研究業績 2019年度
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原著論文発表
- Tsumuraya Y, Ozeki E, Ooki Y, Yoshimi Y, Hashizume K, Kotake T (2019) Properties of arabinogalactan-proteins in European pear (Pyrus communis L.) fruits. Carbohydr Res 485: 107816
- 洋ナシのジュースに含まれるアラビノガラクタン-プロテイン（AGP）の糖鎖構造を明らかにした。AGPの糖鎖はβ-1,3-ガラクタンの主鎖とβ-1,6-ガラクタンの側鎖で構成されるが、この基本骨格はこれまでに糖鎖構造が明らかになっているダイコンやコムギのAGPと類似しており、洋ナシのAGPには、ガラクトース残基で17残基以上の長い側鎖があることが確認された。（植物糖鎖：小竹）
- Tanaka N, Yuda E, Fujishiro T, Hirabayashi K, Wada K, Takahashi Y (2019) Identification of IscU residues critical for de novo iron-sulfur cluster
assembly. Mol Microbiol 112: 1769-1783
- 鉄硫黄クラスター生合成系ISCマシナリーにおいて、クラスターを新規に形成する中核成分IscUの遺伝生化学的な研究の報告。系統的な変異導入と、二次的なサプレッサー変異、ならびに変異型タンパク質を組み合わせたin vitro解析を総合して、IscUのTyr3がIscSとの相互作用において重要な役割を担っていることを明らかにした。（分子統御：高橋康・藤城）
- Jimbo H, Izuhara T, Hihara Y, Hisabori T, Nishiyama Y (2019) Light-inducible expression of translation factor EF-Tu during acclimation
to strong light enhances the repair of photosystem II. Proc Natl Acad Sci
USA 116: 21268-21273
- 光合成生物は強光環境に順化すると、光合成の強光耐性を増大させる。本研究では、シアノバクテリアSynechocystis sp. PCC 6803が強光順化するとき、翻訳因子EF-Tuが増加していることを見出した。リボソームタンパク質や他の翻訳因子の量的変動は見られなかったため、タンパク質合成系ではEF-Tuが特異的に光誘導されていることがわかる。EF-Tuは酸化傷害を受けやすく、その酸化が光化学系IIの修復を阻害する要因にもなっているので、EF-Tuの光誘導は光化学系IIを保護する順化機構の一つだと考えられる。（環境応答：西山、遺伝子発現制御：日原）
- Shikata T, Takahashi F, Nishide H, Shigenobu S, Kamei Y, Sakamoto S, Yuasa
K, Nishiyama Y, Yamasaki Y, Uchiyama I (2019) RNA-seq analysis reveals genes related to photoreception, nutrient uptake,
and toxicity in a noxious red-tide raphidophyte Chattonella antiqua. Front Microbiol 10: 1764
- ラフィド藻Chattonella antiquaは、養殖魚を斃死させて甚大な漁業被害を招く有害赤潮形成藻類である。本研究では、その全mRNAのシーケンスを解読した。その中には、魚毒性との関係が示唆されているNADPH oxidaseのオーソログ遺伝子が7個、日周鉛直移動（遊泳運動）に関わることが推定される光受容体オーレオクロムやクリプトクロム、フォトリアーゼ、フィトクロムの遺伝子が複数存在していた。また、光合成や栄養塩吸収に関係する遺伝子も多数存在していた。（環境応答：西山）
- Takahashi H, Kusama Y, Li X, Takaichi S, Nishiyama Y (2019) Overexpression of orange carotenoid protein protects the repair of photosystem
II under strong light in Synechocystis sp. PCC 6803. Plant Cell Physiol 60: 365-375
- オレンジカロテノイドタンパク質（OCP）はフィコビリソームに結合して過剰な光エネルギーを熱に変えて放散する。シアノバクテリアSynechocystis sp. PCC 6803でOCPを過剰発現させると、強光下で一重項酸素の発生が抑制され、タンパク質合成および光化学系IIの修復が促進した。したがって、OCPは一重項酸素の発生を抑え、タンパク質合成の酸化傷害を防ぐことによって、光化学系IIの修復を保護していることが考えられる。（環境応答：西山・高橋拓）
- Maeda H, Murata K, Sakuma N, Takei S, Yamazaki A, Karim MR, Kawata M, Hirose
S, Kawagishi-Kobayashi M, Taniguchi Y, Suzuki S, Sekino K, Ohshima M, Kato
H, Yoshida H, Tozawa Y (2019) A rice gene that confers broad-spectrum resistance to β-triketone herbicides.
