：植物がL-フコース（単糖の一つ）を再利用する経路を明らかにした。L-フコースはペクチンやキシログルカン、アラビノガラクタン-プロテインなどの細胞壁多糖や糖蛋白質の糖鎖部分を構成する単糖である。代謝などで生じるL-フコースはL-フコース1-リン酸を経てGDP-L-フコースに変換されるが、植物では二機能性のフコキナーゼ／GDP-L-フコースピロホスホリラーゼがこの反応を触媒することがわかった。このような二機能性の酵素は動物では見つかっておらず、細胞壁の代謝が活発な植物が独自に発達させた酵素であると考えられる。（円谷・小竹）
- Konishi T, Kotake T, Soraya D, Matsuoka K, Koyama T, Kaneko S, Igarashi K, Samejima M and Tsumuraya Y (2008) Properties of family 79 beta-glucuronidases that hydrolyze beta-glucuronosyl and 4-O-methyl-beta-glucuronosyl residues of arabinogalactan-protein. Carbohydr Res 343: 1191-1201
- 解説： アラビノガラクタン-プロテイン（AGP）のグルクロン酸、4-メチルグルクロン酸に作用する新種のβ-グルクロニダーゼを黒麹カビとアカパンカビで発見した。黒麹カビの酵素、AnGlcAaseとアカパンカビの酵素、NcGlcAaseはアミノ酸配列の相同性は高いが、酵素反応の最適pHが大きく異なっていた。また、AnGlcAaseはAGPのグルクロン酸残基、4-メチルグルクロン酸残基いずれにもよく作用するのに対し、NcGlcAaseは4-メチルグルクロン酸残基にはほとんど作用しなかった。今後、これまでに単離している他のAGP分解酵素と併せて、AGP糖鎖の構造改変・構造解析に利用する予定である。（円谷・小竹）
＜環境応答＞
- Takahashi H, Uchimiya H and Hihara Y (2008) Difference in metabolite levels between photoautotrophic and photomixotrophic cultures of Synechocystis sp. PCC 6803 examined by capillary electrophoresis electrospray ionization mass spectrometry. J Exp Bot 59: 3009-3018
- 解説： シアノバクテリアの中には、グルコースなどの基質を用いて従属栄養的な生育が可能な種がある。これらの種は、明所では光合成による光独立栄養的生育、暗所では糖代謝による従属栄養的生育、とその代謝のモードを切り替えることが知られている。細胞内小器官を持たないシアノバクテリアでは、様々な代謝反応が細胞質内で行われており、同化と異化の代謝経路がオーバーラップしている部分が複数存在するため、これらの代謝活性を調節することは、生存に必須であると考えられる。本研究は、明所でしかもグルコースも十分に供給されている条件下（光混合栄養条件と呼ぶ）では、どのように代謝調節が行われているのだろうか？という疑問から始まった。野生株と、光混合栄養条件下で致死となるpmgA変異株について、キャピラリー電気泳動質量分析装置 (CE/MS)を用いて、その細胞内の代謝産物量を調べ、光合成、呼吸、各種酵素活性などの測定を行ったところ、光混合栄養条件下の野生株では、解糖系、酸化的ペントースリン酸回路の代謝産物量が増加する一方、カルビン回路の代謝産物は減少していることが明らかになった。それに対し、pmgA変異株では、栄養条件に関わらず、酸化的ペントースリン酸回路活性が低く、カルビン回路の活性は高いことを示唆する結果が得られた。この代謝異常は、光独立栄養条件下においては、特に生存に不利とはならないが（光合成活性が高いので、むしろ野生株より良く増殖する）、光混合栄養条件下では、NADPHやATP量の低下、イソクエン酸の異常蓄積等につながり、最終的に増殖阻害を引き起こすと考えられる。以上の結果より、光混合栄養条件下での生存には、同化と異化の活性調節が不可欠であり、PmgAタンパク質がその調節に何らかの形で関与していることが示された。本研究は、東京大学分生研の内宮研究室と共同で行われた。（日原）
