2026/03/11 更新

写真a

シモジマ ミエ
下嶋 美恵
SHIMOJIMA MIE
所属
生命理工学院 准教授
職名
准教授
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News & Media

学位

  • 博士(理学)

研究分野

  • ライフサイエンス / 植物分子、生理科学

経歴

  • 東京工業大学 生命理工学院 准教授

    2016年 - 現在

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  • 東京工業大学 大学院生命理工学研究科 准教授

    2015年 - 2016年

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所属学協会

論文

  • SENSITIVE TO FREEZING2 is crucial for growth of Marchantia polymorpha under acidic conditions 査読

    Shinsuke Shimizu, Koichi Hori, Kimitsune Ishizaki, Hiroyuki Ohta, Mie Shimojima

    Journal of Plant Research   137 ( 6 )   1115 - 1126   2024年8月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    Abstract

    Land plants have evolved many systems to adapt to a wide range of environmental stresses. In seed plants, oligogalactolipid synthesis is involved in tolerance to freezing and dehydration, but it has not been analyzed in non-vascular plants. Here we analyzed trigalactosyldiacylglycerol (TGDG) synthesis in Marchantia polymorpha. TGDG is synthesized by galactolipid: galactolipid galactosyltransferase [GGGT; SENSITIVE TO FREEZING2 (SFR2) in Arabidopsis]. We analyzed the subcellular localization and GGGT activity of two M. polymorpha SFR2 homologs (MpGGGT1 and MpGGGT2, each as a GFP-fusion protein) using a transient expression system in Nicotiana benthamiana leaves and found that MpGGGT1-GFP localized in the chloroplast envelope membrane. We produced mutants Mpgggt1 and Mpgggt2 and found that TGDG did not accumulate in Mpgggt1 upon treatment of the thallus with acetic acid. Moreover, growth of Mpgggt1 mutants was impaired by acetic acid treatment. Microscopy revealed that the acetic acid treatment of M. polymorpha plants damaged intracellular membranes. The fact that the effect was similar for wild-type and Mpgggt1 plants suggested that MpGGGT has a role in recovery from damage. These results indicate that MpGGGT plays a crucial role in M. polymorpha growth under conditions of acid stress, which may have been encountered during the ancient terrestrial colonization of plants.

    DOI: 10.1007/s10265-024-01564-x

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    その他リンク: https://link.springer.com/article/10.1007/s10265-024-01564-x/fulltext.html

  • An ABCB transporter regulates anisotropic cell expansion via cuticle deposition in the moss Physcomitrium patens. 査読 国際誌

    Liechi Zhang, Yuko Sasaki-Sekimoto, Ken Kosetsu, Tsuyoshi Aoyama, Takashi Murata, Yukiko Kabeya, Yoshikatsu Sato, Shizuka Koshimizu, Mie Shimojima, Hiroyuki Ohta, Mitsuyasu Hasebe, Masaki Ishikawa

    The New phytologist   241 ( 2 )   665 - 675   2023年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Anisotropic cell expansion is crucial for the morphogenesis of land plants, as cell migration is restricted by the rigid cell wall. The anisotropy of cell expansion is regulated by mechanisms acting on the deposition or modification of cell wall polysaccharides. Besides the polysaccharide components in the cell wall, a layer of hydrophobic cuticle covers the outer cell wall and is subjected to tensile stress that mechanically restricts cell expansion. However, the molecular machinery that deposits cuticle materials in the appropriate spatiotemporal manner to accommodate cell and tissue expansion remains elusive. Here, we report that PpABCB14, an ATP-binding cassette transporter in the moss Physcomitrium patens, regulates the anisotropy of cell expansion. PpABCB14 localized to expanding regions of leaf cells. Deletion of PpABCB14 resulted in impaired anisotropic cell expansion. Unexpectedly, the cuticle proper was reduced in the mutants, and the cuticular lipid components decreased. Moreover, induced PpABCB14 expression resulted in deformed leaf cells with increased cuticle lipid accumulation on the cell surface. Taken together, PpABCB14 regulates the anisotropy of cell expansion via cuticle deposition, revealing a regulatory mechanism for cell expansion in addition to the mechanisms acting on cell wall polysaccharides.

    DOI: 10.1111/nph.19337

    PubMed

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  • Phosphatidic acid phosphohydrolase modulates glycerolipid synthesis in Marchantia polymorpha and is crucial for growth under both nutrient-replete and -deficient conditions 査読

    Misao Shimojo, Masashi Nakamura, Ginga Kitaura, Yuta Ihara, Shinsuke Shimizu, Koichi Hori, Masako Iwai, Hiroyuki Ohta, Kimitsune Ishizaki, Mie Shimojima

    Planta   258 ( 5 )   92   2023年10月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    Abstract

    Main conclusion

    The phosphatidic acid phosphohydrolase of Marchantia polymorpha modulates plastid glycolipid synthesis through the ER pathway and is essential for normal plant development regardless of nutrient availability.

    Abstract

    Membrane lipid remodeling is one of the strategies plant cells use to secure inorganic phosphate (Pi) for plant growth, but many aspects of the molecular mechanism and its regulation remain unclear. Here we analyzed membrane lipid remodeling using a non-vascular plant, Marchantia polymorpha. The lipid composition and fatty acid profile during Pi starvation in M. polymorpha revealed a decrease in phospholipids and an increase in both galactolipids and betaine lipids. In Arabidopsis thaliana, phosphatidic acid phosphohydrolase (PAH) is involved in phospholipid degradation and is crucial for tolerance to both Pi and nitrogen starvation. We produced two M. polymorpha PAH (MpPAH) knockout mutants (Mppah-1 and Mppah-2) and found that, unlike Arabidopsis mutants, Mppah impaired plant growth with shorter rhizoids compared with wild-type plants even under nutrient-replete conditions. Mutation of MpPAH did not significantly affect the mole percent of each glycerolipid among total membrane glycerolipids from whole plants under both Pi-replete and Pi-deficient conditions. However, the fatty acid composition of monogalactosyldiacylglycerol indicated that the amount of plastid glycolipids produced through the endoplasmic reticulum pathway was suppressed in Mppah mutants. Phospholipids accumulated in the mutants under N starvation. These results reveal that MpPAH modulates plastid glycolipid synthesis through the endoplasmic reticulum pathway more so than what has been observed for Arabidopsis PAH; moreover, unlike Arabidopsis, MpPAH is crucial for M. polymorpha growth regardless of nutrient availability.

    DOI: 10.1007/s00425-023-04247-4

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    その他リンク: https://link.springer.com/article/10.1007/s00425-023-04247-4/fulltext.html

  • Cis-regulatory elements and transcription factors related to auxin signaling in the streptophyte algae Klebsormidium nitens 査読

    Noriaki Tounosu, Kanami Sesoko, Koichi Hori, Mie Shimojima, Hiroyuki Ohta

    Scientific Reports   13 ( 1 )   9635   2023年6月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    Abstract

    The phytohormone auxin affects numerous processes in land plants. The central auxin signaling machinery, called the nuclear auxin pathway, is mediated by its pivotal receptor named TRANSPORT INHIBITOR RESPONSE 1/AUXIN SIGNALING F-BOX (TIR1/AFB). The nuclear auxin pathway is widely conserved in land plants, but auxin also accumulates in various algae. Although auxin affects the growth of several algae, the components that mediate auxin signaling have not been identified. We previously reported that exogenous auxin suppresses cell proliferation in the Klebsormidium nitens that is a member of streptophyte algae, a paraphyletic group sharing the common ancestor with land plants. Although K. nitens lacks TIR1/AFB, auxin affects the expression of numerous genes. Thus, elucidation of the mechanism of auxin-inducible gene expression in K. nitens would provide important insights into the evolution of auxin signaling. Here, we show that some motifs are enriched in the promoter sequences of auxin-inducible genes in K. nitens. We also found that the transcription factor KnRAV activates several auxin-inducible genes and directly binds the promoter of KnLBD1, a representative auxin-inducible gene. We propose that KnRAV has the potential to regulate auxin-responsive gene expression in K. nitens.

    DOI: 10.1038/s41598-023-36500-x

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    その他リンク: https://www.nature.com/articles/s41598-023-36500-x

  • Recycling of the major thylakoid lipid MGDG and its role in lipid homeostasis in Chlamydomonas reinhardtii 査読

    Masako Iwai, Yui Yamada-Oshima, Kota Asami, Takashi Kanamori, Hideya Yuasa, Mie Shimojima, Hiroyuki Ohta

    Plant Physiology   187 ( 3 )   1341 - 1356   2021年7月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Oxford University Press (OUP)  

    Abstract

    Monogalactosyldiacylglycerol (MGDG), the most abundant lipid in thylakoid membranes, is involved in photosynthesis and chloroplast development. MGDG lipase has an important role in lipid remodeling in Chlamydomonas reinhardtii. However, the process related to turnover of the lysogalactolipid that results from MGDG degradation, monogalactosylmonoacylglycerol (MGMG), remains to be clarified. Here we identified a homolog of Arabidopsis thaliana lysophosphatidylcholine acyltransferase (LPCAT) and characterized two independent knockdown (KD) alleles in C. reinhardtii. The enzyme designated as C. reinhardtiiLysolipid Acyltransferase 1 (CrLAT1) has a conserved membrane-bound O-acyl transferase domain. LPCAT from Arabidopsis has a key role in deacylation of phosphatidylcholine (PC). Chlamydomonas reinhardtii, however, lacks PC, and thus we hypothesized that CrLAT1 has some other important function in major lipid flow in this organism. In the CrLAT1 KD mutants, the amount of MGMG was increased, but triacylglycerols (TAGs) were decreased. The proportion of more saturated 18:1 (9) MGDG was lower in the KD mutants than in their parental strain, CC-4533. In contrast, the proportion of MGMG has decreased in the CrLAT1 overexpression (OE) mutants, and the proportion of 18:1 (9) MGDG was higher in the OE mutants than in the empty vector control cells. Thus, CrLAT1 is involved in the recycling of MGDG in the chloroplast and maintains lipid homeostasis in C. reinhardtii.

    DOI: 10.1093/plphys/kiab340

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    その他リンク: http://academic.oup.com/plphys/article-pdf/187/3/1341/41073618/kiab340.pdf

  • Plant and algal galactolipids: Their function, biosynthesis and evolution

    Mie Shimojima, Hiroyuki Ohta

    Advances in Botanical Research   2021年

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    記述言語:英語   掲載種別:論文集(書籍)内論文   出版者・発行元:Academic Press Inc.  

