[スポンサーリンク]

スポットライトリサーチ

多価不飽和脂肪酸による光合成の不活性化メカニズムの解明:脂肪酸を活用した光合成活性の制御技術開発の可能性

[スポンサーリンク]

 

第346回のスポットライトリサーチは、東京大学 大学院総合文化研究科(和田・神保研究室) 助教の神保 晴彦さんにお願いしました。

植物や微細藻類が産生する脂肪酸は、脱炭素社会の実現を目指す動きが世界的に活発化する中でバイオ燃料の原料として注目が集まっています。光合成微細藻類による脂肪酸産生は世界各地で活発に研究が行われていますが、産生される種々の脂肪酸のうち多価不飽和脂肪酸が光合成を阻害する点は、増産における課題となっていました。今回、神保さん達はこの光合成阻害における分子メカニズムの解明に挑みました。

生物学の謎に化学の力で切り込んだ本研究の成果は、International Journal of Molecular Sciences原著論文、およびプレスリリースに公開されています。

 

“Specific incorporation of polyunsaturated fatty acids into the sn-2 position of phosphatidylglycerol accelerates photodamage to photosystem II under strong light”

Haruhiko Jimbo*, Koki Yuasa, Kensuke Takagi, Takashi Hirashima, Sumie Keta, Makiko Aichi, Hajime Wada

International Journal of Molecular Sciences, 2021, 22, 10432

DOI : 10.3390/ijms221910432

 

和田・神保研究室の和田 元 教授から、神保さんについて以下のコメントを頂いています。これからの研究成果も目が離せなさそうです!

私達の研究室では、光合成生物における脂質の生合成や生理機能について、長年に渡って研究していますが、神保さんは3年前に研究室のメンバーとして加わり、光合成の研究に携わっていた経験を活かして、脂質の視点から光合成の光阻害(強光ストレスによって活性が低下する現象)などの現象の分子機構について解析を行なっています。今回紹介したのは、その研究成果の一部で、短期間に脂質の様々な重要な働きを次々と明らかにしており、今後の研究の発展が非常に楽しみです。

 

身近な生き物が持つ分子メカニズムを知ることで、いつもと少し違う景色が見えてくる、かもしれません。それではインタビューをお楽しみください!

 

Q1. 今回プレスリリースとなったのはどんな研究ですか?簡単にご説明ください。

多価不飽和脂肪酸(PUFA: Poly-Unsaturated Fatty Acids)が、光合成生物の生育を阻害する分子メカニズムを解明しました。

α-リノレン酸やリノール酸に代表されるPUFAは、動物の成長・生存に必須の脂肪酸です。PUFAは、光合成生物である植物や藻類・シアノバクテリアに多く含まれています。これまでに、α-リノレン酸やリノール酸を、細胞外から光合成生物に添加すると急速に光合成活性が低下して、死滅してしまうことがわかっていますが、その分子メカニズムは不明でした。本研究では、異なる二重結合の数・位置・シス/トランス結合といった多様な分子構造を持つ不飽和脂肪酸をケミカルライブラリとしたケミカルバイオロジーを活用して、光合成の強光耐性への影響を解析しました。その結果、PUFAが光合成膜脂質の一種であるホスファチジルグリセロール(PG)のsn-2位に特異的に取り込まれることで、光合成複合体の一つである光化学系IIを不安定化し、光合成活性を阻害してしまうことが明らかとなりました。今後は、PUFAを分子基盤として、光合成活性を効率的に阻害する新規の脂肪酸分子種を開発することで、新規農薬や赤潮・アオコの防除薬の開発が期待されます。

 

図1.α-リノレン酸はPGのsn-2に特異的に取り込まれ、光合成複合体の不安定化と不活性化を引き起こす。

 

Q2. 本研究テーマについて、自分なりに工夫したところ、思い入れがあるところを教えてください。

工夫した点は、不飽和脂肪酸において異なる二重結合の数・位置・シス/トランス結合を細かく設定して、解析した点です。種類が増えるほどサンプル数が多くなるので、実験が大変ですが、より詳細に化学的な構造が光合成に与える影響を考察することができました。また、思い入れのあるところは、PUFAがPGのsn-2位に特異的に取り込まれることを発見した結果です。この結果は、別の研究テーマで得られていた結果(論文準備中)を強力にサポートする結果であり、一つ一つのピースがはまっていくような感覚を覚え、興奮したのを覚えています。

 

Q3. 研究テーマの難しかったところはどこですか?またそれをどのように乗り越えましたか?

解析を進める中で、添加した遊離脂肪酸が膜脂質の1つとTLC上でぴったり重なってしまうことに気がつき、それまでの結果を全て取り直すことになってしまいました。脂肪酸の誘導体化には、これまで当研究室で長年用いられてきた、脂肪酸と膜脂質の両方を誘導体化する塩化水素-メタノール法を用いて解析していましたが、文献を漁り、別の誘導体化法である水酸化カリウム-メタノール法を用いることで、膜脂質だけを分析することができました。

 

Q4. 将来は化学とどう関わっていきたいですか?

