[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

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. 有機合成の進む道~先駆者たちのメッセージ~
  2. 非天然アミノ酸触媒による立体選択的環形成反応
  3. “マイクロプラスチック”が海をただよう …
  4. アルカロイド骨格を活用した円偏光発光性8の字型分子の開発 ~天然…
  5. 斬新な官能基変換を可能にするパラジウム触媒
  6. 第16回次世代を担う有機化学シンポジウム
  7. 文献検索サイトをもっと便利に:X-MOLをレビュー
  8. Nature Chemistry誌のインパクトファクターが公開!…

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. 単一分子の電界発光の機構を解明
  2. 第55回「タンパク質を有機化学で操る」中村 浩之 教授
  3. ルーベン・マーティン Ruben Martin
  4. 量子の力で生体分析!?シングレット・フィッションを用いたNMR感度の増大
  5. 2021年ノーベル化学賞ケムステ予想当選者発表!
  6. 庄野酸化 Shono Oxidation
  7. マテリアルズ・インフォマティクスで用いられる統計[超入門]-研究者が0から始めるデータの見方・考え方-
  8. メーヤワイン アリール化反応 Meerwein Arylation
  9. 2011年日本化学会各賞発表-学会賞-
  10. 小林 修 Shu Kobayashi

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
 123
45678910
11121314151617
18192021222324
25262728293031

注目情報

最新記事

マリンス有機化学(上)-学び手の視点から-

概要親しみやすい会話形式を用いた現代的な教育スタイルで有機化学の重要概念を学べる標準教科書.…

【大正製薬】キャリア採用情報(正社員)

<求める人物像>・自ら考えて行動できる・高い専門性を身につけている・…

国内初のナノボディ®製剤オゾラリズマブ

ナノゾラ®皮下注30mgシリンジ(一般名:オゾラリズマブ(遺伝子組換え))は、A…

大正製薬ってどんな会社?

大正製薬は病気の予防から治療まで、皆さまの健康に寄り添う事業を展開しています。こ…

一致団結ケトンでアレン合成!1,3-エンインのヒドロアルキル化

ケトンと1,3-エンインのヒドロアルキル化反応が開発された。独自の配位子とパラジウム/ホウ素/アミン…

ベテラン研究者 vs マテリアルズ・インフォマティクス!?~ 研究者としてMIとの正しい向き合い方

開催日 2024/04/24 : 申込みはこちら■開催概要近年、少子高齢化、働き手の不足…

第11回 慶應有機化学若手シンポジウム

シンポジウム概要主催:慶應有機化学若手シンポジウム実行委員会共催:慶應義塾大…

薬学部ってどんなところ?

自己紹介Chemstationの新入りスタッフのねこたまと申します。現在は学部の4年生(薬学部)…

光と水で還元的環化反応をリノベーション

第609回のスポットライトリサーチは、北海道大学 大学院薬学研究院(精密合成化学研究室)の中村顕斗 …

ブーゲ-ランベルト-ベールの法則(Bouguer-Lambert-Beer’s law)

概要分子が溶けた溶液に光を通したとき,そこから出てくる光の強さは,入る前の強さと比べて小さくなる…

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