    DOI: 10.1016/bs.abr.2021.09.007

    Scopus

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  • RCB-mediated chlorophagy caused by oversupply of nitrogen suppresses phosphate-starvation stress in plants 査読

    Yushi Yoshitake, Sakuya Nakamura, Daiki Shinozaki, Masanori Izumi, Kohki Yoshimoto, Hiroyuki Ohta, Mie Shimojima

    Plant Physiology   185 ( 2 )   318 - 330   2020年12月

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    担当区分:責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Oxford University Press (OUP)  

    <title>Abstract</title>
    Inorganic phosphate (Pi) and nitrogen (N) are essential nutrients for plant growth. We found that a five-fold oversupply of nitrate rescues Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) plants from Pi-starvation stress. Analyses of transgenic plants that overexpressed GFP-AUTOPHAGY8 showed that an oversupply of nitrate induced autophagy flux under Pi-depleted conditions. Expression of DIN6 and DIN10, the carbon (C) starvation-responsive genes, was upregulated when nitrate was oversupplied under Pi starvation, which suggested that the plants recognized the oversupply of nitrate as C starvation stress because of the reduction in the C/N ratio. Indeed, formation of Rubisco-containing bodies (RCBs), which contain chloroplast stroma and are induced by C starvation, was enhanced when nitrate was oversupplied under Pi starvation. Moreover, autophagy-deficient mutants did not release Pi (unlike wild-type plants), exhibited no RCB accumulation inside vacuoles, and were hypersensitive to Pi starvation, indicating that RCB-mediated chlorophagy is involved in Pi starvation tolerance. Thus, our results showed that the Arabidopsis response to Pi starvation is closely linked with N and C availability and that autophagy is a key factor that controls plant growth under Pi starvation.

    DOI: 10.1093/plphys/kiaa030

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  • Complete Replacement of the Galactolipid Biosynthesis Pathway with a Plant-Type Pathway in the Cyanobacterium Synechococcus elongatus PCC 7942 査読

    Egi Tritya Apdila, Shukumi Inoue, Mie Shimojima, Koichiro Awai

    Plant and Cell Physiology   61 ( 9 )   1661 - 1668   2020年9月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Oxford University Press (OUP)  

    <title>Abstract</title>
    Monogalactosyldiacylglycerol (MGDG) and digalactosyldiacylglycerol (DGDG) are the major components of thylakoid membranes and well-conserved from cyanobacteria to chloroplasts. However, cyanobacteria and chloroplasts synthesize these galactolipids using different pathways and enzymes, but they are believed to share a common ancestor. This fact implies that there was a replacement of the cyanobacterial galactolipid biosynthesis pathway during the evolution of a chloroplast. In this study, we first replaced the cyanobacterial MGDG biosynthesis pathway in a model cyanobacterium, Synechococcus elongatus PCC 7942, with the corresponding plant-type pathway. No obvious phenotype was observed under the optimum growth condition, and the content of membrane lipids was not largely altered in the transformants. We next replaced the cyanobacterial DGDG biosynthesis pathway with the corresponding plant-type pathway using the strain described above and isolated the strain harboring the replaced plant-type pathway instead of the whole galactolipid biosynthesis pathway. This transformant, SeGPT, can grow photoautotrophically, indicating that cyanobacterial galactolipid biosynthesis pathways can be functionally complemented by the corresponding plant-type pathways and that the lipid products MGDG and DGDG, and not biosynthesis pathways, are important. While SeGPT does not show strong growth retardation, the strain has low cellular chlorophyll content but it retained a similar oxygen evolution rate per chlorophyll content compared with the wild type. An increase in total membrane lipid content was observed in SeGPT, which was caused by a significant increase in DGDG content. SeGPT accumulated carotenoids from the xanthophyll groups. These results suggest that cyanobacteria have the capacity to accept other pathways to synthesize essential components of thylakoid membranes.

    DOI: 10.1093/pcp/pcaa090

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    その他リンク: http://academic.oup.com/pcp/article-pdf/61/9/1661/33785187/pcaa090.pdf

  • MYB‐like transcription factor NoPSR1 is crucial for membrane lipid remodeling under phosphate starvation in the oleaginous microalga Nannochloropsis oceanica 査読 国際誌

    Hiroki Murakami, Natsue Kakutani, Yunato Kuroyanagi, Masako Iwai, Koichi Hori, Mie Shimojima, Hiroyuki Ohta

    FEBS Letters   594 ( 20 )   3384 - 3394   2020年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Wiley  

    Membrane lipid remodeling under phosphate (Pi) limitation, a process that replaces structural membrane phospholipids with nonphosphorus lipids, is a widely observed adaptive response in plants and algae. Here, we identified the transcription factor phosphorus starvation response 1 (NoPSR1) as an indispensable player for regulating membrane lipid conversion during Pi starvation in the microalga Nannochloropsis oceanica. Knocking out NoPSR1 scarcely perturbed membrane lipid composition under Pi-sufficient conditions but significantly impaired dynamic alteration in membrane lipids during Pi starvation. In contrast, the absence of NoPSR1 led to no obvious change in cell proliferation or storage lipid accumulation under either nutrient-sufficient or Pi-deficient conditions. Our results demonstrate a key factor controlling the membrane lipid profile during the Pi starvation response in N. oceanica.

    DOI: 10.1002/1873-3468.13902

    PubMed

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    その他リンク: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full-xml/10.1002/1873-3468.13902

  • Relationship Between Glycerolipids and Photosynthetic Components During Recovery of Thylakoid Membranes From Nitrogen Starvation-Induced Attenuation in Synechocystis sp. PCC 6803 査読 国際誌

    Koichi Kobayashi, Yuka Osawa, Akiko Yoshihara, Mie Shimojima, Koichiro Awai

    Frontiers in Plant Science   11   432 - 432   2020年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Frontiers Media SA  

    Thylakoid membranes, the site of photochemical and electron transport reactions of oxygenic photosynthesis, are composed of a myriad of proteins, cofactors including pigments, and glycerolipids. In the non-diazotrophic cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803, the size and function of thylakoid membranes are reduced under nitrogen (N) starvation but are quickly recovered after N addition to the starved cells. To understand how the functionality of thylakoid membranes is adjusted in response to N status in Synechocystis sp. PCC 6803, we examined changes in thylakoid components and the photosynthetic activity during the N starvation and recovery processes. In N-starved cells, phycobilisome content, photosystem II protein levels and the photosynthetic activity substantially decreased as compared with those in N-sufficient cells. Although the content of chlorophyll (Chl) a, total protein and total glycerolipid also decreased under the N-starved condition based on OD730 reflecting cell density, when based on culture volume, the Chl a and total protein content remained almost constant and total glycerolipid content even increased during N starvation, suggesting that cellular levels of these components decrease under the N-starved condition mainly through dilution due to cell growth. With N addition, the photosynthetic activity quickly recovered, followed by full restoration of photosynthetic pigment and protein levels. The content of phosphatidylglycerol (PG), an essential lipid constituent of both photosystems, increased faster than that of Chl a, whereas the content of glycolipids, the main constituents of the thylakoid lipid bilayer, gradually recovered after N addition. The data indicate differential regulation of PG and glycolipids during the construction of the photosynthetic machinery and regeneration of thylakoid membranes. Of note, addition of PG to the growth medium slightly accelerated the Chl a accumulation in wild-type cells during the recovery process. Because PG is required for the biosynthesis of Chl a and the formation of functional photosystem complexes, rapid PG biosynthesis in response to N acquisition may be required for the rapid formation of the photosynthetic machinery during thylakoid regeneration.

    DOI: 10.3389/fpls.2020.00432

    PubMed

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  • Lipid remodeling regulator 1 ( LRL 1) is differently involved in the phosphorus‐depletion response from PSR 1 in Chlamydomonas reinhardtii 査読

    Nur A. Hidayati, Yui Yamada‐Oshima, Masako Iwai, Takashi Yamano, Masataka Kajikawa, Nozomu Sakurai, Kunihiro Suda, Kanami Sesoko, Koichi Hori, Takeshi Obayashi, Mie Shimojima, Hideya Fukuzawa, Hiroyuki Ohta

    The Plant Journal   100 ( 3 )   610 - 626   2019年11月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Wiley  

    DOI: 10.1111/tpj.14473

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    その他リンク: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full-xml/10.1111/tpj.14473

  • Lipid remodeling under acidic conditions and its interplay with low Pi stress in Arabidopsis 査読

    Masato Murakawa, Hiroyuki Ohta, Mie Shimojima

    Plant Molecular Biology   101 ( 1-2 )   81 - 93   2019年9月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    DOI: 10.1007/s11103-019-00891-1

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    その他リンク: http://link.springer.com/article/10.1007/s11103-019-00891-1/fulltext.html

  • Autophagy-Mediated Regulation of Lipid Metabolism and Its Impact on the Growth in Algae and Seed Plants 査読

    Yushi Yoshitake, Hiroyuki Ohta, Mie Shimojima

    Frontiers in Plant Science   10   709   2019年6月

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    担当区分:責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Frontiers Media SA  

    DOI: 10.3389/fpls.2019.00709

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  • Changes of aliphatic C-H bonds in cyanobacteria during experimental thermal maturation in the presence or absence of silica as evaluated by FTIR microspectroscopy 査読 国際誌

    Motoko Igisu, Tadashi Yokoyama, Yuichiro Ueno, Satoru Nakashima, Mie Shimojima, Hiroyuki Ohta, Shigenori Maruyama

    Geobiology   16 ( 4 )   412 - 428   2018年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Wiley  

    Aliphatic C-H bonds are one of the major organic signatures detected in Proterozoic organic microfossils, and their origin is a topic of interest. To investigate the influence of the presence of silica on the thermal alteration of aliphatic C-H bonds in prokaryotic cells during diagenesis, cyanobacteria Synechocystis sp. PCC6803 were heated at temperatures of 250-450°C. Changes in the infrared (IR) signals were monitored by micro-Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy. Micro-FTIR shows that absorbances at 2,925 cm-1 band (aliphatic CH2 ) and 2,960 cm-1 band (aliphatic CH3 ) decrease during heating, indicating loss of the C-H bonds, which was delayed by the presence of silica. A theoretical approach using solid-state kinetics indicates that the most probable process for the aliphatic C-H decrease is three-dimensional diffusion of alteration products under both non-embedded and silica-embedded conditions. The extrapolation of the experimental results obtained at 250-450°C to lower temperatures implies that the rate constant for CH3 (kCH3 ) is similar to or lower than that for CH2 (kCH2 ; i.e., CH3 decreases at a similar rate or more slowly than CH2 ). The peak height ratio of 2,960 cm-1 band (CH3 )/2,925 cm-1 band (CH2 ; R3/2 values) either increased or remained constant during the heating. These results reveal that the presence of silica does affect the decreasing rate of the aliphatic C-H bonds in cyanobacteria during thermal maturation, but that it does not significantly decrease the R3/2 values. Meanwhile, studies of microfossils suggest that the R3/2 values of Proterozoic prokaryotic fossils from the Bitter Springs Group and Gunflint Formation have decreased during fossilization, which is inconsistent with the prediction from our experimental results that R3/2 values did not decrease after silicification. Some process other than thermal degradation, possibly preservation of specific classes of biomolecules with low R3/2 values, might have occurred during fossilization.