Science 365: 393-396
- 一部の稲品種が特定の除草剤処理により枯死する現象を契機として、共同研究グループとともに日本型イネからこの除草剤を不活性化する酵素をコードするHIS1遺伝子を発見した。生化学的・分子生物学的な実験手法により、HIS1タンパク質がこの除草剤を水酸化し、除草剤としての機能を失わせることで日本型イネが除草剤抵抗性となることを明らかにした。さらに、除草剤感受性の稲品種では、HIS1遺伝子が機能を失っていること、さらにはこの機能欠損型HIS1遺伝子が東南アジアの稲品種に由来することを突き止めた。（タンパク質科学：戸澤）
- Otsuka Y, Ishikawa T, Takahashi C, Masuda M (2019) A short peptide derived from the ZorO toxin functions as an effective antimicrobial.
Toxins 11: 392
- 細菌は自身の増殖を停止させるトキシンを持つ。本研究では、病原性大腸菌O157株がもつZorOトキシンの作用メカニズムの解明と抗菌ペプチドへの応用を目指した。まず、ZorOが大腸菌の内膜に局在して膜の脱分極と損傷を引き起こすこと、さらに活性酸素がZorOによる増殖阻害に関わることを明らかにした。次に、ZorOの活性に必須なアミノ酸として5アミノ酸（ALLRL）を同定した。この5アミノ酸からなるペプチドを化学合成して様々な細菌に添加したところ、黄色ブドウ球菌や枯草菌、病原性真菌のカンジダに対して抗菌活性を示した。この活性は細胞膜の損傷が原因であることも分かった。一方、本ペプチドは哺乳類細胞にはほとんど毒性を示さなかった。近年、薬剤耐性菌の蔓延が深刻な社会問題となり、その対策として新規抗菌薬の開発が急務になっている。このALLRLペプチドは新規抗菌薬のシーズとして期待される。（分子微生物学：大塚）
- Riediger M, Kadowaki T, Nagayama R, Georg J, Hihara Y*, Hess WR* (2019)
Biocomputational analyses and experimental validation identify the complex
regulon controlled by the redox-responsive transcription factor RpaB. iScience
15: 316-331 (*はcorresponding authors)
- 日原研に2016年2月～3月に滞在したMatzeと、頭脳循環プロジェクトによりHess研に2017年1月～12月に滞在した門脇君がco-first authors。フライブルク大学Hess教授との一連のRpaB関連共同研究の最新成果である。Hess研ではSynechocystis sp. PCC 6803ゲノム上の転写開始点マッピングデータに基づき、転写開始点近傍にRpaB結合配列であるHLR1配列を持つ遺伝子（RpaBがリプレッサーとして働くと予想）、および転写開始点の約50 bp上流にHLR1配列を持つ遺伝子（RpaBがアクチベーターとして働くと予想）150個ほどをピックアップした。これらの遺伝子が実際にRpaB標的であるかを検証する個別解析を日原研が担当した。本成果により、RpaBが従来考えられていた光合成タンパク質複合体のみならず、より広範な細胞機能を制御していることや、窒素代謝のマスター転写因子NtcAや鉄代謝のマスター転写因子FurAなどとともに複雑な制御ネットワークを構成していることが明らかになった。（遺伝子発現制御：日原）
- Tamura T, Endo H, Suzuki A, Sato Y, Kato K, Ohtani M, Yamaguchi M*, Demura
T* (2019) Affinity-based high-resolution analysis of DNA binding by VASCULAR-RELATED
NAC-DOMAIN7 via fluorescence correlation spectroscopy. Plant J 100: 298-313
(*はcorresponding authors)
