藻類でのデンプン分解を調節する仕組みを解明

－藻類による持続可能なデンプン生産に期待－

2025年3月26日 11:00

研究者情報

〇大学院医学系研究科 生物化学分野　教授 五十嵐 和彦
研究者ウェブサイト

発表のポイント

藻類でのデンプン分解を調節するタンパク質の残基を特定

残基のリン酸化状態を変えることでデンプン蓄積量を向上させることに成功

藻類を利用したバイオ燃料の増産などにより、地球温暖化の進行抑制効果に期待

発表概要

東京科学大学（Science Tokyo）* 総合研究院 化学生命科学研究所の今村壮輔特定教授（現 日本電信電話株式会社（NTT） 宇宙環境エネルギー研究所 上席特別研究員）、田中寛教授、東北大学 大学院医学系研究科の島弘季学術研究員、五十嵐和彦教授らの研究チームは、藻類（微細藻類）細胞内でのデンプン分解を調節する分子レベルの仕組みを解明し、デンプン蓄積量を向上させることに成功しました。
今回の研究では、デンプン分解に関与するGWDタンパク質（用語1）の特定のアミノ酸残基のリン酸化（用語2）状態の変化が、デンプン分解のスイッチになることを発見しました。さらにこの仕組みを応用し、デンプン分解を抑制することで、デンプン蓄積量が約1.6倍に向上することを確認しました。
デンプンはバイオエタノールなどの原料となる有用なバイオマスです。本研究で明らかになった仕組みを活用して、藻類のデンプン蓄積量を向上させることは、バイオ燃料の増産に直結します。これにより、環境負荷の少ない燃料生産が可能となり、環境問題の解決に貢献することが期待されます。
本成果は、3月21日付（現地時間）の「Plant Physiology」誌に掲載されました。

図1藻類におけるTORを介したデンプンの分解と合成の調節機構の模式図

用語解説

（1）GWD（α-glucan, water dikinase）タンパク質：デンプン分子にリン酸基を付加することで、デンプンの分解を促進するタンパク質。GWDタンパク質の活性を制御することで、デンプンがいつ、どの程度の速さで分解されるかを調整することができる。
（2）リン酸化：タンパク質分子などにリン酸基を付加する反応。リン酸化によってタンパク質分子の機能や、細胞内での局在や他のタンパク質分子との結合状態が変化する。タンパク質の機能を調節する主要な調節の仕組み。

論文情報

タイトル：Target of rapamycin signaling regulates starch degradation via α-glucan, water dikinase in a unicellular red alga
著者：Sota Komiya, Imran Pancha, Hiroki Shima, Kazuhiro Igarashi, Kan Tanaka, Sousuke Imamura
掲載誌：Plant Physiology
DOI：10.1093/plphys/kiaf106

詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

（研究に関すること）
東北大学大学院医学系研究科 生物化学分野
教授　五十嵐 和彦（いがらし かずひこ）
TEL: 022-717-7596
Email:kazuhiko.igarashi.a5*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）
（報道に関すること）
東北大学大学院医学系研究科・医学部広報室
TEL: 022-717-8032
Email:press.med@grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）



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