    DOI: 10.1111/gbi.12294

    PubMed

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  • Rice leaf hydrophobicity and gas films are conferred by a wax synthesis gene (LGF1 ) and contribute to flood tolerance 査読

    Yusuke Kurokawa, Keisuke Nagai, Phung Danh Huan, Kousuke Shimazaki, Huangqi Qu, Yoshinao Mori, Yosuke Toda, Takeshi Kuroha, Nagao Hayashi, Saori Aiga, Jun-ichi Itoh, Atsushi Yoshimura, Yuko Sasaki-Sekimoto, Hiroyuki Ohta, Mie Shimojima, Al Imran Malik, Ole Pedersen, Timothy David Colmer, Motoyuki Ashikari

    New Phytologist   218 ( 4 )   1558 - 1569   2018年6月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Wiley  

    DOI: 10.1111/nph.15070

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  • Betaine Lipid Is Crucial for Adapting to Low Temperature and Phosphate Deficiency in Nannochloropsis 査読 国際誌

    Hiroki Murakami, Takashi Nobusawa, Koichi Hori, Mie Shimojima, Hiroyuki Ohta

    Plant Physiology   177 ( 1 )   181 - 193   2018年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Society of Plant Biologists (ASPB)  

    Diacylglyceryl-N,N,N-trimethylhomo-Ser (DGTS) is a nonphosphorous, polar glycerolipid that is regarded as analogous to the phosphatidylcholine in bacteria, fungi, algae, and basal land plants. In some species of algae, including the stramenopile microalga Nannochloropsis oceanica, DGTS contains an abundance of eicosapentaenoic acid (EPA), which is relatively scarce in phosphatidylcholine, implying that DGTS has a unique physiological role. In this study, we addressed the role of DGTS in N. oceanica We identified two DGTS biosynthetic enzymes that have distinct domain configurations compared to previously identified DGTS synthases. Mutants lacking DGTS showed growth retardation under phosphate starvation, demonstrating a pivotal role for DGTS in the adaptation to this condition. Under normal conditions, DGTS deficiency led to an increase in the relative amount of monogalactosyldiacylglycerol, a major plastid membrane lipid with high EPA content, whereas excessive production of DGTS induced by gene overexpression led to a decrease in monogalactosyldiacylglycerol. Meanwhile, lipid analysis of partial phospholipid-deficient mutants revealed a role for phosphatidylcholine and phosphatidylethanolamine in EPA biosynthesis. These results suggest that DGTS and monogalactosyldiacylglycerol may constitute the two major pools of EPA in extraplastidic and plastidic membranes, partially competing to acquire EPA or its precursors derived from phospholipids. The mutant lacking DGTS also displayed impaired growth and a lower proportion of EPA in extraplastidic compartments at low temperatures. Our results indicate that DGTS is involved in the adaptation to low temperatures through a mechanism that is distinct from the DGTS-dependent adaptation to phosphate starvation in N. oceanica.

    DOI: 10.1104/pp.17.01573

    PubMed

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  • Physcomitrella MADS-box genes regulate water supply and sperm movement for fertilization 査読

    Shizuka Koshimizu, Rumiko Kofuji, Yuko Sasaki-Sekimoto, Masahide Kikkawa, Mie Shimojima, Hiroyuki Ohta, Shuji Shigenobu, Yukiko Kabeya, Yuji Hiwatashi, Yosuke Tamada, Takashi Murata, Mitsuyasu Hasebe

    Nature Plants   4 ( 1 )   36 - 45   2018年1月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    DOI: 10.1038/s41477-017-0082-9

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    その他リンク: http://www.nature.com/articles/s41477-017-0082-9.pdf

  • Arabidopsis Phosphatidic Acid Phosphohydrolases Are Essential for Growth under Nitrogen-Depleted Conditions 査読

    Yushi Yoshitake, Ryoichi Sato, Yuka Madoka, Keiko Ikeda, Masato Murakawa, Ko Suruga, Daisuke Sugiura, Ko Noguchi, Hiroyuki Ohta, Mie Shimojima

    Frontiers in Plant Science   8   2017年10月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Frontiers Media SA  

    DOI: 10.3389/fpls.2017.01847

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  • Tangled evolutionary processes with commonality and diversity in plastidial glycolipid synthesis in photosynthetic organisms 査読

    Koichi Hori, Takashi Nobusawa, Tei Watanabe, Yuka Madoka, Hideyuki Suzuki, Daisuke Shibata, Mie Shimojima, Hiroyuki Ohta

    Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular and Cell Biology of Lipids   1861 ( 9 )   1294 - 1308   2016年9月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier BV  

    DOI: 10.1016/j.bbalip.2016.04.015

    Scopus

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  • Primitive Extracellular Lipid Components on the Surface of the Charophytic Alga Klebsormidium flaccidum and Their Possible Biosynthetic Pathways as Deduced from the Genome Sequence 査読 国際誌

    Satoshi Kondo, Koichi Hori, Yuko Sasaki-Sekimoto, Atsuko Kobayashi, Tsubasa Kato, Naoko Yuno-Ohta, Takashi Nobusawa, Kinuka Ohtaka, Mie Shimojima, Hiroyuki Ohta

    Frontiers in Plant Science   7   952 - 952   2016年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Frontiers Media SA  

    Klebsormidium flaccidum is a charophytic alga living in terrestrial and semiaquatic environments. K. flaccidum grows in various habitats, such as low-temperature areas and under desiccated conditions, because of its ability to tolerate harsh environments. Wax and cuticle polymers that contribute to the cuticle layer of plants are important for the survival of land plants, as they protect against those harsh environmental conditions and were probably critical for the transition from aquatic microorganism to land plants. Bryophytes, non-vascular land plants, have similar, but simpler, extracellular waxes and polyester backbones than those of vascular plants. The presence of waxes in terrestrial algae, especially in charophytes, which are the closest algae to land plants, could provide clues in elucidating the mechanism of land colonization by plants. Here, we compared genes involved in the lipid biosynthetic pathways of Arabidopsis thaliana to the K. flaccidum and the Chlamydomonas reinhardtii genomes, and identified wax-related genes in both algae. A simple and easy extraction method was developed for the recovery of the surface lipids from K. flaccidum and C. reinhardtii. Although these algae have wax components, their surface lipids were largely different from those of land plants. We also investigated aliphatic substances in the cell wall fraction of K. flaccidum and C. reinhardtii. Many of the fatty acids were determined to be lipophilic monomers in K. flaccidum, and a Fourier transform infrared spectroscopic analysis revealed that their possible binding mode was distinct from that of A. thaliana. Thus, we propose that K. flaccidum has a cuticle-like hydrophobic layer composed of lipids and glycoproteins, with a different composition from the cutin polymer typically found in land plant cuticles.

    DOI: 10.3389/fpls.2016.00952

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  • TOR (target of rapamycin) is a key regulator of triacylglycerol accumulation in microalgae 査読 国際誌

    Sousuke Imamura, Yasuko Kawase, Ikki Kobayashi, Mie Shimojima, Hiroyuki Ohta, Kan Tanaka

    Plant Signaling & Behavior   11 ( 3 )   e1149285 - e1149285   2016年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Informa UK Limited  

    Most microalgae abundantly accumulate lipid droplets (LDs) containing triacylglycerols (TAGs) under several stress conditions, but the underlying molecular mechanism of this accumulation remains unclear. In a recent study, we found that inhibition of TOR (target of rapamycin), a highly conserved protein kinase of eukaryotes, by rapamycin resulted in TAG accumulation in microalgae, indicating that TOR negatively regulates TAG accumulation. Here, we show that formation of intracellular LDs and TAG accumulation were also induced in the unicellular green alga Chlamydomonas reinhardtii after exposure to Torin1 or AZD8055, which are novel TOR inhibitors that inhibit TOR activity in a manner different from rapamycin. These results supported quite well our previous conclusion that TOR is a central regulator of TAG accumulation in microalgae.

    DOI: 10.1080/15592324.2016.1149285

    PubMed

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  • Target of rapamycin (TOR) plays a critical role in triacylglycerol accumulation in microalgae 査読 国際誌

    Sousuke Imamura, Yasuko Kawase, Ikki Kobayashi, Toshiyuki Sone, Atsuko Era, Shin-ya Miyagishima, Mie Shimojima, Hiroyuki Ohta, Kan Tanaka

    Plant Molecular Biology   89 ( 3 )   309 - 318   2015年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    Most microalgae produce triacylglycerol (TAG) under stress conditions such as nitrogen depletion, but the underlying molecular mechanism remains unclear. In this study, we focused on the role of target of rapamycin (TOR) in TAG accumulation. TOR is a serine/threonine protein kinase that is highly conserved and plays pivotal roles in nitrogen and other signaling pathways in eukaryotes. We previously constructed a rapamycin-susceptible Cyanidioschyzon merolae, a unicellular red alga, by expressing yeast FKBP12 protein to evaluate the results of TOR inhibition (Imamura et al. in Biochem Biophys Res Commun 439:264-269, 2013). By using this strain, we here report that rapamycin-induced TOR inhibition results in accumulation of cytoplasmic lipid droplets containing TAG. Transcripts for TAG synthesis-related genes, such as glycerol-3-phosphate acyltransferase and acyl-CoA:diacylglycerol acyltransferase (DGAT), were increased by rapamycin treatment. We also found that fatty acid synthase-dependent de novo fatty acid synthesis was required for the accumulation of lipid droplets. Induction of TAG and up-regulation of DGAT gene expression by rapamycin were similarly observed in the unicellular green alga, Chlamydomonas reinhardtii. These results suggest the general involvement of TOR signaling in TAG accumulation in divergent microalgae.

    DOI: 10.1007/s11103-015-0370-6

    PubMed

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    その他リンク: http://link.springer.com/article/10.1007/s11103-015-0370-6/fulltext.html

  • Manipulation of oil synthesis in Nannochloropsis strain NIES-2145 with a phosphorus starvation–inducible promoter from Chlamydomonas reinhardtii 査読

    Masako Iwai, Koichi Hori, Yuko Sasaki-Sekimoto, Mie Shimojima, Hiroyuki Ohta

    Frontiers in Microbiology   6   2015年9月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Frontiers Media SA  

    DOI: 10.3389/fmicb.2015.00912

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  • An engineered lipid remodeling system using a galactolipid synthase promoter during phosphate starvation enhances oil accumulation in plants 査読

    Mie Shimojima, Yuka Madoka, Ryota Fujiwara, Masato Murakawa, Yushi Yoshitake, Keiko Ikeda, Ryota Koizumi, Keiji Endo, Katsuya Ozaki, Hiroyuki Ohta

    Frontiers in Plant Science   6   2015年8月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Frontiers Media SA  

    DOI: 10.3389/fpls.2015.00664

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  • Enhancement of extraplastidic oil synthesis in C hlamydomonas reinhardtii using a type‐2 diacylglycerol acyltransferase with a phosphorus starvation–inducible promoter 査読

    Masako Iwai, Keiko Ikeda, Mie Shimojima, Hiroyuki Ohta

    Plant Biotechnology Journal   12 ( 6 )   808 - 819   2014年8月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Wiley  

    DOI: 10.1111/pbi.12210

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    その他リンク: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full-xml/10.1111/pbi.12210

  • Monogalactosyldiacylglycerol synthesis in the outer envelope membrane of chloroplasts is required for enhanced growth under sucrose supplementation 査読