- Ishii A and Hihara Y (2008) An AbrB-Like Transcriptional Regulator, Sll0822, Is Essential for the Activation of Nitrogen-Regulated Genes in Synechocystis sp. PCC 6803. Plant Physiol 148: 660-670
- 解説： シアノバクテリアのゲノム上には、他のバクテリアには見られないAbrB様の転写因子をコードする遺伝子が、必ず２コピー以上存在している。これらの機能を明らかにするために、Synechocystis sp. PCC 6803のゲノムに存在する２コピー、sll0822とsll0359について、遺伝子破壊株を作成した。いずれの遺伝子についても、増殖が遅く、光合成色素含量の低下した変異株が得られたが、sll0359は必須遺伝子であり、野生型ゲノムを完全に変異型に置き換えることはできなかった。一方、sll0822については完全な破壊株が得られたため、DNAマイクロアレイ解析を行ったところ、この株では通常培養条件下で、アンモニウム、硝酸、尿素などの取り込み系をはじめとする、窒素関連遺伝子群の発現レベルが低下していることが分かった。さらに培地に過剰な硝酸を添加すると、sll0822破壊株の光合成色素含量の増加が見られることから、sll0822は窒素関連遺伝子の正の制御に関わっており、この制御が失われると、細胞内が慢性的に窒素欠乏状態になり光合成色素の減少が引き起こされると考えられる。（日原）
学会発表
3月27日-3月29日 福岡国際会議場で開催された日本農芸化学会2009年度大会で研究発表
- 発表者： 朝井 計、川合 良和、和地 正明
題目： 枯草菌の３つのMreB蛋白質の機能関係の遺伝学的解析 - 発表者：近藤恭光、皆川俊、齊藤安貴子、仲本準、長田裕之
題目： 化合物アレイを用いたシアノバクテリアHtpGの阻害剤の探索
3月20日-3月24日 名古屋大学で開催された第50回日本植物生理学会年会で研究発表
［招待講演］
- 発表者： 高橋康弘
題目： 鉄硫黄クラスターの生合成を担うタンパク質複合体の構造とダイナミズム
［一般講演］
- 発表者： 山岡靖代、溝井順哉、斉藤恭子、西島正弘、西田生郎
題目： AtPSS1遺伝子の雄性配偶子における役割とAtPSS1酵素特性 - 発表者：渡辺英男、粟井光一郎、吉田充、西田生郎
題目： 糸状性シアノバクテリアにみられる糖脂質の構造解析 - 発表者： 高橋朋子、村松昌幸、日原由香子
題目： Synechocystis sp. PCC 6803 における光化学系I遺伝子psaABの転写調節へのHLR1配列の寄与 - 発表者：堀内真由美、中村絹、小島幸治、西山佳孝、畠山和佳子、久堀徹、日原由香子
題目： シアノバクテリア Synechocystis sp. PCC 6803 における光合成電子伝達に依存的な転写因子PedR の解析 - 発表者：小島幸治、諸田拓哉、日原由香子、本橋健、畠山和佳子、久堀徹、林秀則、西山佳孝
題目： シアノバクテリアの翻訳因子EF-Gのレドックス状態を介した翻訳制御 - 発表者：Saaimatul Huq、仲本準
題目： Oligomeric states and Hetero-oligomeric Interaction of Cyanobacterial GroEL Homologues - 発表者：皆川俊、近藤恭光、齊藤安貴子、長田裕之、仲本準
題目： Hsp90（HtpG）の機能及び構造に影響を与える化合物の網羅的探索
3月5日-3月7日 中央大学（後楽園キャンパス）で開催された日本ゲノム微生物学会で研究発表
［講演］
- 発表者： 小島幸治、諸田拓哉、日原由香子、本橋健、畠山和佳子、久堀徹、林秀則、西山佳孝
題目： シアノバクテリアの翻訳因子EF-Gのレドックス制御 - 発表者： 堀内真由美、中村絹、小島幸治、西山佳孝、畠山和佳子、久堀徹、日原由香子
