研究業績 2009年度
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原著論文発表
＜分子統御・分子遺伝＞
- Wada K, Sumi N, Nagai R, Iwasaki K, Sato T, Suzuki K, Hasegawa Y, Kitaoka S, Minami Y, Outten FW, Takahashi Y and Fukuyama K (2009) Molecular dynamism of Fe-S cluster biosynthesis implicated by the structure of SufC2-SufD2 complex. J Mol Biol 387: 245-258
- 解説：鉄硫黄クラスターの生合成を担うSUFマシナリーのなかで、SufB、SufC、SufDから成るSufBCD複合体は、クラスター中間体形成部位としての中心的な役割が予想されている。本研究では、SufCとSufDが安定なSufC2-SufD2複合体を形成することを見出し、その立体構造を決定した。この複合体では、SufDのC末端ドメインがSufCのL型構造に突き刺さるように結合しており、この結合によってSufCは活性部位の構造を変化させ、ATPの結合・加水分解に適した活性型に変換することが判明した。SufC2-SufD2複合体の2分子のSufCは結晶構造では離れて位置しているが、溶液中ではATPの存在下に会合することを架橋実験により確認した。これらの知見に加えて、SufDの機能残基の同定、ABCトランスポーターのABC-ATPaseとSufCとの類似性、およびSufD/SufB間の類似性とSufBCD複合体の生化学的な解析に基づいて、SufBCD複合体の分子構築ならびに大きな構造変換を伴う作動モデルを提唱した。（高橋）
- Kawai Y, Asai K and Errington (2009) Partial functional redundancy of MreB isoforms, MreB, Mbl and MreBH, in cell morphogenesis of Bacillus subtilis. Mol Microbiol 73: 719-731
- 解説：細菌のアクチン様細胞骨格タンパク質MreBのホモログが、枯草菌では3種類あり、その機能分担の詳細は不明である。枯草菌は3種のMreBタンパク質のうちの任意の1種類だけで増殖することができ、従って互いに機能が重複していることを示唆した。（朝井）
＜遺伝情報＞
- Hashimoto M, Takahashi H, Hara Y, Hara H, Asai K, Sadaie Y and Matsumoto K (2009) Induction of extracytoplasmic function sigma factors in Bacillus subtilis cells with membranes of reduced phosphatidylglycerol content. Genes Genet Syst 84: 191-198
- 解説：細胞膜の主要な酸性リン脂質ホスファチジルグリセロールの合成に関与する酵素をコードするpgsA遺伝子は増殖に必須であり、この遺伝子の発現を制限し、膜脂質のホスファチジルグリセロール含量を減少させると枯草菌は増殖を停止する。ホスファチジルグリセロールが細胞膜でどのような役割を担っているのかを明らかにするため、ホスファチジルグリセロール含量減少に伴い、外界のストレスに応答するECFシグマ因子がどのように活性を変化させるかを検討し、その結果様々なストレスに応答するσMとσVが活性化していたことを見出した。（松本・原）
＜生体物質＞
- Kotake T, Kitazawa K, Takata R, Okabe K, Ichinose H, Kaneko S and Tsumuraya Y (2009) Molecular cloning and expression in Pichia pastoris of a Irpex lacteus exo-beta-(1,3)-galactanase gene. Biosci Biotechnol Biochem 73: 2303-2309
- 解説：植物に普遍的に見られるアラビノガラクタン-プロテインの糖鎖は、β-1,3-ガラクタンを主鎖とする。担子菌類の一種、ウスバタケからβ-1,3-ガラクタンに作用するエキソ-β-1,3-ガラクタナーゼ遺伝子を単離し、酵素の性状を組換え酵素を用いて調べた。この酵素は、β-1,3-ガラクタンに側鎖があっても分解するバイパス活性を有しており、糖鎖の構造改変や構造解析への利用が期待される。（円谷・小竹）