    Masato Murakawa, Mie Shimojima, Yuichi Shimomura, Koichi Kobayashi, Koichiro Awai, Hiroyuki Ohta

    Frontiers in Plant Science   5   280   2014年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.3389/fpls.2014.00280

    Web of Science

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  • Klebsormidium flaccidum genome reveals primary factors for plant terrestrial adaptation. 査読 国際誌

    Koichi Hori, Fumito Maruyama, Takatomo Fujisawa, Tomoaki Togashi, Nozomi Yamamoto, Mitsunori Seo, Syusei Sato, Takuji Yamada, Hiroshi Mori, Naoyuki Tajima, Takashi Moriyama, Masahiko Ikeuchi, Mai Watanabe, Hajime Wada, Koichi Kobayashi, Masakazu Saito, Tatsuru Masuda, Yuko Sasaki-Sekimoto, Kiyoshi Mashiguchi, Koichiro Awai, Mie Shimojima, Shinji Masuda, Masako Iwai, Takashi Nobusawa, Takafumi Narise, Satoshi Kondo, Hikaru Saito, Ryoichi Sato, Masato Murakawa, Yuta Ihara, Yui Oshima-Yamada, Kinuka Ohtaka, Masanori Satoh, Kohei Sonobe, Midori Ishii, Ryosuke Ohtani, Miyu Kanamori-Sato, Rina Honoki, Daichi Miyazaki, Hitoshi Mochizuki, Jumpei Umetsu, Kouichi Higashi, Daisuke Shibata, Yuji Kamiya, Naoki Sato, Yasukazu Nakamura, Satoshi Tabata, Shigeru Ida, Ken Kurokawa, Hiroyuki Ohta

    Nature communications   5   3978 - 3978   2014年5月

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    記述言語:英語  

    The colonization of land by plants was a key event in the evolution of life. Here we report the draft genome sequence of the filamentous terrestrial alga Klebsormidium flaccidum (Division Charophyta, Order Klebsormidiales) to elucidate the early transition step from aquatic algae to land plants. Comparison of the genome sequence with that of other algae and land plants demonstrate that K. flaccidum acquired many genes specific to land plants. We demonstrate that K. flaccidum indeed produces several plant hormones and homologues of some of the signalling intermediates required for hormone actions in higher plants. The K. flaccidum genome also encodes a primitive system to protect against the harmful effects of high-intensity light. The presence of these plant-related systems in K. flaccidum suggests that, during evolution, this alga acquired the fundamental machinery required for adaptation to terrestrial environments.

    DOI: 10.1038/ncomms4978

    PubMed

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  • Cyanobacterial monogalactosyldiacylglycerol-synthesis pathway is involved in normal unsaturation of galactolipids and low-temperature adaptation of Synechocystis sp PCC 6803 査読

    Yuichi Yuzawa, Mie Shimojima, Ryoichi Sato, Naoki Mizusawa, Keiko Ikeda, Mamie Suzuki, Masako Iwai, Koichi Hori, Hajime Wada, Shinji Masuda, Hiroyuki Ohta

    BIOCHIMICA ET BIOPHYSICA ACTA-MOLECULAR AND CELL BIOLOGY OF LIPIDS   1841 ( 4 )   475 - 483   2014年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.bbalip.2013.12.007

    Web of Science

    Scopus

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    その他リンク: http://orcid.org/0000-0002-5349-4927

  • Differential regulation of two types of monogalactosyldiacylglycerol synthase in membrane lipid remodeling under phosphate-limited conditions in sesame plants 査読

    Shimojima M, Watanabe T, Madoka Y, Koizumi R, Yamamoto M.P, Masuda K, Yamada K, Masuda S, Ohta H

    Frontiers in Plant Science   4 ( NOV )   2013年

  • Phylogeny of Galactolipid Synthase Homologs Together with their Enzymatic Analyses Revealed a Possible Origin and Divergence Time for Photosynthetic Membrane Biogenesis 査読

    Y. Yuzawa, H. Nishihara, T. Haraguchi, S. Masuda, M. Shimojima, A. Shimoyama, H. Yuasa, N. Okada, H. Ohta

    DNA Research   19 ( 1 )   91 - 102   2012年2月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Oxford University Press (OUP)  

    DOI: 10.1093/dnares/dsr044

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  • Domain-level identification and quantification of relative prokaryotic cell abundance in microbial communities by Micro-FTIR spectroscopy 査読

    Motoko Igisu, Ken Takai, Yuichiro Ueno, Manabu Nishizawa, Takuro Nunoura, Miho Hirai, Masanori Kaneko, Hiroshi Naraoka, Mie Shimojima, Koichi Hori, Satoru Nakashima, Hiroyuki Ohta, Shigenori Maruyama, Yukio Isozaki

    Environmental Microbiology Reports   4 ( 1 )   42 - 49   2012年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1111/j.1758-2229.2011.00277.x

    Web of Science

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  • A Monogalactosyldiacylglycerol Synthase Found in the Green Sulfur Bacterium Chlorobaculum tepidum Reveals Important Roles for Galactolipids in Photosynthesis 査読

    Shinji Masuda, Jiro Harada, Makio Yokono, Yuichi Yuzawa, Mie Shimojima, Kazuhiro Murofushi, Hironori Tanaka, Hanako Masuda, Masato Murakawa, Tsuyoshi Haraguchi, Maki Kondo, Mikio Nishimura, Hideya Yuasa, Masato Noguchi, Hirozo Oh-oka, Ayumi Tanaka, Hitoshi Tamiaki, Hiroyuki Ohta

    The Plant Cell   23 ( 7 )   2644 - 2658   2011年7月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Society of Plant Biologists (ASPB)  

    DOI: 10.1105/tpc.111.085357

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  • Biosynthesis and functions of the plant sulfolipid 査読

    Mie Shimojima

    Progress in Lipid Research   50 ( 3 )   234 - 239   2011年7月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier BV  

    DOI: 10.1016/j.plipres.2011.02.003

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  • Critical regulation of galactolipid synthesis controls membrane differentiation and remodeling in distinct plant organs and following environmental changes 査読

    Mie Shimojima, Hiroyuki Ohta

    Progress in Lipid Research   50 ( 3 )   258 - 266   2011年7月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier BV  

    DOI: 10.1016/j.plipres.2011.03.001

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  • Co-translational function of Cosmc, core 1 synthase specific molecular chaperone, revealed by a cell-free translation system 査読

    Yoshiki Narimatsu, Tomomi Kubota, Sanae Furukawa, Mie Shimojima, Hiroko Iwasaki, Yuzuru Tozawa, Kouichi Tachibana, Hisashi Narimatsu

    FEBS Letters   585 ( 9 )   1276 - 1280   2011年5月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Wiley  

    DOI: 10.1016/j.febslet.2011.04.010

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  • シロイヌナズナ糖脂質合成酵素遺伝子MGD2のリン欠乏応答機構の解析

    成瀬 孝史, 小林 康一, 下嶋 美恵, 増田 真二, 太田 啓之

    日本植物生理学会年会およびシンポジウム 講演要旨集   2011   0919 - 0919   2011年

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    出版者・発行元:日本植物生理学会  

    植物の葉緑体膜はMonogalactosyldiacylglycerol (MGDG)やDigalactosyldiacylglycerol (DGDG)といったグリセロ糖脂質によって占められている一方、その他の膜は動物等と同様主にリン脂質によって構成されている。しかしリン酸欠乏条件下では、植物はこれらのリン脂質を分解し、代替脂質としてDGDGを葉緑体外に蓄積することが知られている。糖脂質合成酵素であるMGDG synthase 2 (MGD2)は、リン酸欠乏時特異的にDGDGの前駆体となるMGDG合成を行う酵素であり、この酵素のmRNAレベルはリン酸欠乏時に大きく上昇することがシロイヌナズナにおいて明らかとなっている。本研究では、リン欠乏時における発現制御機構を明らかにするため、シロイヌナズナMGD2遺伝子のプロモーター解析を行った。すなわち、MGD2上流に存在するプロモーター領域を段階的に短くし、その短くなったプロモーター配列の制御下で、レポーター遺伝子であるβ-glucuronidase (GUS)を発現させるベクターを作成し、シロイヌナズナに導入した。これらの形質転換された植物を用いてレポーター遺伝子の発現を調べた結果、プロモーター上流に通常時のMGD2の発現抑制を行う配列とリン酸欠乏応答に関わる領域を見出したので報告する。

    DOI: 10.14841/jspp.2011.0.0919.0

    CiNii Research

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  • The KtrA and KtrE Subunits Are Required for Na+-Dependent K+ Uptake by KtrB across the Plasma Membrane in Synechocystis sp. Strain PCC 6803 査読

    Lalu Zulkifli, Masaro Akai, Asuka Yoshikawa, Mie Shimojima, Hiroyuki Ohta, H. Robert Guy, Nobuyuki Uozumi

    Journal of Bacteriology   192 ( 19 )   5063 - 5070   2010年10月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Society for Microbiology  

    <title>ABSTRACT</title>
    The Na+-dependent K+ uptake KtrABE system is essential for the adaptation of <italic>Synechocystis</italic> to salinity stress and high osmolality. While KtrB forms the K+-translocating pore, the role of the subunits KtrA and KtrE for Ktr function remains elusive. Here, we characterized the role of KtrA and KtrE in Ktr-mediated K+ uptake and in modulating Na+ dependency. Expression of KtrB alone in a K+ uptake-deficient <italic>Escherichia coli</italic> strain conferred low K+ uptake activity that was not stimulated by Na+. Coexpression of both KtrA and KtrE with KtrB increased the K+ transport activity in a Na+-dependent manner. KtrA and KtrE were found to be localized to the plasma membrane in <italic>Synechocystis</italic>. Site-directed mutagenesis was used to analyze the role of single charged residues in KtrB for Ktr function. Replacing negatively charged residues facing the extracellular space with residues of the opposite charge increased the apparent <italic>Km
    </italic> for K+ in all cases. However, none of the mutations eliminated the Na+ dependency of Ktr-mediated K+ transport. Mutations of residues on the cytoplasmic side had larger effects on K+ uptake activity than those of residues on the extracellular side. Further analysis revealed that replacement of R262, which is well conserved among Ktr/Trk/HKT transporters in the third extracellular loop, by Glu abolished transport activity. The atomic-scale homology model indicated that R262 might interact with E247 and D261. Based on these data, interaction of KtrA and KtrE with KtrB increased the K+ uptake rate and conferred Na+ dependency.