- 本研究は、奈良先端大の卒業生である田村泰造博士が中心となって行った成果である。NACドメイン転写因子のVND1-7、およびNST1/3はそれぞれ二次細胞壁を形成する道管要素、および繊維細胞のマスター因子として機能する。トランスクリプトーム解析により、VND転写因子群、およびNST転写因子群は多くの共通するターゲット因子の発現を直接制御する一方で、お互いに異なるターゲット因子も存在することが明らかとなっている。本研究では、蛍光相関分光法（FCS）により、VND7のDNA結合配列を精密に分析した。その結果、18塩基中に4つのCTT/AAG配列から構成される最適結合配列を同定した。特に4つのコア塩基が重要であり、少なくとも３つのコア塩基が保存されていないと、VND7の結合能や転写活性が著しく低下することが明らかとなった。今後、他のVNDやNSTの結合配列を解析することで、それぞれの機能の相違を明らかにできると期待される。（植物環境科学：山口）
- Wang SM, Yamaguchi M, Grienberger E, Martone PT, Samuels AL, Mansfield SD (2019) The Class II KNOX genes KNAT3 and KNAT7 work cooperatively to influence secondary cell wall deposition and provide
mechanical support to Arabidopsis stem. Plant J 101: 293-309
- 本研究は、頭脳循環プログラムで派遣されたカナダブリテッシュコロンビア大学との共同研究の成果である。シロイヌナズナClass II KNOTTED1-like homeobox (KNOX2)ファミリーであるKNAT7は道管要素分化を制御することが知られていたものの、他のKNOX2ファミリーについては、二次細胞壁形成への関与については不明であった。そこで、knat7と他のKNOX2との二重変異体を作出したところ、knat3 knat7二重変異体では、道管要素だけでなく、繊維細胞の二次細胞壁形成が抑えられてしまい、花茎が自立できなくなることが明らかになった。このことから、KNAT3とKNAT7は協調的に二次細胞壁形成を制御することが明らかとなった。（植物環境科学：山口）
- Ishikawa Y, Miyagi A, Ishikawa T, Nagano M, Yamaguchi M, Hihara Y, Kaneko
Y and Kawai-Yamada M (2019) One of the NAD kinases, sll1415, is required for the glucose metabolism
of Synechocystis sp. PCC 6803. Plant J 98: 654-666
- NADキナーゼは生体内酸化還元反応において電子伝達物質であるNADPを合成する酵素である。シアノバクテリアSynechocystis sp. PCC 6803は２つのNADキナーゼ遺伝子を有するが、このうちの一つ（sll1415）を破壊した株は培地中の糖を栄養源として増殖できないことがわかった。この結果から、2種類のNADキナーゼが代謝系の中で異なった役割を有することが明らかとなった。（植物環境科学：川合、石川、山口、遺伝子発現制御：日原）
- Fujishiro T, Shimada Y, Nakamura R, Ooi M (2019) Structure of sirohydrochlorin ferrochelatase SirB: the last of the structures
of the class II chelatase family. Dalton Trans 48: 6083-6090
- 生物にとって重要な化合物群である環状テトラピロール型金属補因子の生合成酵素、II型キレターゼ類のうち唯一構造が不明であったシロヘム生合成酵素"SirB"の分子構造の決定に成功しました。また、SirBの基質選択性と分子構造との関連を、試験管内での生合成モデル反応により明らかとしました。本研究によって、環状テトラピロール型金属補因子と、それらを生合成するキレターゼ酵素の多様性と進化に関する分子科学的な議論・考察が可能となりました。（分子統御: 藤城）
単行本
- 石川寿樹、今井博之「セラミド研究の新展開～基礎から応用へ～」 食品科学新聞社 337頁、2019年6月発行