題目： シアノバクテリア Synechocystis sp. PCC 6803 における光合成電子伝達に依存的な転写因子PedR の解析 - 発表者： Kollimalai Sakthivel、仲本準
題目： Quality control of thylakoid membrane proteins by a small heat shock protein under oxidative stress
［ポスター発表］
- 発表者：牧野渓史、粟井光一郎、小島幸治、西山佳孝、 西田生郎
題目： ラン藻Synechocystis sp. PCC 6803とSynechococcus sp. PCC 7942の脂質要求性の違い - 発表者：大鶴真寿美、岡崎久美子、西田生郎
題目： 光合成膜脂質におけるsn-2位脂肪酸組成の影響の解析 - 発表者：須永愛、板本英恵、山下湖、朝井計
題目： 枯草菌sigA転写制御株の胞子形成誘発機構の解析 - 発表者：YEE LII MIEN、陶蕾蕾、松岡聡、朝井計
題目： バクテリオファージSP10の増殖に関するnonA遺伝子の解析 - 発表者：鈴木大資、上原拓也、朝井計
題目： 枯草菌σM活性制御因子の探索と作用機構の解明 - 発表者：井上広海、朝井計
題目： 枯草菌σMのアンチσ蛋白質による制御機構の解析 - 発表者：矢野晃一、森宏員、飯田充一、朝井計
題目： Bacillus属細菌間におけるECFσ因子の比較解析 - 発表者：内山純爾、佐々木優、松岡聡、原弘志、松本幸次
題目： 大腸菌酸性リン脂質欠損におけるσS分解抑制の解析 - 発表者：近藤大哲、梅川満、奥津裕文、宮川宏義、松岡聡、原弘志、松本幸次
題目： 大腸菌外膜リポタンパク質RcsFが担うRcsリン酸リレーシグナル伝達系活性化における機能的役割 - 発表者：原義令、松岡聡、原弘志、山下純、松本幸次
題目： 細菌における脂質合成初期過程の分子遺伝学的研究 - 発表者：松岡聡、千葉美奈子、初金苗、谷村遊、原弘志、松本幸次
題目： 枯草菌糖脂質の生理機能解析 - 発表者：周藤悟志，今井裕紀子，日下仁，松岡聡，原弘志，松本幸次
題目： 枯草菌カルジオリピン合成酵素の局在機構の解析 - 発表者：神谷雄介、谷村遊、橋本理尋、松岡聡、朝井計、定家義人、原弘志、松本幸次
題目： 枯草菌膜脂質の組成変化によるECFσ因子の活性化 - 発表者：小山陽亮、滝元宏治、太田にじ
題目： 原始紅藻Cyanidioschyzon merolaeの核及び色素体ゲノムにコードされたsecA遺伝子の機能解析 - 発表者：花島功、神田眞男、太田にじ
題目： 原始紅藻Cyanidium cardarium RK-1株におけるcDNAライブラリーの構築
2月1日-2月6日 テキサス州ヒューストンのガルベストンで開催されたGordon Research Conference ”植物脂質の構造、代謝、機能” での招待講演
- 発表者： Ikuo Nishida
題目： Differential roles of CTP: phosphorylcholine cytidylyltransferase isozymes in membranes biogenesis at low temperature and epigenetic homeosis in Arabidopsis thaliana - 発表者： Yasuyo Yamaoka
題目： Importance of phosphatidylserine biosynthesis in male gametogenesis of Arabidopsis thaliana
1月14日-1月15日 相模原・宇宙科学研究本部で開催された宇宙利用シンポジウムで研究発表
- 発表者： 小竹 敬久、五十嵐 俊、曽我 康一、若林 和幸、保尊 隆享、円谷 陽一
題目： 過重力条件下におけるアラビノガラクタン-プロテインの遺伝子発現
12月18日-12月19日 つくば国際会議場で開催された特定領域研究「生体超分子構造」第５回公開シンポジウムで研究発表
- 発表者：福山恵一、下村喜充、和田啓、馬迫卓也、高橋康弘
題目：鉄硫黄クラスターを持ったIscUタンパク質の非対称な三量体構造からいえること
12月9日-12月12日 神戸ポートアイランドで開催された第31回日本分子生物学会年会・第81回日本生化学会大会 合同大会 (BMB2008)で研究発表