    DOI: 10.1128/jb.00569-10

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  • Involvement of auxin signaling mediated by IAA14 and ARF7/19 in membrane lipid remodeling during phosphate starvation 査読

    Narise, T, Kobayashi, K, Baba, S, Shimojima, M, Masuda, S, Fukaki, H, Ohta, H

    Plant Mol. Biol.   72 ( 4/5 )   533 - 544   2010年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1007/s11103-010-9639-y

    PubMed

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  • Biosynthesis and Function of Monogalactosyldiacylglycerol (MGDG), the Signature Lipid of Chloroplasts 査読

    Nakamura Yuki, Shimojima Mie, Ohta Hiroyuki, Kobayashi Koichi, Rebeiz CA, Benning C, Bohnert HJ, Daniell H, Hoober JK, Lichtenthaler HK, Portis AR, Tripathy BC

    Chloroplast: Basics and Applications   31   185 - 202   2010年

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  • Arabidopsis lipins mediate eukaryotic pathway of lipid metabolism and cope critically with phosphate starvation 査読

    Yuki Nakamura, Ryota Koizumi, Guanghou Shui, Mie Shimojima, Markus R. Wenk, Toshiro Ito, Hiroyuki Ohta

    PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA   106 ( 49 )   20978 - 20983   2009年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1073/pnas.0907173106

    Web of Science

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  • 脂質メタボローム解析でスルホ脂質生合成の鍵となる新規遺伝子を発見

    岡咲 洋三, 下嶋 美恵, 太田 啓之, 斉藤 和季

    バイオサイエンスとインダストリー = Bioscience & industry   67 ( 7 )   342 - 346   2009年9月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:バイオインダストリー協会  

    CiNii Books

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  • Micro-FTIR spectroscopic signatures of Bacterial lipids in Proterozoic microfossils

    Motoko Igisu, Yuichiro Ueno, Mie Shimojima, Satoru Nakashima, Stanley M. Awramik, Hiroyuki Ohta, Shigenori Maruyama

    PRECAMBRIAN RESEARCH   173 ( 1-4 )   19 - 26   2009年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.precamres.2009.03.006

    Web of Science

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  • Temperature-dependent hyper-activation of monoglucosyldiacylglycerol synthase is post-translationally regulated inSynechocystissp. PCC 6803 査読

    Mie Shimojima, Mami Tsuchiya, Hiroyuki Ohta

    FEBS Letters   583 ( 14 )   2372 - 2376   2009年7月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Wiley  

    DOI: 10.1016/j.febslet.2009.06.033

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  • A Chloroplastic UDP-Glucose Pyrophosphorylase from Arabidopsis Is the Committed Enzyme for the First Step of Sulfolipid Biosynthesis 査読

    Yozo Okazaki, Mie Shimojima, Yuji Sawada, Kiminori Toyooka, Tomoko Narisawa, Keiichi Mochida, Hironori Tanaka, Fumio Matsuda, Akiko Hirai, Masami Yokota Hirai, Hiroyuki Ohta, Kazuki Saito

    The Plant Cell   21 ( 3 )   892 - 909   2009年3月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Society of Plant Biologists (ASPB)  

    DOI: 10.1105/tpc.108.063925

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  • Ferredoxin-dependent glutamate synthase moonlights in plant sulfolipid biosynthesis by forming a complex with SQD1 査読

    SHIMOJIMA M.

    Arch. Biochem. Biophys.   436 ( 1 )   206 - 214   2005年4月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.abb.2005.02.005

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  • Light and Cytokinin Play a Co-operative Role in MGDG Synthesis in Greening Cucumber Cotyledons 査読

    Yoshiki Yamaryo, Daisuke Kanai, Koichiro Awai, Mie Shimojima, Tatsuru Masuda, Hiroshi Shimada, Ken-ichiro Takamiya, Hiroyuki Ohta

    Plant and Cell Physiology   44 ( 8 )   844 - 855   2003年8月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Oxford University Press (OUP)  

    DOI: 10.1093/pcp/pcg110

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  • Native uridine 5′-diphosphate–sulfoquinovose synthase, SQD1, from spinach purifies as a 250-kDa complex 査読

    Mie Shimojima, Christoph Benning

    Archives of Biochemistry and Biophysics   413 ( 1 )   123 - 130   2003年5月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier BV  

    DOI: 10.1016/s0003-9861(03)00112-7

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  • Accumulation of Plant Galactolipid Affects Cell Morphology of Escherichia coli 査読

    Muhammed Gad, Koichiro Awai, Mie Shimojima, Yoshiki Yamaryo, Hiroshi Shimada, Tatsuru Masuda, Ken-ichiro Takamiya, Atsushi Ikai, Hiroyuki Ohta

    Biochemical and Biophysical Research Communications   286 ( 1 )   114 - 118   2001年8月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier BV  

    DOI: 10.1006/bbrc.2001.5358

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  • Biochemical and topological properties of type A MGDG synthase, a spinach chloroplast envelope enzyme catalyzing the synthesis of both prokaryotic and eukaryotic MGDG 査読

    Christine Miège, Eric Maréchal, Mie Shimojima, Koichiro Awai, Maryse A. Block, Hiroyuki Ohta, Ken-ichiro Takamiya, Roland Douce, Jacques Joyard

    European Journal of Biochemistry   265 ( 3 )   990 - 1001   1999年11月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Wiley  

    DOI: 10.1046/j.1432-1327.1999.00801.x

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  • Cloning of the gene for monogalactosyldiacylglycerol synthase and its evolutionary origin 査読

    M. Shimojima, H. Ohta, A. Iwamatsu, T. Masuda, Y. Shioi, K.-i. Takamiya

    Proceedings of the National Academy of Sciences   94 ( 1 )   333 - 337   1997年1月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Proceedings of the National Academy of Sciences  

    DOI: 10.1073/pnas.94.1.333

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  • 葉緑体チラコイド膜糖脂質の分子構築 -そのメカニズムと起源- 招待 査読

    太田啓之, 下嶋美恵, 粟井光一郎, 増田建, 高宮建一郎

    蛋白質 核酸 酵素   42   5 - 10   1997年

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • cDNA cloning of cucumber monogalactosyl diacylglycerol synthase and the expression of the active enzyme in Escherichia coli 査読

    H Ohta, M Shimojima, A Iwamatsu, T Masuda, F Kitagawa, Y Shioi, K Takamiya

    PHYSIOLOGY, BIOCHEMISTRY AND MOLECULAR BIOLOGY OF PLANT LIPIDS   354 - 356   1997年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

    Web of Science

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  • 高等植物の主要糖脂質の合成を担う糖脂質合成酵素 ーその遺伝子クローニングがもたらすものー 査読

    太田啓之, 下嶋美恵, 増田建, 高宮建一郎

    ブレインテクノニュース   60   5 - 10   1997年

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(その他学術会議資料等)  

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MISC

  • Nannochloropsis oceanica NIES-2145における明暗に応答した脂質代謝変動の解析

    秋本凌輔, 櫻井望, 長谷川嘉則, 堀孝一, 太田啓之, 太田啓之, 太田啓之, 下嶋美恵

    日本植物生理学会年会(Web)   66th   2025年

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  • Nannochloropsis oceanica NIES-2145における光化学系遺伝子の発現増強と油脂蓄積の相関関係

    高嶋彬, 岩井雅子, 岡崎久美子, 櫻井望, 長谷川嘉則, 坂本敦, 太田啓之, 太田啓之, 太田啓之, 下嶋美恵

    日本植物生理学会年会(Web)   66th   2025年

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  • TALENを介したポリリン酸合成酵素とリパーゼの遺伝子編集は油脂高生産藻ナンノクロロプシスにおいてリン欠乏下の油脂蓄積を増大させる

    岡崎久美子, 岩井雅子, 栗田朋和, 堀孝一, 下嶋美恵, 前田真一郎, 高見明秀, 山本卓, 山本卓, 太田啓之, 太田啓之, 坂本敦

    日本植物生理学会年会(Web)   66th   2025年

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  • シロイヌナズナのリン欠乏時の膜脂質転換におけるnon-specific phospholipase C5の機能解析

    渡邊帆南, 井原雄太, 吉竹悠宇志, 太田啓之, 下嶋美恵

    日本植物生理学会年会(Web)   63rd   2022年

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  • 窒素過剰施肥によるオートファジーを介したリン酸欠乏応答の抑制

    吉竹悠宇志, 中村咲耶, 泉正範, 泉正範, 泉正範, 太田啓之, 太田啓之, 下嶋美恵

    日本植物生理学会年会(Web)   60th   2019年

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  • シロイヌナズナのホスファチジン酸ホスホヒドロラーゼのリン酸欠乏に応答した細胞内局在変化の解析

    牧村草汰, 吉竹悠宇志, 太田啓之, 太田啓之, 下嶋美恵

    日本植物生理学会年会(Web)   60th   2019年

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  • 植物のリン酸欠乏時における過剰な窒素施肥の効果

    吉竹悠宇志, 太田啓之, 下嶋美恵

    日本植物生理学会年会(Web)   59th   2018年

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  • 植物の複合的栄養ストレス応答におけるオートファジーの役割

    吉竹悠宇志, 太田啓之, 下嶋美恵

    日本植物学会大会研究発表記録   82nd   2018年

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  • 植物生育における窒素欠乏時の膜脂質転換機構の解析

    吉竹悠宇志, 佐藤諒一, 円由香, 池田桂子, 村川雅人, 駿河航, 杉浦大輔, 野口航, 太田啓之, 太田啓之, 下嶋美恵

    日本植物学会大会研究発表記録   80th   2016年

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  • シロイヌナズナにおけるホスファチジン酸ホスホヒドロラーゼ過剰発現体における窒素欠乏耐性機構の解析

    吉竹悠宇志, 佐藤諒一, 円由香, 村川雅人, 駿河航, 杉浦大輔, 中村友輝, 野口航, 下嶋美恵, 太田啓之, 太田啓之, 太田啓之

    日本植物学会大会研究発表記録   79th   2015年

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  • シロイヌナズナにおけるホスファチジン酸ホスホヒドロラーゼ過剰発現体における窒素欠乏耐性機構の解析

    吉竹悠宇志, 佐藤諒一, 円由香, 駿河航, 杉浦大輔, 中村友輝, 野口航, 下嶋美恵, 太田啓之, 太田啓之, 太田啓之

    日本植物生理学会年会要旨集   56th   2015年

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  • 車軸藻植物門クレブソルミディウムのゲノム解読と他植物との比較解析

    堀孝一, 山本希, 梅津純平, 富樫智章, 円由香, 下嶋美恵, 瀬尾光範, 近藤智, 大高きぬ香, 唐司典明, 渡邊汀, 東光一, 森宙史, 山田拓司, 増田真二, 黒川顕, 太田啓之

    日本植物生理学会年会要旨集   55th   388   2014年3月

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    記述言語:日本語  

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  • PAH1/PAH2過剰発現体における窒素欠乏耐性機構の解析

    吉竹悠宇志, 佐藤諒一, 村川雅人, 円由香, 駿河航, 中村友輝, 下嶋美恵, 太田啓之, 太田啓之, 太田啓之

    日本植物生理学会年会要旨集   55th   2014年

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  • シロイヌナズナにおけるホスフアチジン酸ホスホヒドロラーゼ過剰発現体における窒素欠乏耐性機構の解析

    吉竹悠宇志, 佐藤諒一, 村川雅人, 円由香, 駿河航, 中村友輝, 下嶋美恵, 太田啓之, 太田啓之, 太田啓之

    日本植物学会大会研究発表記録   78th   2014年

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  • 車軸藻植物門クレブソルミディウムのゲノム解析と脂質代謝系の進化過程の解析