- 近年、食品や化粧品、さらに医療分野への利用が急速に拡大しているセラミドについて、基礎から応用まで幅広い分野から最新の話題を取り上げた概説書。総論編第７章「植物の関連脂質」を分担執筆した。（植物環境科学：石川）
- 仲本準 「分子シャペロン─タンパク質に生涯寄り添い介助するタンパク質─」 コロナ社 204頁、2019年8月発行
- 細胞のさまざまなタンパク質に付き添い，それらの機能を保証し，さらにはがんなどの多様な病気にも深く関わる分子シャペロンというタンパク質について，その発現調節，構造・機能，病気・創薬との関わりについて解説した入門書である。（代謝学：仲本）
- Nakamoto H, Akter T (2019) ‘Handbook of Plant and Crop Stress (植物及び作物ストレス・ハンドブック 第4版)’ CRC Press 950頁、2019年8月発行
- 20カ国100人以上の執筆者によるハンドブックで、植物（作物）の、高塩・乾燥・高温/低温・酸化・紫外線照射などにより引き起こされるストレス応答に関する基礎・応用研究をまとめたものです。私たちは、第18章（pp. 343-359）「Molecular chaperones and acquisition of thermotolerance in plants（分子シャペロンと植物の高温耐性の獲得）」を執筆しました。（代謝学：仲本）
学会発表
3月22日-25日 東京理科大学で開催された日本化学会第１００春季年会で研究発表
- 発表者：藤城貴史、大井美穂、高橋康弘
題目：通性嫌気性菌にみられる鉄-硫黄-酸素ハイブリッドクラスタータンパク質の性状解析 - 発表者：小川翔子、中村亮裕、小松茉里佳、引田理英、藤城貴史、高橋康弘
題目：鉄硫黄クラスター生合成系のPLP依存型酵素SufSのシクロセリンによる阻害機構の解明
2月19日-21日 名古屋ウインクあいちで開催された第93回日本細菌学会総会でポスター発表
- 発表者：大塚裕一、石川知弘、高橋知里、増田道明
題目：腸管出血性大腸菌O157株がもつZorOトキシンの作用機序の解明と抗菌ペプチドへの応用
1月 8日-10日 インドのマドラス（University of Madras）で開催された国際会議ISBBBA-2019で講演
- 発表者：仲本 準
題目：Molecular evolution and diversification of cyanobacterial molecular chaperones
12月3日-6日 福岡国際会議場・マリンメッセ福岡で開催された第42回日本分子生物学会年会で研究発表
- 発表者：Tahmina Akter、仲本 準
題目：シアノバクテリアSynechococcus elongatus のGroEL1とGroEL2の機能はお互いに異なる ［ワークショップ「細胞恒常性をつかさどるプロテオスタシス」にて口頭及びポスター発表］ - 発表者：大塚裕一、石川知弘、高橋知里、増田道明
題目：腸管出血性大腸菌O157株がもつZorOトキシンの作用機序の解明と抗菌ペプチドへの応用 ［ポスター発表］
11月29日-30日 かずさアカデミアホールで行われた藍藻の分子生物学2019で研究発表
- 発表者：日原由香子
題目：光合成関連遺伝子のレドックス制御機構に迫る［招待講演］ - 発表者：松本侑紀、板垣諒、日原由香子
題目：Synechocystis sp. PCC 6803における光合成関連複合体のアンチセンスRNAによる制御機構［ポスター発表］ - 発表者：加藤直喜、門脇太朗、日原由香子
題目：Synechocystis sp. PCC 6803における転写因子RpaBの活性制御機構の解明［ポスター発表］
11月19日-22日 オーストラリア・キャンベラで開催された8th Asian-Oceanian Symposium on Plant Lipids (ASLP2019) でポスター発表し、優秀発表賞を受賞
- 発表者：Ishikawa T, Kawai-Yamada M
題目：A seed-specific glycosyl head of sphingolipids is associated with regulation of seed size in Arabidopsis
11月9日 立教大学池袋キャンパスで行われた第18回微生物研究会「微生物研究の新しい潮流」でポスター発表
- 発表者：高田香介、大塚裕一
題目：トキシン－アンチトキシン系が溶原ファージの生活環に与える影響 - 発表者：河野誠也、 鈴木智也、多田峻佑、大塚裕一