これまで遺伝学や生理学・生化学の手法を用いて研究を進めていた私にとって、今回のように化学的な手法を用いて光合成に向き合ったのは初めてで、多くの困難がありました。生物学的な観点からすれば、この研究が何を意味するのかはまだ明確な答えがありませんし、化学的な視点から見てももっと詰めるべき点が合うように思います。しかし、今回の解析を通して、化学的な手法を用いることで、これまで、遺伝学や生理学・生化学ではわからなかった、詳細な化学構造が生物に与える影響について明らかにすることが出来ました。生物学を基礎として、化学的な手法・考察を頭に据えて研究を進めることで、今後の研究が発展すると期待しています。

 

Q5. 最後に、読者の皆さんにメッセージをお願いします

本研究は、論文にする途中で多くの挫折がありました。特に、脂肪酸を外から添加するという、人工的な条件で光合成を解析するのには何の意味があるのかということは、他の研究者やレビュアーから指摘を受けました。しかし、私はどんな研究でも意味がないものはなく、他の研究との組み合わせや、技術革新によって、再考される研究成果は数多くあると思っています。私自身も、本結果が今後どのような成果とともに世界を変えていくのか非常に楽しみです。

 

研究者の略歴

神保 晴彦(ジンボ ハルヒコ)

東京大学大学院総合文化研究科生命環境科学系

研究テーマ:光合成修復の分子機構解明、細胞小器官間シグナリング

 

関連リンク

researchmap: 神保 晴彦(ジンボ ハルヒコ)

researchmap: 和田 元(ワダ ハジメ)

 

Shirataki

Shirataki

投稿者の記事一覧

目には見えない生き物の仕組みに惹かれ、生体分子の魅力を探っていこうとしています。ポスドクや科学館スタッフ、大学発ベンチャー研究員などを経て放浪中。

関連記事

  1. 2010年ノーベル化学賞予想―海外版
  2. MOF 結晶表面の敏感な応答をリアルタイム観察
  3. 知的財産権の基礎知識
  4. 二重可変領域を修飾先とする均質抗体―薬物複合体製造法
  5. 【山口代表も登壇!!】10/19-11/18ケミカルマテリアルJ…
  6. 手術中にガン組織を見分ける標識試薬
  7. 蒲郡市生命の海科学館で化学しようよ
  8. iPhoneやiPadで化学!「デジタル化学辞典」

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. Name Reactions: A Collection of Detailed Mechanisms and Synthetic Applications Fifth Edition
  2. 炭素繊維は鉄とアルミに勝るか? 1
  3. 銅触媒と可視光が促進させる不斉四置換炭素構築型C-Nカップリング反応
  4. MOFはイオンのふるい~リチウム-硫黄電池への応用事例~
  5. ペラミビル / Peramivir
  6. 化学探偵Mr.キュリー6
  7. 一度に沢山の医薬分子を放出できるプロドラッグ
  8. 第87回―「NMRで有機化合物の振る舞いを研究する」Daniel O’Leary教授
  9. Dead Endを回避せよ!「全合成・極限からの一手」③
  10. 第八回ケムステVシンポジウム「有機無機ハイブリッド」を開催します!

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2021年10月
« 9月   11月 »
 123
45678910
11121314151617
18192021222324
25262728293031

注目情報

注目情報

最新記事

可視光全域を利用できるレドックス光増感剤

東京工業大学 理学院 化学系の玉置悠祐助教、入倉茉里大学院生および石谷治教授は、新たに合成したオスミ…

【ジーシー】新卒採用情報(2023卒)

弊社の社是「施無畏」は、「相手の身になって行動する」といった意味があります。これを具現化することで存…

有機合成のための新触媒反応101

(さらに…)…

化学者のためのエレクトロニクス講座~電解ニッケルめっき編~

この化学者のためのエレクトロニクス講座では半導体やその配線技術、フォトレジストやOLEDなど、エレク…

その病気、市販薬で治せます

(さらに…)…

チェーンウォーキングを活用し、ホウ素2つを離れた位置へ導入する!

第350回のスポットライトリサーチは、慶應義塾大学大学院理工学研究科 博士課程 2 …

ヘテロ環、光当てたら、減ってる環

種々の生物活性物質に適用可能な飽和複素環の環縮小反応が開発された。可視光の照射のみで飽和複素環のヘテ…

化学者のためのエレクトロニクス講座~電解金めっき編~

このシリーズでは、化学者のためのエレクトロニクス講座では半導体やその配線技術、フォトレジストやOLE…

モータースポーツで盛り上がるカーボンニュートラル

11月13日、マツダは岡山県の岡山国際サーキットで開催されるスーパー耐久シリーズ2021 Power…

化学反応を自動サンプリング! EasySampler 1210

自動でサンプリングして化学反応を追跡できる装置 EasySampler 1210…

Chem-Station Twitter

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー

PAGE TOP