    堀孝一, 丸山史人, 藤澤貴智, 富樫智章, 山本希, 円由香, 下嶋美恵, 瀬尾光範, 佐藤修正, 山田拓司, 森宙史, 田島直幸, 森山崇, 池内昌彦, 渡辺麻衣, 和田元, 小林康一, 斉藤勝和, 増田建, 関本(佐々木, 結子, 増口潔, 粟井光一郎, 増田真二, 岩井雅子, 信澤岳, 成瀬孝史, 近藤智, 斉藤洸, 佐藤諒一, 村川雅人, 井原雄太, 大島(山田)由衣, 大高きぬ香, 佐藤雅典

    日本植物学会大会研究発表記録   77th   126   2013年8月

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

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  • シロイヌナズナホスファチジン酸ホスファターゼ変異体の凍結ストレス応答の解析

    石井翠, 下嶋美恵, 沼田光紗, 山岡靖代, 西田生郎, 太田啓之

    日本植物生理学会年会要旨集   53rd   364   2012年3月

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

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  • Micro FT-IR Spectroscopic Analysis of Modern and Proterozoic Prokaryotic Fossil: Evidence of Existence of Lipids in Proterozoic Prokaryote? 査読

    Motoko Igisu, Yuichiro Ueno, Mie Shimojima, Satoru Nakashima, Hiroyuki Ohta, Shigenori Maruyama

    ORIGINS OF LIFE AND EVOLUTION OF BIOSPHERES   39 ( 3-4 )   372 - 373   2009年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)  

    Web of Science

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  • ゴマMGDG合成酵素遺伝子の単離と機能解析

    渡辺隆英, 下嶋美恵, 小泉遼太, 増田真二, 増田恭次郎, 山本将之, 山田恭司, 太田啓之

    日本植物生理学会年会要旨集   50th   313   2009年3月

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  • LCMSを用いた植物のリピドミクス解析系と脂質生合成新規遺伝子機能同定への応用

    岡咲洋三, 下嶋美恵, 澤田有司, 澤田有司, 豊岡公徳, 成澤知子, 持田恵一, 田中宏憲, 松田史生, 平井晶子, 平井晶子, 平井優美, 太田啓之, 斉藤和季, 斉藤和季

    日本植物生理学会年会要旨集   50th   2009年

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  • LC-MSを用いたシロイヌナズナugp3変異体の脂質プロファイル分析

    岡咲洋三, 下嶋美恵, 澤田有司, 澤田有司, 豊岡公徳, 成澤知子, 持田恵一, 田中宏憲, 松田史生, 平井晶子, 平井優美, 平井優美, 太田啓之, 斉藤和季, 斉藤和季

    日本植物細胞分子生物学会大会・シンポジウム講演要旨集   27th   2009年

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  • 葉緑体チラコイド膜を構成するグリセロ糖脂質の生合成と機能

    下嶋美恵, 小林康一, 太田啓之

    化学と生物   46 ( 5 )   330 - 338   2008年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:Japan Society for Bioscience, Biotechnology, and Agrochemistry  

    高等植物の葉緑体チラコイド膜を構成する脂質は,他の生物の生体膜とは大きく異なる特徴をもっている.通常,生体膜はリン脂質により構成されているが,チラコイド膜においてはガラクトースを含む2種類の糖脂質が主要構成脂質で,さらに微量ではあるが光合成生物に特徴的な硫黄糖スルホキノボースを含むスルホ脂質が含まれている.植物葉緑体に特徴的なこれら3つの糖脂質の生合成機構に関する研究の変遷と,最近得られた新しい知見を含めて,一連の研究で明らかになってきたこれらの糖脂質の重要な役割について紹介する.

    DOI: 10.1271/kagakutoseibutsu.46.330

    CiNii Books

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    その他リンク: https://jlc.jst.go.jp/DN/JALC/00313869400?from=CiNii

  • Identification and characterization of novel phosphatidate phosphatase families in Arabidopsis

    Ryota Koizumi, Yuki Nakamura, Mami Tsuchiya, Shinji Masuda, Mie Shimojima, Gil-Soo Han, George. M. Carman, Hiroyuki Ohta

    PLANT AND CELL PHYSIOLOGY   48   S220 - S220   2007年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)  

    Web of Science

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  • AN ANALYSIS OF THE EXPRESSION OF MGDG SYNTHASE AND CHARACTERIZATION OF A GENOMIC GENE FROM ARABIDOPSIS THALIANA

    AWAI Koichiro, SHIMOJIMA Mie, OHTA Hiroyuki, MASUDA Tatsuru, TAKAMIYA Ken-ichiro

    Plant and cell physiology   39   S86 - S86   1998年5月

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    記述言語:英語  

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  • 葉緑体チラコイド膜糖脂質の分子構築--そのメカニズムと起源

    太田 啓之, 下嶋 美恵, 粟井 光一郎

    蛋白質核酸酵素   42 ( 16 )   2601 - 2612   1997年12月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:共立出版  

    CiNii Books

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  • BIOCHEMICAL ANALYSIS OF SPINACH MGDG SYNTHASE USING AN ANTIBODY AGAINST CUCUMBER MGDG SYNTHASE

    KITAGAWA Fumijiro, SHIMOJIMA Mie, OHTA Hiroyuki, MASUDA Tatsuru, TAKAMIYA Ken-ichiro

    Plant and cell physiology   38   s141   1997年3月

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    記述言語:英語  

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  • cDNA CLONING OF ARABIDOPSIS MONOGALACTOSYL-DIACYLGLYCEROL SYNTHASE, THE ENZYME OF MAJOR GLYCOLIPID SYNTHESIS IN CHLOROPLAST MEMBRANE

    AWAI Koichiro, OHTA Hiroyuki, SHIMOJIMA Mie, MASUDA Taturu, TAKAMIYA Ken-ichiro

    Plant and cell physiology   38   s141   1997年3月

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    記述言語:英語  

    CiNii Books

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  • UDP-GALACTOSE:DIACYLGLYCEROLGALACTOSYLTRANSFERASE IN CUCUMBER SEEDINGS: PURIFICATION OF THEENZYME AND THE ACTIVATION BY PHOSPHATIDIC ACID

    SHIMOJIMA Mie, OHTA Hiroyuki, IIDA Shigeto, ARAI Takeshi, MASUDA Tatsuru, SHIOI Yuzo, TAKAMIYA Ken-ichiro

    Plant and cell physiology   36   S31   1995年3月

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    記述言語:英語  

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  • A Close Relationship between Increases in Galactosyltransferase Activity and the Accumulation of Galactolipids during Plastid Development in Cucumber Seedings : PROTEINS, ENZYMES AND METABOLISM :

    Ohta Hiroyuki, Shimojima Mie, Ookata Kayoko, Masuda Tatsuru, Shioi Yuzo, Takamiya Ken-ichiro

    Plant and cell physiology   36 ( 6 )   1115 - 1120   1995年

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Japanese Society of Plant Physiologists  

    Changes in the activity of UDP-galactose:diacylglycerol galactosyltransferase (UDGT), a key enzyme in galactolipid biosynthesis, during germination were investigated in cucumber (Cucumis sativus L. cv. Aonagajibai) seedlings. After germination, UDGT activity increased during growth in darkness for 4 days, reaching 10 times the activity in ungerminated seeds. Illumination of 4-day-old dark-grown seedlings strongly stimulated the activity. By contrast, in seedlings grown continuously in darkness, the increase in UDGT activity ceased after 4 days and the activity remained constant thereafter. A similar increase in the specific activity of UDGT was observed in the envelope fraction from seedlings, indicating that the increase in the enzymatic activity preceded synthesis of other proteins in the envelope membrane. Coincident with the change in the enzymatic activity, here was an increase in levels of monogalactosyl diacylglycerol (MGDG) and digalactosyl diacylglycerol (DGDG), two major constituents of chloroplast membrane lipids, in the germinated seedlings. Cycloheximide inhibited the light-mediated increase in the enzymatic activity by illumination of 4-day-old dark-grown seedlings, and, as a consequence, it inhibited the accumulation of MGDG and DGDG. It was clear, therefore, that protein synthesis was necessary during this activation. Addition of a cytokinin, benzyladenine (BA), stimulated the increase in the UDGT activity. The increase in the UDGT activity caused by BA was accompanied by the accumulation of galactolipids, as in the case of the activation by light. These results suggest that activation of the final reaction in the synthesis of MGDG, which is catalyzed by the galactosyltransferase, contributes to the accumulation of galactolipids during the development of the chloroplast membrane.

    CiNii Books

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    その他リンク: https://projects.repo.nii.ac.jp/?action=repository_uri&item_id=182411

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講演・口頭発表等

  • ゼニゴケにおけるリン酸欠乏時のリン脂質分解メカニズムの解析

    高原宏太, 石崎公庸, 下嶋美恵

    第66回日本植物生理学会年会  2025年3月 

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    開催年月日: 2025年3月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

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  • Nannochloropsis oceanica NIES-2145 における光化学系遺伝子の発現増強と油脂蓄積の相関関係

    高嶋彬, 岩井雅子, 岡崎久美子, 櫻井望, 長谷川嘉則, 坂本敦, 太田啓之, 下嶋美恵

    第66回日本植物生理学会年会  2025年3月 

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    開催年月日: 2025年3月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • Nannochloropsis oceanica NIES-2145 における明暗に応答した脂質代謝変動の解析

    Nannochloropsis oceanica NIE, における明暗に応答した脂質代謝変動の解析

    第66回日本植物生理学会年会  2025年3月 

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    開催年月日: 2025年3月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

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  • Differential subcellular localization of SQD2 determines the production of SQDG and GlcADG in the bryophyte Marchantia polymorpha 国際会議

    Kinoshita Y., Sekine S., Hori K., Uehara A., Kawamukai M., Kobayashi K., Sakurai N., Ohta H., Shimojima M.

    Gordon Research Conference Plant Lipids: Structure, Metabolism and Function  2025年1月 

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    開催年月日: 2025年1月

    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

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  • コケ植物におけるリン酸欠乏条件下での脂質転換

    益尾広大, 下城彩, 清水信介, 堀孝一, 石崎公庸, 石川雅樹, 長谷部光泰, 太田啓之, 下嶋美恵

    植物の栄養研究会第9回研究交流会  2024年9月 

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    開催年月日: 2024年9月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

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  • 微細藻類におけるベタイン脂質の生理的役割

    村上博紀, 下嶋美恵, 太田啓之, 粟井光一郎

    第36回植物脂質シンポジウム  2024年9月 

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    開催年月日: 2024年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 植物組織の損傷によって急速に進行するスフィンゴ脂質分解の分子実体

    石川寿樹, 真田昇, 近藤雄大, 市川莉菜, 門屋茜, 梅村悠太, 田中秀則, 長野稔, 田中保, 打越大輔, 下嶋美恵, 石崎公庸, 川合真紀

    第36回植物脂質シンポジウム  2024年9月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2024年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • ヒメツリガネゴケにおけるリン欠乏時の脂質転換の解析

    益尾広大, 石川雅樹, 長谷部光泰, 下嶋美恵

    第36回植物脂質シンポジウム  2024年9月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2024年9月

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  • 栄養欠乏条件下のゼニゴケにおけるオリゴ糖脂質合成酵素の機能解析

    上原彩佳鈴, 清水信介, 石崎公庸, 下嶋美恵

    第36回植物脂質シンポジウム  2024年9月 

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    開催年月日: 2024年9月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

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  • 植物スフィンゴ脂質分解活性をもつNPCの分子系統解析

    市川莉菜, 打越大輔, 下嶋美恵, 石崎公庸, 川合真紀, 石川寿樹

    第36回植物脂質シンポジウム  2024年9月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2024年9月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

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  • Modulation of membrane glycerolipids in response to low temperature and acidic stress in Marchantia polymorpha 国際会議

    Shimizu S., Uchikoshi D., Hori K., Ishizaki K., Ohta H., Shimojima M.