- Aohara T, Kotake T, Kaneko Y, Takatsuji H, Tsumuraya Y and Kawasaki S (2009) Rice BRITTLE CULM 5(BRITTLE NODE) is involved in secondary cell wall formation in the sclerenchyma tissue of nodes. Plant Cell Physiol 50: 1886-1897
- 解説：イネのカマイラズは、その名（鎌要らず）の通り、植物体が脆くも折れちぎれる突然変異体である。中でもカマイラズ変異体bc5は、節だけが折れやすい、珍しい変異体である。bc5変異体の節を電子顕微鏡で観察したところ、節の厚壁組織で二次細胞壁が発達していないことがわかった。また、細胞壁成分の分析から、bc5変異体では、セルロースとヘミセルロースが顕著に減少していることが明らかになった。（円谷・小竹）
- Kotake T, Takata R, Verma R, Takaba M, Yamaguchi D, Orita T, Kaneko S, Matsuoka K, Koyama T, Reiter WD and Tsumuraya Y (2009) Bifunctional cytosolic UDP-glucose 4-epimerases catalyze the interconversion between UDP-D-xylose and UDP-L-arabinose in plants. Biochem J 424: 169-177
- 解説：植物細胞壁の多糖類は、UDP-糖やGDP-糖などの糖ヌクレオチドから合成される。UDP-糖の一種であるUDP-L-アラビノースは、糖ヌクレオチドの新生経路でUDP-キシロースから合成される。これまでにこの反応を触媒する酵素としてゴルジ体局在のMUR4が発見されていたが、本研究で別の酵素であるUGE1も細胞質基質で同じ反応を触媒することがわかった。新生経路のUDP-L-アラビノース合成反応は、ゴルジ体と細胞質基質両方で起こると予想される。（円谷・小竹）
＜環境応答＞
- Seino Y, Takahashi T and Hihara Y (2009) The response regulator RpaB binds to the upstream element of photosystem I genes to work for positive regulation under low-light conditions in Synechocystis sp. PCC 6803. J Bacteriol 191: 1581-1586
- 解説： 光化学系Ⅰ複合体を形成するサブユニットの遺伝子（以後、系Ⅰ遺伝子と略す）は、Synechocystis sp. PCC 6803では光強度に依存した統一的な制御を受けており、弱光下では豊富に蓄積している転写産物が、強光下に移すと１時間以内に完全に消失するほどの発現抑制が観察される。我々は、系Ⅰ遺伝子の強光応答に必要な共通領域として、コアプロモーター領域直上流のATリッチ領域をすでに同定しているが、本研究では、このATリッチ領域内に、HLR1配列と呼ばれる共通配列が含まれており、ここにレスポンスレギュレータータンパク質 RpaBが結合することを見出した。レポーター解析の結果から、RpaBは弱光下で系Ⅰ遺伝子のアクチベーターとして働いていることが示唆された。これまで、RpaBは弱光下でのリプレッサーとして報告されており、アクチベーターとしての報告は本研究が初めてである。（日原）
- Muramatsu M, Sonoike K and Hihara Y (2009) The mechanism of down-regulation of photosystem I content under high-light conditions in the cyanobacteriumSynechocystis sp. PCC 6803. Microbiology 155: 989-996
- 解説： Synechocystis sp. PCC 6803の光化学系Ⅰ複合体が、強光下で減少するときに、どのような調節が働いているのかに迫った論文。強光下で系Ⅰ量を低く保てないpmgA変異株では、強光シフト後6時間以降に、系Ⅰ反応中心サブユニット遺伝子psaABの発現上昇、およびクロロフィル量の増加が見られる。このことから、psaAB転写活性、クロロフィル合成活性が、系Ⅰ量調節に重要なのではないかと考え、これらの活性を変化させた場合の系Ⅰ量への影響を調べたところ、クロロフィル合成活性の調節が、系Ⅰ量調節に重要であることが分かった。さらに、PmgAが、psaAB転写産物量と、アミノレブリン酸合成活性の両方の、強光下での抑制に関与していることが示唆された。（日原）
