光合成生物の環境ストレスに対する応答と耐性の分子機構に関する研究。
昆虫の寄主選択に関わる植物化学因子
昆虫生理活性物質の化学生態研究における攻撃と防御、そして「運動と停滞」の共存は、生物間の相互「共進化」によって促進されたと考えられています。私は昆虫と植物の相互作用に重要な役割を果たす植物化学的因子と、それを正確に認識し利用する昆虫の「本能」に興味を持っています。私たちは以下の4つの課題に焦点を当てて研究を進めてきました。 。
昆虫の化学防御機構と植物化学因子
この物質は幼虫の摂食刺激剤としても、成虫の産卵刺激剤としても作用し、有毒植物に依存した適応的な生活環を明らかにしています。さらに鱗翅目以外の昆虫ではそれまでほとんど知られていなかった。
花香を介した昆虫と植物の送粉共生系
昆虫フェロモンとその生態学的機能
納豆菌の系統的育種による製品の差別化と品質向上 納豆の基礎品質向上の一例として、品質劣化の少ない納豆の開発を紹介します。 。
差別化品質納豆の開発と商品化
差別化された品質の納豆の開発としては、臭みの少ない納豆、柔らかい納豆、ビタミンK2を多く含む納豆などの開発・商品化が挙げられます。そこで私たちは、納豆菌が作り出すビタミンK2の骨を強くする働きを動物実験や人体実験を通じて調べました。 。
納豆の基本品質の向上
ビタミンK2高含有納豆を実現するとともに、骨形成促進効果を検証し、特定保健用食品の表示許可を受けて商品化しました。納豆の骨強化機能に関する疫学調査データはあるものの、その効果を直接検証する研究は行われていない。 。
発酵乳中におけるビフィズス菌の増殖および生残性を 改善する乳酸菌の探索
発酵乳中のビフィズス菌の増殖と生存を改善する乳酸菌を探してください。
LM生合成経路の全容解明
現段階では、モジュラーリピートが混合された PKS の直接的な実証につながる重要なポリケチド中間体の単離には成功していないことが強く示唆されましたが、混合 PKS の分子認識機構を初めて解明したいと考えています。モジュール式の繰り返しで。世界中。 。
抗生物質制御カスケードの解析とシグナル分子の構造決定 Streptomyces属放線菌の二次代謝は，Streptomyces griseus
光合成生物の生存戦略の分子機構に関する研究。私の研究は、光合成生物が外部環境に巧みに適応し子孫を残す分子機構を理解することを目的としています。特に生物機能発現の基礎となるゲノムに着目し、陸上植物の進化の根幹にあるコケ植物や被子植物を用いて研究を行いました。まず、光合成が十分に行われないストレス条件下で植物が生き延びる分子機構を、ゲノム情報を活用した包括的なアプローチから着想を得て、分子遺伝学とメタボロミクスの手法を用いて解析しました。また、陸上植物としてのシステムの確立と進化を解析するために、陸上植物の進化の根幹に位置するコケ植物のゼニゴケに着目し、ゲノム解析に基づく分子遺伝学の基礎を構築しました。特に、植物細胞の分化と全能性に基づく生殖様式である栄養繁殖に着目し、ゼニゴケをモデルとして研究を行っています。各研究成果の概要は以下の通りです。 。
植物の糖欠乏におけるミトコンドリアの機能
石崎公良 京都大学大学院生命科学研究科助教
基部陸上植物ゼニゴケにおける分子遺伝学研究基盤の構築 植物は，約5億年前に水中の環境から陸上へと進出したと考
私たちは、植物の性染色体が比較的小さいことに着目し、ゼニゴケを材料とした植物の性染色体の構造解析に世界で初めて成功しました。また、近年ではその進化的地位の重要性から、米国エネルギー省共同ゲノム研究所による全ゲノム解析プロジェクトに採択され、常染色体を含む全ゲノム解析がほぼ完了した。ゲノム解析に加え、光品質を利用した生育相転移制御技術、アグロバクテリウムによる高頻度形質転換システム、選択マーカーやレポーター遺伝子の開発、葉状体再生断片を用いた形質転換システム、T-DNA標識など。私たちは、相同組換えの原理に基づいたフォワードジェネティックアプローチや遺伝子ターゲティング法などの実験基盤を確立しました。私たちが整備したゼニゴケ植物研究基盤を中心に、細胞生物学から発生生物学まで陸上植物の生存戦略の形成と進化に焦点を当てた研究が国内外に広がっています。 。
ゼニゴケにおける栄養繁殖の分子機構の解析