    2024 International Symposium on Plant Lipids  2024年7月 

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    開催年月日: 2024年7月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 栄養ストレス下の植物における膜脂質転換の制御メカニズムの解明

    研究課題/領域番号:21K05325  2021年4月 - 2024年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    下嶋 美恵

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    配分額:4160000円 ( 直接経費:3200000円 、 間接経費:960000円 )

    植物はリン酸欠乏にさらされると、生体膜中のリン脂質の大半を分解し、糖脂質で代替することで、膜中のリンをより重要な生体内の代謝系に利用する。これは、植物のリン欠乏ストレス応答機構の1つであり、リン欠乏時の膜脂質転換と呼ばれている。これまでに申請者らの研究グループは、この膜脂質転換に寄与するリン脂質分解酵素(PAH)は、リンだけでなく窒素欠乏時の植物生育にも重要な役割を担っていること、また近年、生育環境中のリンだけでなく、窒素、炭素との量比が膜脂質転換の駆動に深く関与している可能性を見出した。そこで本研究では、特にリン脂質分解に寄与するPAHの活性発現制御に着目して、リン、窒素、炭素の3種類の元素の量比が膜脂質転換を駆動・制御する分子メカニズムを明らかにする。
    1.シロイヌナズナを用いた各種栄養条件下での膜脂質転換活性化の解析 PAHと同様、リン欠乏時の膜脂質転換に寄与しているNPC5について、シロイヌナズナPAH1, PAH2, NPC5のトリプルノックアウト変異体をゲノム編集により作出した。リン酸欠乏時の生育において、PAH1, PAH2ダブルノックアウト変異体との差がみられなかったことから、NPC5のリン欠乏時の膜脂質転換への寄与は小さいことが明らかになったため、窒素、炭素を含めた栄養濃度バランスの変化が与える影響についても今後解析予定である。
    2.栄養条件に応答したPAHタンパク質の量的変化および細胞内局在の解析 シロイヌナズナ野生株にPAH2タンパク質を蛍光タンパク質を付加して発現させた形質転換体を作出した。生化学的解析により、PAH2タンパク質は葉緑体の表層に局在している可能性が高いこと、また少なくとも生育環境中のリン酸濃度はその局在に影響を与えないことがわかった。

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  • 植物の膜脂質転換が担う栄養欠乏ストレス耐性メカニズムの解明

    研究課題/領域番号:18K05371  2018年4月 - 2023年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    下嶋 美恵

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    配分額:4420000円 ( 直接経費:3400000円 、 間接経費:1020000円 )

    リン酸欠乏ストレスにさらされた植物では、生体膜を構成するリン脂質分解が促進され、その代替として糖脂質含量が増加する。この機構は、リン欠乏時の膜脂質転換と呼ばれており、リン脂質分解により生じたリン酸を、核酸合成などリン酸を必要とする他の代謝系に利用することで、一時的にリン酸欠乏ストレス下での生育を維持する仕組みである。これまでに申請者らの研究グループは、このリン酸欠乏時の膜脂質転換において、リン脂質分解に寄与するホスファチジン酸ホスホヒドロラーゼ(PAH)は、窒素欠乏時の生育にも重要であることを明らかにした。そこで本研究では、種子植物シロイヌナズナおよび基部陸上植物であるゼニゴケを用いて、植物の膜脂質転換の活性化や制御に関わる各種酵素遺伝子の変異体および過剰発現体を作出し、リン酸や窒素の栄養ストレス下の植物生育における膜脂質転換制御の生理的意義およびその分子メカニズムの解明を目指して研究を行っている。
    1.膜脂質転換が活性化したシロイヌナズナ形質転換体の作出と栄養応答の解析
    PAHと同様、リン欠乏時のリン脂質分解に寄与するNPC5について、シロイヌナズナのPAH1,PAH2,NPC5の3つの遺伝子を欠損したトリプルノックアウト変異体をゲノム編集法により作出した。野生株、各シングルノックアウト変異体、トリプルノックアウト変異体のリン十分・欠乏下での生育、膜脂質組成変化など詳細に解析した結果、PAHと比較して、NPC5のリン欠乏時の生育への寄与は非常に小さいことが明らかになった(投稿準備中)。
    2.ゼニゴケの膜脂質転換が担う栄養欠乏ストレス耐性
    前年度に引き続き、ゼニゴケにおけるNPCのノックアウト変異体の作出を進めている。単離が確認でき次第、リン酸や窒素の栄養ストレス条件下で野生株との生育比較、脂質組成解析など進める予定である。

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  • 光合成生物に広く保存された栄養欠乏時の脂質転換制御とその応用の分子基盤

    研究課題/領域番号:18H03941  2018年4月 - 2023年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    太田 啓之, 増田 建, 西村 浩二, 小林 康一, 堀 孝一, 粟井 光一郎, 下嶋 美恵, 清水 隆之

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    配分額:43810000円 ( 直接経費:33700000円 、 間接経費:10110000円 )

    [クラミドモナスの脂質転換制御] 前年に引き続きLRL類似遺伝子であるLRLLaの変異株を詳細に解析した結果、LRL1変異株と同様に中性脂質の蓄積、増殖、細胞サイズに影響が出るが、細胞サイズはLRL1変異株と相反する表現型を示し、LRL1と関連して働く可能性が示された。また、クラミドモナスにおいて、葉緑体主要膜脂質MGDGのリサイクリングシステムを見出し、その異常は脂質転換など栄養欠乏応答に大きな影響があることを示して論文報告した。
    [PGとSQDGの機能相補性] 昨年度見出したPGとSQDGの機能相補性を詳しく調べた結果、PG量の低下はクロロフィル合成に大きく影響すること、PGとSQDGを同時に欠損するとさらに影響が大きくなることが分かった。このことからPGがクロロフィルの効率的な合成に決定的に重要であることが明らかとなった。
    [脂質転換の進化と多様性] 車軸藻類クレブソルミディウムにおいて、リン欠乏時に蓄積するGlcADGは、葉緑体脂質SQDGを合成する酵素SQD2のバリアントによって葉緑体外で合成されることを示した。また昨年度ユーグレナで見出したリン欠乏時に蓄積する脂質についてLC-MS/MSを用いて構造予測し、スフィンゴ脂質の一種であることを見出した。また藻類の重金属ストレスはリンや窒素欠乏と同様に脂質蓄積を引き起こすことから重金属耐性についても解析を行った。調べた重金属のうち、銅と亜ヒ酸は光合成生育を阻害するが、光合成活性には影響を及ぼさないことがわかった。さらに昨年度までに整備した藻類LRLのシロイヌナズナホモログAtMYB44,56,70,77,109の遺伝子破壊株について、表現型の解析を行った。その結果、AtMYB56破壊株だけがリン欠乏時の根の長さが短くなることを見出し、AtMYB56がリン欠乏応答に関わる転写因子であることが強く示唆された。

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  • 小胞体膜連携ゾーンを介した脂質輸送

    研究課題/領域番号:17H06417  2017年6月 - 2022年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  新学術領域研究(研究領域提案型)

    花田 賢太郎, 加藤 薫, 下嶋 美恵

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    配分額:114660000円 ( 直接経費:88200000円 、 間接経費:26460000円 )

    オルガネラ間の脂質輸送は、異なるオルガネラ同士の接触する特殊なゾーン(オルガネラ連携ゾーン)において脂質輸送タンパク質群が実行していることが生物種を問わず多様な脂質種で広く明らかになってきた。しかし、その詳細な分子機序や実際に輸送の起こっているゾーンの可視化、この連携ゾーンが生物個体の生存戦略に果たす役割などは未解明である。新学術領域研究「細胞機能を司るオルガネラ・ゾーンの解読」の研究計画班の一つとして当研究班では、小胞体とゴルジ体もしくは葉緑体との間の機能連携およびその制御の分子機序を脂質輸送の観点から研究している。令和2年度の成果として、(1)スフィンゴミエリン(SM)結合性毒素ライセニンへの耐性が欠損により付与される遺伝子の網羅的探索により同定した、小胞体―ゴルジ体連携ゾーンでCERTを適切に機能させることに関わる遺伝子候補群から、ゴルジ体におけるゾーン形成への関与が期待される遺伝子群(PI4KB、 ACBD3、 C10orf76)とCERTの機能制御に関与するキナーゼ遺伝子(CSNK1G3)に着目した。ノックアウト(KO)細胞や変異細胞を作製し、解析を進めた。(2)植物の小胞体―葉緑体間の脂質輸送に寄与するリン脂質分解酵素ホスファチジン酸ホスホヒドロラーゼ (PAH1、 PAH2) については、シロイヌナズナPAH1、PAH2のそれぞれに特異的な配列に対するペプチド抗体を作製、特異性について確認し、ゼニゴケにおける脂質輸送についてはもう1つの候補リン脂質分解酵素NPCの解析を進めた。(3)無染色で小胞体やミトコンドリア等のオルガネラが観察できるアポダイズド位相差顕微鏡を感染研に導入し、無染色観察が可能になった。小胞体、ミトコンドリア、核内構造体のほか、ウイルスの複製オルガネラが無染色で観察できた。

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  • リン欠乏時の膜脂質転換はなぜ窒素欠乏でも重要か?

