Profile Information

Affiliation
Tohoku University Graduate School of Engineering Department of Biomolecular Engineering Applied Life Chemistry Associate Professor
Degree
博士(理学)(University of Tsukuba)

J-GLOBAL ID
200901061318499680

External link

Research Interests

  3

Papers

  67

Misc.

  50

Books and Other Publications

  8

Presentations

  63

Research Projects

  19

Industrial Property Rights

  33

Other

  10
  • 6 2016 - 6 2016
    本技術開発で 、研究開発項目1「植物 生産性制御に係る共通基盤技術開発」(代謝系遺伝 子発現制御技術)において、複数 組換え遺伝子を含む長鎖DNAを遺伝子導入し、それら 遺 伝子群を植物内で安定に発現させる技術を確立し、さらに、そ 遺伝子導入領域を「ゲノム編集 ステーション」として活用できる国産 共通基盤技術を確立する。遺伝子組換え作物を実用化す る際 深刻な問題として、時間あるい 世代が進むにつれて導入した遺伝子発現が不安定化す る現象が頻繁にみられることがよく知られている。商品化に際して 、多数 遺伝子組換え系統 を作製し、それらを長期間にわたって検査し、安定な系統を選抜する必要があるために、時間が かかり、かつ、膨大な開発コストがかかることが主にネガティブな要因となっている。組換え遺伝 子発現 不安定化 、遺伝子導入部位で クロマチン構 エピジェネティックな修飾変化に 起因すると推定されているが、未だに不安定化を防ぐ方法 確立されていない。また、従来 遺 伝子組換え作物において 、単独あるい 数種類 遺伝子を組換えることに重点が置かれてい たが、合成生物学 世界的な急展開を考えれ 、代謝経路 全体を遺伝子導入するなど、数 十 遺伝子セットを遺伝子導入し、安定的に発現させる新たな技術 需要が高まっている。さら に、開発した遺伝子組換え系統を、次 ニーズに応じて、最小限 時間とコストで改変できること を可能とするために、「ゲノム編集ステーション」 機能を持たせた染色体領域 開発も急務であ る。本研究開発で 、染色体工学 専門家が中心となり、ゲノム解析、植物代謝制御、オミクス 解析 専門家が協力して、独自 発想を基に国産 新規ゲノム編集関連技術開発に取り組む。 また、イソプレノイド生合成経路遺伝子群をこ 「ゲノム編集ステーション」へ組込み、代謝系遺 伝子発現制御技術 開発に取り組む。
  • 7 2008 - 7 2008
    植物イソプレノイドは自身の生理機能調節のみならず、それを摂取する動物にとっても非常に重要である。イソプレノイドはイソペンテニル二リン酸(IPP)が連続的に縮重合した構造を基本骨格とする。植物細胞内には、細胞質中のメバロン酸経路と色素体中の非メバロン酸経路(MEP経路)という2つのIPP生合成経路が存在する。これらの生合成経路の酵素の発現は厳密に制御されているが、その詳細な機構は不明な点が多い。本研究では、シロイヌナズナにおけるMEP経路について、主に転写レベルにおける発現制御因子の解明を目的とする。 候補となる転写因子を選別するため、AtGeneExpressのアレイデータを元に、MEP経路の酵素遺伝子と発現パターンに相関性がある転写制御因子を選別した。MEP経路の各酵素遺伝子は光周期で発現変動を示すことから、そのパターンと同様な発現変動を示す転写因子を解析候補として絞り込み、それらの遺伝子挿入変異体におけるMEP経路遺伝子の発現を解析した。その結果、zinc finger型転写因子変異体において、MEP経路の律速酵素遺伝子の有意な発現上昇がみられ、それに対応したカロテノイド及びクロロフィルの蓄積量の上昇がみられた。また、別のzinc finger型転写因子変異体では、MEP経路の律速酵素遺伝子の発現抑制と代謝物の蓄積量の減少がみられた。これらによるMEP経路の制御機構が予想される。
  • 10 2007 - 10 2007