味覚システム研究のブレークスルーを目指し、小魚を用いた新たなアプローチで解析を行いました。小魚の味覚シグナル伝達分子の同定と機能解析。
小型魚類における味覚情報シグナル伝達分子の同定と機 能解析
脊椎動物の味覚に関する研究は、主にマウスやラットなどのげっ歯類をモデル動物として行われ、一定の成果が得られていますが、他の種についてはほとんど知られていません。一方、私たちはこれまでに、(1)小魚の味覚システムの分子・細胞生物学的解明を推進し、研究モデルとしての基礎知識を蓄積し、(2)味覚反応の行動生理学的解析手法を開発し、この基礎研究を経て、 , (3)小魚は味覚情報の伝達と処理を担う神経回路の解析に応用され、その結果が得られました。 。
小型魚類における味覚応答の行動生理学的解析系の開発 ある味物質を嗜好するか忌避するかという行動生理につい
本研究では、メダカミノーを用いて、香料や蛍光物質を含む人工飼料を調製し、味覚情報の伝達・処理に関わる神経回路を解析しました。
小型魚類メダカを活用した味覚情報伝達・処理神経回路 の解析
具体的な作用機序は不明でした。 Salmonalla enterica 血清型 Typhimurium LT2 は、自身の tRNA のアンチコドンを切断するリボヌクレアーゼを発現します。上記に基づいて、tRNA のアンチコドン ループを特異的に切断する一群のリボヌクレアーゼは自然界に広く存在すると考えられます。 。
コリシン E5, D の基質認識・触媒機構
海洋生物から得られる発光タンパク質を対象とした生物有機化学的研究 生物発光を対象とした生物有機化学的研究の目的と重要性は以下のとおりです。 。
発光タンパク質について
生物発光に必要な分子種（生体成分）が解明されると、その生体成分を可視化する手段として生物発光が利用できるようになります。したがって、この研究成果は周辺の研究分野においても極めて価値のあるものとなります。この研究は有機合成化学に基づいており、研究成果に基づいて非天然分子を合理的に設計し、化学合成により供給できるという利点があります。発光基板を化学修飾することにより、発光効率の向上や発光波長の修飾が可能となり、共同研究の発展に大きく貢献します。この研究では、海洋発光生物であるイカとカモメの発光タンパク質の生物有機化学的研究が行われました。この発光タンパク質は活性酸素種（ROS）によって発光を開始する特徴があるため、ROSシグナル伝達を可視化する新たな手段として期待されていますが、発光機構の詳細は不明でした。この発光を制御する化学構造に着目し、発光機構の解明を目指した一連の研究により、以下のような成果が得られました。 。
トビイカの発光タンパク質（シンプレクチン）
「どうやって光るの？」という素朴な疑問が研究の出発点です。天然物化学の中心的なテーマ、つまり有機化学でそれに答える方法に挑戦することは学術的に興味深いものです。発光機構は種によって異なるため、個々の生物ごとに研究方法を確立することは常に困難です。このような状況のもと、本研究では、発光を制御する化学構造に着目し、有機合成化学を駆使して合理的に分子プローブを設計し、機器分析を用いて分子間相互作用を解析することで生物発光機構を解明します。さらに、発光タンパク質と基質がどのように相互作用して効率的な光放出を可能にするかを解明するために、光親和性基を導入した誘導体を合成しました。この誘導体を用いた光標識実験により、活性部位における発光タンパク質の構造変化が明らかになった。その結果、発光タンパク質の活性部位における分子間相互作用を解明する研究手法を確立しました。 。
ヒカリカモメガイの発光タンパク質（フォラシン）
ビフィズス菌のオリゴ糖代謝機構の解明と代謝酵素の高度利用に関する研究。本発表では、ビフィズス菌に特有のLNB代謝経路の解明と、これらの代謝酵素を用いた大規模LNB製造法の構築について説明します。 。
ビフィズス菌の LNB 代謝経路