- Kojima K, Motohashi K, Morota T, Oshita M, Hisabori T, Hayashi H and Nishiyama Y (2009) Regulation of translation by the redox state of elongation factor G in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803. J Biol Chem 284: 18685-18691
- 解説：翻訳伸長に関与する翻訳因子EF-Gは、活性酸素の標的となって失活することがシアノバクテリアSynechocystis sp. PCC 6803のin vitro翻訳系を用いた研究から明らかになっている。本研究では、EF-Gの失活が特定の２つのシステイン残基の酸化とジスルフィド結合の形成によることが明らかになった。さらに、このジスルフィド結合がチオレドキシンによって還元され、EF-Gが活性化することもわかった。また、in vivoにおいてもEF-Gがチオレドキシンによって還元されることが観察されたことから、光合成電子伝達から生じる還元シグナルによってEF-Gが活性化され、翻訳活性が制御されることが示唆された。（西山）
- Nishiyama Y and Hisabori T (2009) Physiological impact of thioredoxin- and glutaredoxin-mediated redox regulation in cyanobacteria. Advances in Botanical Research (Jean-Pierre Jacquot, ed), Elsevier, 52: 187-205
- 解説：シアノバクテリアの環境応答においてレドックス制御は重要な役割を果たしている。本論文では、レドックス制御を担うチオレドキシンとグルタレドキシンに焦点を当て、遺伝子発現やタンパク質合成におけるこれらレドックスタンパク質の働きに関して最新の知見をまとめている。さらに、これらのレドックスタンパク質を介した環境応答機構に関しても、今後の課題と展開を述べている。（西山）
＜代謝＞
- Sakthivel K, Watanabe T and Nakamoto H (2009) A small heat shock protein confers stress tolerance and stabilizes thylakoid membrane proteins in cyanobacteria under oxidative stress. Arch Microbiol 191:319-328
- Sueoka K, Yamazaki T, Hiyama T and Nakamoto H (2009) The NADPH thioredoxin reductase C functions as an electron donor to 2-Cys peroxiredoxin in a thermophilic cyanobacterium Thermosynechococcus elongatus BP-1. Biochem Biophys Res Commun 380: 520-524
学会発表
3月18日-3月21日 熊本で開催された第51回日本植物生理学会年会で研究発表
[口頭発表]
- 発表者：藤木友紀、西田生郎、大隅良典
題目：高等植物におけるAtg6-ホスファチジルイノシトール３キナーゼ複合体の生理機能 - 発表者：早川慶紀、Jun-Young Jin、関口陽、溝井順哉、藤木友紀、Youngsook Lee、西田生郎
題目：シロイヌナズナのCDP-コリン合成酵素欠損株における花のホメオティック変異とBクラス遺伝子のメチル化との関係
[ポスター発表]
- 発表者：Yanbo Yu、河合博光、川本真理、 溝井順哉、藤木友紀、西田生郎
題目：Effects of pect1-4 mutation on the lipid composition and the respiratory activity of isolated mitochondria - 発表者：河合博光、Yu Yanbo、栗原梓、川本真理、溝井順哉、藤木友紀、西田 生郎
題目：シロイヌナズナのCTP:ホスホリルエタノールアミンシチジリルトランスフェラーゼのミトコンドリアへの局在のしくみ - 発表者：山岡靖代Yunjung Choi、Yanbo Yu、溝井順哉、藤木友紀、Youngsook Lee、西田生郎
題目：シロイヌナズナの花粉発達過程におけるホスファチジルセリンの細胞内局在とその生理的意義 - 発表者：大鶴真寿美、岡崎久美子、藤木友紀、西田生郎
