研究概要

植物細胞では、主に葉緑体において脂肪酸が生成された後、葉緑体および小胞体において互いに密接に連携しながら主要膜脂質の生成が行われています。そのため、小胞体―葉緑体間の脂質輸送は、植物の膜脂質生合成全般において重要な役割を担っています。しかし、植物における小胞体連携ゾーンを介した脂質輸送、特に小胞体と葉緑体の間の連携ゾーンを介した脂質輸送の分子メカニズムと、その植物個体レベルでの環境ストレス適応における生理的意義についてはまだよくわかっていません。私たちはこれまでに、モデル植物シロイヌナズナにおける細胞質局在の可溶性リン脂質分解酵素（ホスファチジン酸ホスホヒドロラーゼ；PAH）を同定し、シロイヌナズナのPAH欠損変異体では、特にリン酸欠乏生育時の小胞体―葉緑体間の脂質輸送が抑制されると共に、リン酸欠乏だけでなく様々な環境ストレス応答に影響を与えることを見出しました。そこで私たちは、本欠損体をベースとした順遺伝学的・逆遺伝学的手法により、植物細胞におけるPAHを介した小胞体―葉緑体間脂質輸送の分子メカニズムを明らかにします。さらに、環境ストレスに応答した脂質輸送における小胞体―葉緑体連携ゾーン形成の制御機構を解明することで、多様な環境ストレスに適応する植物の作出を目指します。

代表的な原著論文

1. Yoshitake Y, Sato R, Madoka Y, Ikeda K, Murakawa M, Suruga K, Sugiura D, Noguchi K, Ohta H, Shimojima M. (2017) Arabidopsis phosphatidic acid phosphohydrolases are essential for growth under nitrogen-depleted conditions. Front Plant Sci. 8, 1847
2. Shimojima, M., Madoka, Y., Fujiwara, R., Murakawa, M., Yoshitake, Y., Ikeda, K., Koizumi, R., Endo, K., Ozaki, K., and Ohta, H. (2015) An engineered lipid remodeling system using a galactolipid synthase promoter during phosphate starvation enhances oil accumulation in plants. Front Plant Sci. 6, 664
3. Iwai, M., Ikeda, K., Shimojima, M., and Ohta, H. (2014) Enhancement of extraplastidic oil synthesis in Chlamydomonas reinhardtii using a type-2 diacylglycerol acyltransferase with a phosphorus starvation-inducible promoter. Plant Biotechnol. J. 12, 808-819
4. Yuzawa, Y., Shimojima, M., Sato, R., Mizusawa, N., Ikeda, K., Suzuki, M., Iwai, M., Hori, K., Wada, H., Masuda, S., and Ohta, H. (2014) Cyanobacterial monogalactosyldiacylglycerol-synthesis pathway is involved in normal unsaturation of galactolipids and low-temperature adaptation of Synechocystis sp. PCC 6803. Biochim. Biophys. Acta 1841, 475-483
5. Okazaki, Y., Shimojima, M., Sawada, Y., Toyooka, K., Narisawa, T., Mochida, K., Tanaka, H., Matsuda, F., Hirai, A., Hirai, MY., Ohta, H., and Saito, K. (2009) A chloroplastic UDP-glucose pyrophosphorylase from Arabidopsis is the committed enzyme for the first step of sulfolipid biosynthesis. Plant Cell 21, 892-909

総説

1. 下嶋美恵、村川雅人、太田啓之 (2015) 植物におけるオルガネラ間脂質輸送を介した生長戦略。 実験医学　33, 2586-2591