題目：大腸菌O157株がもつトキシン－アンチトキシン系ZorO-OrzOの発現メカニズムと生物学的役割の解明 - 発表者：須賀晶代、 川口真里奈、米崎哲朗、大塚裕一
題目：T4ファージの吸着に関わるOmpC認識機構の解明 - 発表者：佐藤友香，石川凌，松岡聡，仲本準
題目：Synechococcus elongatus PCC7942におけるHtpGとDnaJ2のin vivo及びin vitro相互作用解析 - 発表者：Akter Tahmina, Hitoshi Nakamoto
題目：Effect of different pH levels on chaperonin functions of cyanobacterial GroELs
10月26日-27日 静岡県伊東市 山喜旅館で開催された第13回ゲノム微生物学会若手の会で口頭発表
- 発表者：高橋朋子i
題目：細胞内ウイルスセンサーLGP2はmicroRNAを介して遺伝子発現ネットワークを制御する
9月21日-23日 名古屋大学で開催された錯体化学会第69 回討論会で口頭発表
- 発表者：Takashi Fujishiro, Daichi Yamanouchi, Yuuki Kamioka, Yasuhiro Takahashi
題目：A biologically unusual [4Fe-4S] cluster coordination found in a cysteine-degradating enzyme
9月18日-20日 パシフィコ横浜で開催された第92回日本生化学会大会で研究発表
- 発表者：中村亮裕、小松茉里佳、小川翔子、國近航平、藤城貴史、高橋康弘
題目：2つの異なるグループに属するシステインデスルフラーゼに対する阻害剤の作用機構の解析［口頭とポスター発表］ 若手優秀発表賞受賞 - 発表者：田中尚志、佐藤紗希子、松嶋夢叶、金澤美秋、藤城貴史、和田啓、高橋康弘
題目：鉄硫黄クラスターの生合成を担うIscUは ordered/disordered状態を遷移する必要がある［ポスター発表］ - 発表者：國近航平、藤城貴史、山川誠、和田啓、高橋康弘
題目：特殊な環境に生育する微生物由来の鉄硫黄クラスター生合成系の試験管内再構成の試み［ポスター発表］ - 発表者：藤城貴史、寺畑拓也、島田侑希乃、高橋康弘
題目：鉄硫黄クラスター生合成SUF-likeマシナリーにおける亜鉛依存型硫黄運搬タンパク質 SufUの構造と機能［ポスター発表］
9月 7日- 8日 京都府立大学で行われた第37回日本植物細胞分子生物学会で奨励賞を受賞し講演
- 発表者：石川寿樹
題目：植物固有なスフィンゴ脂質機能の解明と代謝改変研究
8月11日-16日 スイスで開催された19th International Conference on Biological Inorganic Chemistry (ICBIC-19)でポスター発表
- 発表者：Takashi Fujishiro, Yukino Shimada, Ryosuke Nakamura, Miho Ooi
題目：Structure-function relationship of sirohydrochlorin ferrochelatase SirB - 発表者：Ryosuke Nakamura, Takashi Fujishiro, Yasuhiro Takahashi
題目：X-ray crystallographic snapshots of catalytic intermediates of cysteine desulfurases
6月23日-28日 ロシアのサンクトペテルブルクで開催された第10回光合成・水素エネルギー国際会議（10th International Meeting ‘Photosynthesis and Hydrogen Energy Research for Sustainability-2019）で講演
- 発表者：仲本 準
題目：Novel molecular chaperones in cyanobacteria: groEL and clpB paralogs
6月22日 東京工業大学すずかけ台キャンパスで開催された2019年度日本生化学会関東支部例会で研究発表
- 発表者：中村 亮裕、藤城 貴史、高橋 康弘
題目：鉄硫黄クラスター生合成系における硫黄供給酵素のシステイン脱硫反応機構 [口頭＋ポスター発表]