題目：ラン藻Synechocystis sp. PCC 6803におけるグリセロ脂質のsn-2位脂肪酸組成の改変が及ぼす光化学系タンパク質複合体構築への影響 - 発表者：池端修明、伊藤利章、段中瑞、藤木 友紀、藤川清三、西田生郎
題目：シロイヌナズナRSX1遺伝子の細胞内局在の解析 - 発表者：Azad Muhammad Abul Kalam、大西純一、是枝晋
題目：Isolation of Plolyubiquitin Gene Promoter from Mesembryanthemum crystallinum and Its Expression Analysis by Transient Assay （アイスプラントのポリユビキチン遺伝子プロモーター単離とパーティクルガンを用いた発現解析） - 発表者：遠藤雄治、佐久間輝明、大西純一、是枝晋
題目：シロイヌナズナのグリセロール-3-リン酸輸送体ホモログ破壊株の解析 - 発表者：仲本準，Saaimatul Huq，末岡啓吾，有坂文雄
演題：シアノバクテリアの二種類のGroEL（シャペロニン）：タンパク質の構造、活性、細胞機能
3月7日-3月9日 九州大学で開催された第4回日本ゲノム微生物学会年会で研究発表
- 発表者：山内優輝、石井愛、日原由香子
題目：シアノバクテリアにおけるAbrB型転写制御因子の機能解析
2月25日-2月27日 インドのVaranasiで開催された国際会議（International Symposium on Phycological Research）で招待講演
- 発表者：仲本 準
題目：Cyanobacterial diversity and molecular chaperones
12月9日-12月12日 パシフィコ横浜で開催された第32回日本分子生物学会年会で研究発表
- 発表者：小山 陽亮、滝元 宏治、小嶋 明日香、原 弘志、松本 幸次、太田 にじ
題目：Functional analysis of two secA genes in unicellular red alga Cyanidioschyzon merolae: one encoded in the nucleus and the other in the plastid genome. - 発表者：谷村 遊、神谷 雄介、橋本 理尋、松岡 聡、朝井 計、原 弘志、松本 幸次
題目：枯草菌細胞表層変化に伴うECFシグマ因子の活性化 - 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活性化に必須な、外膜リポタンパク質RcsFの活性化ドメインの解析 - 発表者：佐々木 優、内山 純爾、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：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二成分制御系を介したσSの蓄積機構の解析 - 発表者：末岡啓吾、仲本準
題目：Chaperone activity of an NADPH thioredoxin reductase C from the cyanobacterium Thermosynechococcus elongatus - 発表者：藤田健作、仲本準
題目：Cyanobacterial DnaK/DnaJ/GrpE chaperone system and its control by HtpG (Hsp90) - 発表者：藤木友紀、関藤孝之、柏尾慎治、大隅良典、柿沼喜己
題目：Functional characterization of Avt/LYAAT1-related vacuolar amino acid transporters in Arabidopsis
12月4日-12月5日 かずさDNA研究所にて、研究会「ラン藻の分子生物学2009」を企画開催
［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超分子複合酵素系
［一般講演］
- 発表者：仲本 準
題目：シアノバクテリアの環境適応と分子シャペロン - 発表者：日原由香子
題目：Synechocystis sp. PCC 6803の光化学系Ｉサブユニット遺伝子psaABプロモーター構造の再検討 - 発表者：西山佳孝
題目：光化学系IIの高温適応における脂肪酸合成の役割
［ポスター発表］
- 発表者：大鶴真寿美、岡崎久美子、藤木友紀、西田生郎
題目：グリセロ脂質のsn-2位脂肪酸の改変によるラン藻の光合成膜タンパク質複合体構築への影響 - 発表者：井上 修平、江島 加余子、Jens Appel、村田 紀夫、西山 佳孝
題目：光化学系IIの光阻害に対するα-トコフェロールの保護作用 - 発表者：江島加余子、小島幸治、西山佳孝