［シンポジウム招待講演］
- 発表者： 西山佳孝
題目： Regulation of photosynthesis by the redox state of translation in cyanobacteria
［ポスター発表 ］
- 発表者： 内山純爾、佐々木優、松岡聡、原弘志、松本幸次
題目： リン酸リレーシグナル伝達系を介した大腸菌酸性リン脂質欠損におけるσSの蓄積機構の解析 - 発表者： 小山陽亮、太田にじ
題目： 原始紅藻Cyanidioschyzon merolaeの核及び色素体ゲノムにコードされたsecA遺伝子の機能解析 - 発表者： Kollimalai Sakthivel、仲本準
題目： Phycobilisomes and photosystem complexes are protected by small heat shock protein under oxidative stress conditions - 発表者：佐藤喬之、和田啓、福山恵一、高橋康弘
題目：鉄硫黄クラスター生合成系（SUF マシナリー）の中核成分、SufB の機能解析
12月3日-12月5日 福岡国際会議場で開催された第46回日本生物物理学会年会で研究発表
- 発表者： 仲本準、藤田健作、岸菜々美、Tomoko S. Misono、Penmetcha Kumar、渡辺智、吉川博文
題目： シアノバクテリアにおけるHtpG（Hsp90）とDnaK（Hsp70）シャペロン系との相互作用
11月28日-11月29日 北海道大学で開催された第21回植物脂質シンポジウム（http://133.38.188.65/~japlr/）で研究発表
［講演］
- 発表者： 西田生郎
題目： 低温に応答した生体膜形成におけるCCTの役割 - 発表者： 山岡靖代
題目： AtPSS1遺伝子の雄性配偶子における役割とAtPSS1酵素特性の解析
［ポスター発表］
- 発表者： 河合博光
題目： AtPECT1のミトコンドリア局在性の意義 - 発表者： 大鶴真寿美
題目： 光合成膜脂質におけるsn-2位脂肪酸組成の影響の解析
11月22日-12月1日 第４回アジアオセアニア光生物学会におけるシンポジウムで招待講演
- 発表者：仲本準
題目：
10月29日-11月1日 フィンランド・ヘルシンキで開催された日本学術振興会・フィンランドアカデミー主催の国際会議 「日本フィンランド二国間会議（Genomics and Molecular Mechanisms of Regulation in Photosynthetic Organisms）」で招待講演
- 発表者： 西山佳孝
題目： Redox Regulation of the Translation System in Cyanobacteria
10月14日-10月15日 大阪大学で開催された国際会議「The Ins and Outs of Chloroplasts」で研究発表
- 発表者： 西山佳孝
題目： Photoinhibition and Repair Mechanisms
9月25日-9月27日 高知大学で開催された日本植物学会第７２回大会で研究発表
［シンポジウム講演］
- 発表者： 西田生郎、Yu Yanbo、関口陽、河合博光、山岡靖代
題目： 核とミトコンドリアにおけるリン脂質代謝の意義
［一般講演］
- 発表者：日原由香子、高橋朋子、佐藤あゆみ、清野友里絵
題目： Synechocystis sp. PCC 6803の光化学系I遺伝子群の強光応答におけるレスポンスレギュレーターRpaBの役割 - 発表者：山岡靖代、溝井順哉、斉藤恭子、西島正弘、西田生郎
題目： シロイヌナズナPSS1遺伝子は塩基交換型のホスファチジルセリン合成酵素である
9月3日-9月5日 名古屋大学工学部で開催された「第80回日本遺伝学会大会」で研究発表
- 発表者： 矢野晃一、森宏員、朝井計
題目： Bacillus属細菌におけるECFσ因子の比較解析 - 発表者：井上広海、鈴木大資、朝井計
題目： 枯草菌ECFσ因子σMの活性制御機構の解明 - 発表者：イーリーメン、松岡聡、藤田泰太郎、朝井計
題目： 枯草菌GmuRによる複数の植物性多糖分解酵素遺伝子群の転写制御 - 発表者：陶蕾蕾、松岡聡、イーリーメン、朝井計