腸内細菌の一種であるビフィズス菌は、腸内環境を改善するプロバイオティクスとしても利用されており、健康維持に重要です。ビフィズス菌は乳児期にはビフィズス菌の寡占状態を形成しており、外部から侵入した病原菌が腸内で増殖するのを防ぎ、感染を防ぐ役割を果たしていると考えられています。 1960年代に、ビフィズス菌を特異的に増殖させる母乳成分が探索され、母乳オリゴ糖（HMO）にその活性があることが判明した。牛乳にはほとんど含まれない三糖類以上のオリゴ糖（4Glcを除く）の総称。現在、牛乳から作られた人工乳には、粉ミルクで育てられた乳児の腸管内でのビフィズス菌の定着を促進するために、ラクツロースやフラクトオリゴ糖などのプレバイオティクスが添加されています。 HMOの分子構造はこれまでに130種類以上が同定されているが、これらのオリゴ糖を大量に生産することは難しく、HMOがビフィズス菌を特異的に増殖させる詳しい仕組みは不明であった。 。 HMO の主成分は 2'αフコシルラクトース (Fucα1→2Galβ1→4Glc) とラクト-N-テトラオースです。
実用的な LNB 調製法の開発
植物の成長促進における枯草菌の転写応答機構の研究。
ハイスループット発現系構築法の開発
酵母発現システムを使用したハイスループットの構造生物学。 。
ハイスループット発現系構築法の分泌タンパク質生産へ の応用
京都大学大学院農学研究科応用生命科学専攻 水谷公彦 助教 構造生物学は農芸化学をはじめとする生命科学の発展にとって欠かせない分野となっています。著者は一貫してX線結晶構造解析を用いて分泌タンパク質や膜タンパク質の構造と機能を研究してきました。特に、鉄を結合して輸送するタンパク質であるトランスフェリンのX線結晶構造解析に焦点を当てました。このような構造生物学の研究では、目的のタンパク質を効率よく調製する必要があるため、著者は酵母ピキア・パストリスの発現系を利用しています。
分泌タンパク質の結晶構造解析
鉄とアニオンの結合放出の構造メカニズムを解明するために、P. は最近、この有毒なねじれ構造がオリゴマーを形成する能力も高めることを発見しました。
毒性ターン構造特異的なモノクローナル抗体の開発と応用 AD治療戦略において，Aβ42 のワクチン療法や抗体投与に
Aβ42のラジカル化を特徴とする神経毒性のメカニズム。
細菌転写制御機構
環境と直接接触して生きている単細胞細菌は、さまざまな環境変化に適応する優れた能力を持っています。環境適応応答はゲノムの遺伝子発現を厳密に制御することによって行われ、遺伝情報の発現に対する最初の応答である転写は最も重要な制御過程である。細菌の転写装置であるRNAポリメラーゼ（RNAP）は、ααββ'からなるコア酵素複合体にσ因子が結合することで、プロモーターを認識できるホロ酵素となる。さらに、転写因子と呼ばれる分子は RNAP と直接相互作用して、その機能を変化させます。つまり、細菌ゲノムにおける選択的な遺伝子発現をRNAPの転写機能の変換として解釈する「RNAP機能分化の2段階モデル」が提案されています（図1）。著者らは、大腸菌K株をモデルとして、第2段階転写因子による転写活性化の分子機構モデルの確立に貢献し、転写抑制の分子機構モデルを提案した。これらの知見を踏まえ、大腸菌K株のゲノム上に存在すると推定される約300個の転写因子を中心としたゲノム転写制御システムの全体像の解明を目指し、網羅的な解析を行った。
細菌ゲノム転写制御の解明 1 研究戦略と研究方法の開発
細胞外金属応答のゲノム制御の全体像
大腸菌ゲノムの転写制御の全体像を解明する取り組みの一環として、私たちは細胞外金属の変化に対する適応応答の全体像を解明することを目的としました。大腸菌ゲノムには14種類の金属感知転写因子が知られています。 、ＺｎｔＲ、Ｚｕｒ、ＺｒａＲ、ＭｏｄＥ）、それらの制御下にあるプロモーターが同定された。残りの4種類の金属転写因子の知見と組み合わせると、それらは少数のプロモーターのみを制御するローカル制御因子と、30以上のプロモーターを制御するグローバル制御因子に大別できることが分かりました。局所調節因子は、感知された金属の細胞内恒常性に必要な輸送系遺伝子を制御しており、高い特異性を備えた適応機構として理解されています。一方、鉄を感知するFurおよびBasRは、それぞれの金属ホメオスタシス制御の外で機能する遺伝子を制御すると予想されている。つまり、これらの金属適応応答の転写因子間の制御において、全身的なネットワークが形成されていることを確認しました。 。
ゲノム転写制御の二成分制御系の全体像
PhoP は、世界的な調節因子であるマグネシウムを感知します。
大腸菌生存戦略の主幹ネットワーク
(b) 天知輝夫、神戸大学大学院農学研究科生命工学専攻准教授。