題目：光合成の強光応答における翻訳因子EF-Gの役割 - 発表者：末岡啓吾、仲本準
題目：NADPHチオレドキシンレダクターゼCの分子シャペロン活性
10月30日-11月1日 徳島市アスティとくしまで開催された日本生物物理学会第47回大会で研究発表
- 発表者：仲本準、藤田健作
題目： Cyanobacterial DnaK/DnaJ/GrpE system and the modulation of its refolding activity by HtpG（シアノバクテリアDnaK/DnaJ/GrpE系の確立とHtpGによるリフォールディング活性の調節）
10月21日-10月24日 神戸で開催された第82回日本生化学会大会のシンポジウムにて招待講演
- 発表者：高橋康弘
題目： 鉄硫黄クラスターの生合成を担うISC/SUFタンパク質の複合体構造から予想されるダイナミクス
10月6日-10月9日 札幌で開催された国際会議（The 4th international congress on stress responses in biology and medicine）で招待講演
- 発表者：仲本準
題目： Functional specialization of two different GroEL homologues in cyanobacteria
9月17日-9月20日 山形大学で開催された日本植物学会第７３回大会で研究発表
［植物学会賞受賞講演］
- 発表者：日原由香子
題目： シアノバクテリアの環境順化応答の分子生物学的解析
［一般講演］
- 発表者：小竹敬久、高場雅人、高田遼平、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： 高等植物の可溶性UDP-キシロース4-エピメラーゼの同定 - 発表者：Muhammad abul kalam Azad、森田邦男、北原英明、大西純一、是枝晋
題目：通性CAM植物アイスプラント・プラスチド型リン酸輸送体遺伝子ファミリーのプロモーター単離と比較
［ポスター発表］
- 発表者：河合博光、Yu Yanbo、川本真理、栗原梓、溝井順哉、西田生郎
題目：シロイヌナズナのCDP-エタノールアミン合成酵素PECT1のミトコンドリア局在の植物分子生理学的意義 - 発表者：池端修明、西田生郎
題目：シロイヌナズナrsx1変異体における糖転流の解析 - 発表者：大鶴真寿美、岡崎久美子、西田生郎
題目：グリセロ脂質のsn-2位脂肪酸の改変はラン藻の光合成膜タンパク質複合体構築に影響する - 発表者：藤木友紀、西田生郎、大隅良典
題目：シロイヌナズナの老化・種子形成とオートファジー
9月16日-9月18日 信州大学（松本キャンパス）で開催された日本遺伝学会第８１回大会で研究発表
- 発表者：梅川 満、宮川 宏義、柴 康弘、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のproline-rich regionのRcsシグナル伝達系制御における役割 - 発表者：近藤 大哲、宮川 宏義、松岡 聡、原 弘志、松本 幸次
題目：大腸菌外膜リポタンパク質RcsFのC末端領域がRcsリン酸リレーシグナル伝達系活性化に機能する - 発表者：奥津 裕文、近藤 大哲、松本 健二、宮川 広義、柴 康弘、松岡 聡、原 弘志、松本 幸次
題目：大腸菌Rcsリン酸リレー系の活性化に働く外膜リポタンパク質RcsFの内膜コンポーネントとの相互作用の解析 - 発表者：矢野 晃一、森 宏員、朝井 計
題目：Bacillus属細菌におけるECF σ因子の比較解析 - 発表者：井上 広海、朝井 計
題目：枯草菌のECF σ因子を介した環境ストレス応答機構の解析 - 発表者：鈴木 大資、井上 広海、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：伊藤 亮、福井 玲子、伊藤 寛人、志村 太輔、朝井 計
題目：枯草菌におけるRhamnogalacturonan分解に関わる遺伝子群の転写解析SP10ファージに対する枯草菌の感染防御機構 - 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：神谷 雄介、橋本 理尋、松岡 聡、原 弘志、松本 幸次
題目：枯草菌のジアシルグリセロールキナーゼはリポテイコ酸生合成に欠損があれば必須ではない
9月4日-9月5日 神戸市立神戸セミナーハウスで開催された2009年度グラム陽性菌ゲノム機能会議で研究発表
- 発表者：朝井 計
題目：枯草菌の細胞の形態・溶菌を制御する転写調節機構 - 発表者：原 弘志、神谷 雄介、石川 一輝、橋本 理尋、松岡 聡、松本 幸次