    本計画においては、天然ゴム生合成に関与する酵素の遺伝子を高発現させたパラゴムノキ、あるいは、アレルゲンタンパク質の発現を抑制したパラゴムノキの作出を目指し、申請者らが確立したパラゴムノキ培養細胞系に対する高効率な遺伝子導入方法を開発することを目的とする。同時に、より時空間的に高効率な遺伝子発現制御を実現するための、遺伝子発現プロモーターの開発を行う。
  • 5 2007 - 5 2007
    イソフラボンはダイズをはじめとするマメ科植物に多量に含まれ、高等植物中において抗酸化作用や紫外線防御機能など様々な生理活性を示すが、とりわけ重要な機能としては、窒素固定のための微生物共生におけるシグナル分子としての役割と、植物病原菌感染に対する抗菌物質(ファイトアレキシン)としての役割があげられる。一方で、イソフラボンはそれを摂取する動物の体内で代謝されることによりエストロゲン様の作用を示すことや、乳癌や前立腺癌、循環器系疾患に対し効果的な予防治療薬となり得ることから、近年、ダイズ食品消費量の特に多い我が国のみならず世界的に注目が高まっている。植物細胞内で生合成されたイソフラボンのほとんどは直ちに配糖化およびアシル化の修飾を受け、溶解度の高い配糖体として液胞内に蓄積されることが従来から知られていた。一方、これまでに明らかになっているイソフラボンの生理機能は主に修飾を受けていないアグリコン型で最も強く発現される。貯蔵形態である修飾型イソフラボンを脱修飾することによるイソフラボンアグリコンの迅速な放出は、植物-微生物相互作用において有効な代謝戦略であると考えられるがその詳細はほとんど明らかにされていなかった。そこで本研究では、脱修飾過程に関るイソフラボン特異的β-グルコシダーゼを過剰発現あるいはノックダウンさせた形質転換ダイズを用いた分子生物学的解析により、根粒菌共生過程初期におけるシグナル伝達物質放出、および植物病原菌に対する防御応答におけるファイトアレキシン放出における脱修飾酵素を介したイソフラボン代謝制御機構を解明することを目標とする。 本研究の成果を応用することで、ダイズにおけるイソフラボンアグリコンの放出量を効果的に制御することが可能となる。イソフラボンシグナルの増大によるダイズ-根粒菌間の共生の促進は、窒素固定能の増強とそれに伴う収量増大へつながる。これは、化石燃料を消費して製造される窒素肥料と比較して環境への負担がはるかに少ない。また、イソフラボン骨格のファイトアレキシンの生物工学的応用は病虫害に対する防御機構改変に非常に有効である。さらに、イソフラボンの代謝工学は機能性食品高生産という観点からも、アジア諸国の中でも特にダイズ食品の消費量の多い我が国にとって、重要度の高い研究課題であると考える。
  • 4 2007 - 4 2007
    植物に含まれるイソプレノイドは最も多様性に富む天然有機化合物群であり、その大部分が植物個体の維持だけでなく、それを補食する動物にとっても不可欠である。イソプレノイドのなかでも、ポリプレノールやドリコール、天然ゴムに代表されるZ,E-混合型ポリイソプレノイドについては、その生理的意義が不明であった。我々はZ,E-混合型ポリイソプレノイドの生理機能解明を目的として、その基本骨格生合成を触媒するシス型プレニル鎖延長酵素(CPT)の機能解析を行ってきた。これまでの研究により、シロイヌナズナCPT相同遺伝子の1つであるAtCPT5は、炭素数30-35のポリイソプレノイドを合成する、全く新奇な生成物鎖長特性を示す酵素をコードしており、また低温や浸透圧ストレス下でその遺伝子発現が誘導されることが明らかになった。本発表では、AtCPT5およびその反応生成物のストレス応答における関与を解明するため、AtCPT5過剰発現型形質転換シロイヌナズナを用いてストレス耐性試験を行った結果を報告する。 CaMV35SプロモーターにAtCPT5を連結したコンストラクトをシロイヌナズナに導入し、遺伝子の発現レベル及びCPTの活性レベルの異なる複数の形質転換ラインを獲得した。これらの形質転換体はAtCPT5の発現レベルの増加に伴って根の伸長が抑制される表現型を示した。ストレス耐性は、低温、塩、マンニトール(高浸透圧)の各ストレス条件下及びABA処理における根の伸長について評価した。その結果、過剰発現体は特にマンニトールによる浸透圧ストレスに対して耐性を示すことが明らかになった。これらのことから、Z,E-混合型ポリイソプレノイドがストレス応答に重要な役割を果たしていることが世界で初めて示され、それと同時に、CPTの発現制御によるストレス耐性植物の作出への可能性を見出すことが出来た。この結果は、産業的に有用な天然ゴム研究への応用に対する大きな足がかりとなった。