題目： SP10ファージに対する枯草菌の感染防御機構 - 発表者：近藤大哲、宮川宏義、松岡聡、原弘志、松本幸次
題目： 大腸菌Rcsリン酸リレーシグナル伝達系の制御に働く外膜リポタンパク質RcsF機能領域の解析 - 発表者：谷村遊、橋本理尋、松岡聡、原弘志、朝井計、松本幸次
題目： 枯草菌膜脂質組成変化に伴うECFシグマ因子σMの活性化 - 発表者：花島功、太田にじ
題目： 原始紅藻Cyanidium caldarium RK-1株のcDNAライブラリーの構築と解析
8月23日-8月31日 大阪国際会議場で開催された第21回国際結晶学会で研究発表
- 発表者：Kei Wada, Takayuki Sato, Norika Sumi, Yasuhiro Takahashi（高橋康弘）, Keiichi Fukuyama
題目：Biosynthesis of Fe-S clusters by the SUF system implicated by the crystal structure of SufCD complex - 発表者：Keiichi Fukuyama, Kei Wada, Yoshimitsu Shimomura, Yasuhiro Takahashi（高橋康弘）
題目：The asymmetric architecture of 2Fe-2S IscU, a scaffold protein for iron-sulfur cluster biosynthesis
8月18日-8月20日 つくばで開催された「第28回日本糖質学会」で研究発表
- 発表者： 田島範明、小竹敬久、北条祥子、松岡浩司、小山哲夫、円谷陽一
題目： シロイヌナズナの二機能性L-フコキナーゼ／GDP-L-フコースピロホスホリラーゼによるGDP-L-フコースの合成 - 発表者： 高田遼平、小竹敬久、高場雅人、山口大介、折田隆広、金子哲、松岡浩司、小山哲夫、円谷陽一
題目： 可溶性UDP-グルコース4-エピメラーゼによるUDP-キシロースとUDP-L-アラビノースの変換反応
7月28日-7月29日 静岡国民年金健康センター藤枝エミナースで開催された「第５回２１世紀大腸菌研究会」で研究発表
- 発表者： 近藤大哲 (博士前期課程１年 遺伝情報研)
題目： 大腸菌Rcsリン酸リレーシグナル伝達系の制御に働く外膜リポタンパク質RcsF機能領域の解析
7月20日-7月25日 フランス・ボルドーで開催された「第１８回国際植物脂質シンポジウム」（http://www.ispl2008-bordeaux.cnrs.fr/ISPL2008.index.htm）にて研究発表
［口頭発表］
- 発表者： 西田生郎
題目： Mutation in CTP:phosphorylcholine cytidylyltransferase genes induces B class gene methylation and epigenetic homeosis of male floral organs in Arabidopsis thaliana.
［ポスター発表］
- 発表者： 山岡靖代
題目： Mutation in PHOSPHPATIDYLSERINE SYNTHASE 1 affects male gametogenesis in Arabidopsis thaliana. - 発表者： 大鶴真寿美
題目： Down-regulation of the prokaryotic pathway to plastidial glycerolipid biosyntheses causes photosynthetic abnormality in the seedlings of Arabidopsis thaliana. - 発表者：粟井光一郎
題目： Molecular identification of genes for galactolipid synthesis in cyanobacteria by comparative genomic analysis.
6月10日-6月12日 タワーホール船堀で開催された第8回日本蛋白質科学会年会で研究発表
［ワークショップ招待講演］
- 発表者：高橋康弘
題目：鉄硫黄クラスターの生合成機構：ISCとSUFタンパク質群の構造と機能