題目：枯草菌のリポテイコ酸生合成酵素欠損はジアシルグリセロールキナーゼの必須性を抑圧する - 発表者：千葉 美奈子、谷村 遊、松岡 聡、朝井 計、原 弘志、松本 幸次
題目：枯草菌糖脂質欠損株における形態異常の原因解明
8月30日-9月2日 米国ジョージア大学で開催された「5th International Conference on Iron-Sulfur Cluster Biogenesis and Regulation」で招待講演
- 発表者：髙橋康弘
題目： Structural Studies on the Fe-S Cluster-Bound Holo-form of IscU
7月4日 東京大学駒場キャンパスで開催された「ラン藻ゲノム研究交流会」で研究発表
- 発表者：西山佳孝
題目： 光合成と翻訳系を結ぶレドックス制御機構 - 発表者：日原由香子
題目： 転写因子cyAbrB - 発表者：仲本 準
題目： シアノバクテリアDnaK/DnaJ/GrpEシステム
6月17日 東京大学理学部生物学科の生物科学セミナーで招待講演
- 発表者：髙橋康弘
題目： 鉄硫黄蛋白質の生合成を担う超分子複合酵素系
6月13日-6月18日 米国カリフォルニア州サンディエゴで開催された第５回国際グラム陽性細菌会議・第１５回国際枯草菌会議」
（http://www.grampositiveconference.org/index.html）で研究発表
- 発表者：朝井計
題目： Study of transcriptional network for polysaccharide utilization operons induced by cellobiose in Bacillus subtilis - 発表者：矢野晃一
題目： Establishment of non-radioactive in vitro transcription system and comparative analysis of extracytoplasmic function σ factor σW among genus Bacillus - 発表者： イーリーメン
題目： Identification and analysis of nonA genes, which affect the propagation of Bacteriophage SP10 in Bacillus subtilis
6月11日-6月12日 KKRホテル熱海で開催された第６回２１世紀大腸菌研究会で研究発表
- 発表者：梅川満、宮川宏義、柴康弘、松岡聡、原弘志、松本幸次
題目： 大腸菌Rcsリン酸リレー系活性化における外膜リポタンパク質RcsFの作用機構解析
6月3日-6月7日 つくば国際会議場で開催された第５回日独二国間セミナー"From Photoreaction to Biomass: Phototrophs in Ecosystems and Biotechnology" で招待講演
- 発表者：西田生郎
題目： Effects of down-regulation of the plastidial pathway to glycerolipid synthesis in the development of photosynthetic functions in Arabidopsis thaliana - 発表者：日原由香子
題目： Transcriptional regulators working on environmental responses in cyanobacteria
5月29日-5月30日 東京大学（駒場キャンパス）で開催された第9回日本光合成研究会公開シンポジウム「植物の生産性を支える多様な側面」で研究発表
- 発表者：末岡啓吾、山崎映明、檜山哲夫、仲本準
題目： 酸化ストレスで誘導される、シアノバクテリアNADPH thioredoxin reductase C / 2-Cys peroxiredoxin複合体の生化学的解析
5月23日-5月28日 クロアチアのDubrovnikで開催された、分子シャペロンに関するEMBOカンフェレンス「The Biology of Molecular Chaperones: Cellular Protein Homeostasis in Disease and Aging」で研究発表
- 発表者：仲本準
題目： Stress response and chaperone function in cyanobacteria
5月23日-5月29日 スウェーデンのストックホルムで開催された日本学術振興会ストックホルム事務所主催のコロキウム、Green Chemistryで研究発表
- 発表者：小竹敬久
題目： Generation of nucleotide sugars for biomass formation in plants