    研究課題/領域番号:15K07335  2015年4月 - 2018年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    下嶋 美恵, 太田 啓之

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    配分額:4940000円 ( 直接経費:3800000円 、 間接経費:1140000円 )

    植物はリン欠乏にさらされると、生体膜を構成するリン脂質の大半を分解し、生成されたリンを細胞内に供給すると同時に、脂質・脂肪酸は糖脂質合成の基質として利用し、生成された糖脂質を失われたリン脂質の代替として利用する”リン欠乏時の膜脂質転換”という機構を持っている。本研究では、リン欠乏時の膜脂質転換においてホスファチジン酸の分解に関わるホスファチジン酸ホスホヒドロラーゼPAH1およびPAH2の解析をシロイヌナズナを用いて行った。その結果、PAHは窒素欠乏時の葉緑体光合成膜の分解抑制および光合成活性の維持に寄与しており、窒素欠乏時の生育に重要な役割を担っていることを明らかにした。

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  • 環境ストレスにおける脂質転換と環境順応力

    研究課題/領域番号:25119708  2013年4月 - 2015年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  新学術領域研究(研究領域提案型)

    下嶋 美恵

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    配分額:9360000円 ( 直接経費:7200000円 、 間接経費:2160000円 )

    植物の脂質組成は、環境変動に応答して大きく変化し、さらされたストレスに適応しようとする。たとえば、植物では、リン欠乏にさらされると、生体膜中のリン脂質を糖脂質に転換するという”膜脂質転換”が起こる。しかし、我々のこれまでの研究により、”環境ストレスと脂質転換”は、より多面的であることがわかってきた。本研究では、特に栄養欠乏(リンと窒素)および凍結ストレスに着目して植物の脂質転換機構を明らかにするとともに、様々な環境ストレス順応における脂質転換の生理的意義を解明する。
    研究代表者らのグループでは平成24年度までに、リン欠乏時の膜脂質転換において、リンの供給に関わるホスファチジン酸ホスホヒドロラーゼPAH1/PAH2の欠損変異体では、リン欠乏耐性を失うことを明らかにした。近年、栄養欠乏ストレスについては複合的な影響がある可能性が示唆されているため、平成25年度は窒素欠乏ストレス応答についても解析を行った。その結果、野生株と比較して、変異体ではリン欠乏だけでなく窒素欠乏耐性も著しく低下しており、その一方で、PAH過剰発現体では、窒素欠乏耐性が向上していることがわかった。窒素欠乏生育下では、野生株では新鮮重や光合成活性の低下が起こるが、過剰発現体ではそれらの低下の抑制がみられた。平成26年度は、さらに植物体内の窒素含量、遊離脂肪酸含量を測定することにより、過剰発現体で見られる窒素欠乏耐性付与のメカニズムがわかった。

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  • 植物のデンプン貯蔵組織に油脂を蓄積させるための基盤研究

    研究課題/領域番号:24580091  2012年4月 - 2015年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    下嶋 美恵, 太田 啓之

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    配分額:5460000円 ( 直接経費:4200000円 、 間接経費:1260000円 )

    バイオディーゼルの原料となる植物の貯蔵脂質(トリアシルグリセロール、TAG)は、通常、種子に多く含まれており、葉、茎、根にはほとんど含まれていない。そのため、バイオマスが大きい葉や根でTAGを高蓄積できれば、新しい油脂原材料としての実用化が期待できる。研究代表者はこれまでに、リンが欠乏した生育条件下では、植物葉で通常微量である油脂が顕著に蓄積すること、さらにデンプンを蓄積しない変異体ではこの油脂蓄積がより顕著であることを発見した。本研究期間では、まずリン欠乏応答性プロモーターの制御下で主要TAG合成酵素を発現させ、リン欠乏時の根でTAGを蓄積するシロイヌナズナ形質転換体の作出に成功した。

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  • 環境ストレスにおける脂質転換と環境順応力

    研究課題/領域番号:23119506  2011年4月 - 2013年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  新学術領域研究(研究領域提案型)

    下嶋 美恵

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    配分額:9360000円 ( 直接経費:7200000円 、 間接経費:2160000円 )

    1)リン欠乏時の膜脂質生合成変異体pah1pah2における凍結耐性
    シロイヌナズナpah1pah2変異体は、リン欠乏耐性を欠くが、低温順化処理の有無に関わらず凍結耐性が付与されていることがわかった。そこで、野生株におけるPAH1/PAH2の遺伝子発現レベルを調べたところ、凍結処理時に通常時の50%程度まで減少することがわかった。一方で、これまでに凍結耐性に寄与するとの報告があるホスホリパーゼDについては、野生株と変異体で発現量に差がなかった。これらのことから、凍結耐性の付与にはPAH1/PAH2が直接的に関与していることわかった。また、凍結時の葉の電解質漏出度を調べたところ、野生株と変異体では有意な差がみられなかった。以上のことから、植物はPAH1/PAH2を介した脂質転換により凍結ストレスに順応するが、それは膜脂質組成変化による膜の物理的な安定性向上でなく、シグナル因子であるホスファチジン酸が凍結後の細胞修復を促進している可能性が示唆された。今後は凍結後の膜脂質修復に着目して研究を進める。
    2)シロイヌナズナ糖脂質合成酵素過剰発現体を用いたリン欠乏応答機構の解明
    リン欠乏時の膜脂質転換における主要酵素であるtype B モノガラクトシルジアシルグリセロール合成酵素の過剰発現体 (MGD3_OE)を作成した。MGD3_OEでは、野生株よりも新鮮重がやや増加していることがわかった。また、MGD3_OEではリン欠乏ストレス応答の指標であるアントシアニンの蓄積も抑制されており、リン欠乏応答が低下している可能性が示唆された。植物生育培地中のスクロース含量がリン欠乏応答に影響を及ぼす報告があるため、MGD_OEにおけるスクロース含量を測定したところ、地上部におけるスクロース含量が野生株に比べて少ないことがわかった。今後は、このスクロース含量の減少が何に起因するのかに着目して解析を進める。

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  • 葉と種子での脂質合成経路の振り分けに関わる分子機構

    研究課題/領域番号:22370016  2010年 - 2012年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    太田 啓之, 粟井 光一郎, 下嶋 美恵

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    配分額:18460000円 ( 直接経費:14200000円 、 間接経費:4260000円 )

    チラコイド膜を構成するグリセロ糖脂質やグリセロリン脂質と、オイルボディに溜まる貯蔵脂質(トリアシルグリセロール)は、どちらもプラスチドで合成された脂肪酸がホスファチジン酸へと取り込まれた後、各経路に振り分けられて合成されるが、その経路転換の仕組みは明らかではない。本研究は、葉と貯蔵組織で全く異なる、脂質合成の振り分け制御機構を解明することにより、それぞれの器官の分化・発達機構を明らかにすることを大きな目的として研究を行った。その結果、phosphatidatephosphohydrolase(PAH)1/2の葉でのTAG合成における役割を明らかにすると共に、根における葉緑体膜発達の抑制に異常をきたした変異体を取得した。

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  • 膜輸送の場としての膜脂質:環境条件による動的転換とその制御

    研究課題/領域番号:20053005  2008年 - 2009年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  特定領域研究

    太田 啓之, 下嶋 美恵

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    配分額:4600000円 ( 直接経費:4600000円 )

    植物細胞内外の物質輸送をつかさどる細胞膜は、動物細胞と同様リン脂質を主要な成分としている。しかし、植物をリン欠乏条件で生育させると、細胞膜やミトコンドリア膜に存在するリン脂質の大半が糖脂質に転換され、膜中にプールされていたリンが細胞内部に大量に放出される。このような栄養飢餓条件での膜脂質成分の転換は、イオウ欠乏など他の栄養飢餓条件でもそれぞれ異なる変動を示すこともわかってきた。生体膜脂質は膜輸送を行うための「場」を提供しており、このような大きな「場」の転換は膜で行われる輸送系に甚大な影響を及ぼしていると考えられる。しかし、膜脂質構成成分の変化が植物の養分吸収の効率や膜輸送にどのような影響を及ぼしているかは全く未知である。そこで本研究では、膜輸送の場としての膜脂質の重要性を明らかにするための基礎的研究としてリン欠乏応答とイオウ欠乏応答に着目し、栄養欠乏条件でも膜脂質転換の起こらない変異体の単離・解析を行った。
    平成21年度は、以下の研究を行った。
    1. これまでの研究からリン欠乏時の膜脂質転換に関与することが明らかになったホスファチジン酸ホスファターゼ(PAH1,2)の機能に関してより詳細に明らかにするため、PAHの細胞内局在性の解析を行った。まず、細胞分画による活性測定を行い、主に葉緑体外の可溶性画分に大きな活性が存在することを明らかにした。また、PAH1-GFPのキメラ遺伝子を発現させ、融合タンパク質の大部分が可溶性画分に顕著に見られることも分かった。また、^<14>C標識したグリセロールを用いてリン脂質(PC)と糖脂質(MGDG)への野生型と変異体での取り込みの違いからPAH1, PAH2が真核型脂質合成経路に関わるホスファチジン酸ホスファターゼであることを証明した(Nakamura et al PNAS 2009)。
    2. 理研の斎藤らのグループとの共同研究により、スルホ糖脂質(SQDG)の合成に関わる新規の酵素遺伝子UGP3を同定し、報告した(Okazaki et al Plant Cell 2009)。
    3. リン欠乏時のリン脂質分解酵素、糖脂質合成酵素の遺伝子発現誘導には、オーキシン情報伝達の上流に関わるIAA14が抑制的にARF7, ARF19が促進的に寄与していることを示した(Narise et al PMB 2010)。

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  • 膜輸送の場としての膜脂質:環境条件による動的転換とその制御

    研究課題/領域番号:18056007  2006年 - 2007年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  特定領域研究

    太田 啓之, 下嶋 美恵

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    配分額:5200000円 ( 直接経費:5200000円 )

    植物細胞内外の物質輸送をつかさどる細胞膜は、動物細胞と同様リン脂質を主要な成分としている。しかし、植物をリン欠乏条件で生育させると、細胞膜やミトコンドリア膜に存在するリン脂質の大半が糖脂質に転換され、膜中にプールされていたリンが細胞内部に大量に放出される。このような栄養飢餓条件での膜脂質成分の転換は、イオウ欠乏など他の栄養飢餓条件でもそれぞれ異なる変動を示すこともわかってきた。生体膜脂質は膜輸送を行うための「場」を提供しており、,このような大きな「場」の転換は膜で行われる輸送系に甚大な影響を及ぼしていると考えられる。しかし、膜脂質構成成分の変化が植物の養分吸収の効率や膜輸送にどのような影響を及ぼしているかは全く未知である。そこで本研究では、膜輸送の場としての膜脂質の重要性を明らかにするための基礎的研究としてリン欠乏応答とイオウ欠乏応答に着目し、栄養欠乏条件でも膜脂質転換の起こらない変異体の単離・解析を行う。
    平成18年度の研究から、リン欠乏時のリン脂質の分解にphospholipaseC5(NPC5)が関与することがわかったが、NPC5のノックアウトはリン欠乏時の糖脂質の蓄積(DGDGの合成)は完全には無くならないことから、別の経路が存在すると考えられた。実際、リン欠乏時のリン脂質の分解にはphospholipaseDも関与することが示唆されている。そこで、我々はこれらの反応に関わるPAPを同定するため、各種生物からPAPの候補遺伝子を網羅的に探索し、その機能を解析した(Nakamutra et a1.,J.Biol.Chem.2007)。その結果、特に小胞体でのPAの分解に関わると思われる候補遺伝子PAH1,2を同定した。これらの遺伝子は2006年に酵母で発見され、脂質代謝に関わると考えられている遺伝子(PAH)のホモログである。これらの遺伝子は単独のノックアウトでは顕著な表現型を示さなかったが、pahlpah2の二重変異体は、特にリン欠乏時に顕著な生育阻害を示すことがわかった。

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