メタノールをエネルギー源として利用する酵母において重要な役割を担う酵素の立体構造を、クライオ電子顕微鏡を用いて高精度で解明しました。その結果、よく似た構造の2種類の酵素が環境に応じて異なる働きをする仕組みが明らかとなりました。　カーボンニュートラル社会の実現に向けて、メタノールの効率的な資源化が注目されています。本研究では、より効率的なメタノール利用の鍵を探るため、メタノールで成長する酵母Ogataea methanolica におけるアルコールオキシダーゼ（AOD）という酵素に着目し、その構造と機能の違いをクライオ電子顕微鏡を用いて明らかにしました。AODには複数の...

赤系レタスの赤色はアントシアニンによるものです。本研究では、アントシアニン合成関連酵素遺伝子をゲノム編集で機能喪失させ、生育への顕著な悪影響なく赤色が消失することを明らかにしました。またそれに伴って、ケルセチン類を含む他のフラボノイド群が増加することが分かりました。　赤色レタスの赤色はアントシアニンという色素によるものです。この色素は、抗酸化作用で研究されているポリフェノールの一種で、植物の中ではフェニルアラニンというアミノ酸から複数の酵素が段階的に働いて合成されます。その過程で多様なフラボノイド（植物色素の総称）が作られ、最終的にアントシアニンへと変換されます。　本研...

新型コロナウイルスについて公開ゲノムデータを解析した結果、感染性を高めたとされるスパイクタンパク質の614番目のアミノ酸のグリシンへの変異が、元のアスパラギン酸に戻ったゲノム配列が、デルタ株とオミクロン株に集中して多数見つかりました。また、その時期や検出場所にも偏りがありました。　新型コロナウイルス（SARS-CoV-2）にはスパイクタンパク質と呼ばれる特徴的な突起構造があり、これが感染を引き起こす鍵となることが知られています。この感染症の世界的流行の初期には、スパイクタンパク質の614番目のアミノ酸であるアスパラギン酸（D614）からグリシンへの変異（G614）が急速に起こり、感...

植物と細菌の根粒共生を制御するタンパク質（マスター制御因子）における分子進化の仕組みを解明しました。根粒共生が始まる前に進化の過程で出現していたアミノ酸配列を利用し、この因子のDNA結合が安定化され、根粒形成、細菌感染、窒素固定に関わる多くの遺伝子を制御可能になっていました。　マメ科など一部の植物は、根に根粒と呼ばれる器官を形成して微生物（窒素固定細菌）を感染させ、共生関係を築いています。この「根粒共生」により、植物は細菌から窒素栄養を受け取る一方、細菌には光合成産物をエネルギー源として提供しています。この仕組みの分子基盤の解明は、基礎生物学と農業への応用の両面から極めて重要です。...

食中毒原因菌のサルモネラは、免疫細胞のマクロファージの内部でアルギニン脱炭酸酵素を発現して酸性環境に対応します。今回、この酵素遺伝子のmRNAの非翻訳領域から生成されたsmall RNAがサルモネラの代謝に関与する複数のmRNAと塩基対を形成し、その発現を制御することを発見しました。　生物の遺伝情報であるDNAの塩基配列はmRNAに転写され、その情報を基にタンパク質が翻訳される。1958年にクリックが提唱したこのセントラルグマにおいて、mRNAは単に遺伝情報の鋳型としてみなされてきました。しかしその後、mRNAが小さなRNA（small RNA）を生み出し、他のmRNAと塩基対を形...

ゲノム編集技術を用いて複数の遺伝子を改変することにより、糖度、GABA（機能性アミノ酸）含量およびビタミンC濃度を同時に向上させたトマト果実の開発に成功しました。本技術は、栄養価や健康などに関わる機能性を高めた作物の作出に寄与すると期待されます。　トマトは世界で最も広く栽培される果菜類である上、果実の甘味（糖度）や多彩な栄養成分を持っています。さらに近年、ゲノム編集技術を用いた高GABA（機能性アミノ酸）トマトなども実用化されています。　本研究では、ゲノム編集技術を用いて、糖度、GABA含量およびビタミンC濃度を同時に増加させたトマト果実の作出に成功しました。GABA...

感情と覚醒をつなぐ新しい神経経路として、大脳辺縁系の一部である分界条床核のニューロン（神経細胞）が、中脳の深中脳核の興奮性ニューロンを介して覚醒を誘発することを明らかにしました。この経路はストレスによる睡眠障害を引き起こす神経基盤の一つである可能性があります。　私たちの感情やストレスは、眠りや目覚めに大きな影響を与えます。これまで、感情を司る脳の扁桃体やその周辺構造が覚醒に関与することは知られていましたが、その具体的な神経メカニズムはよく分かっていませんでした。　本研究では、脳の扁桃体の延長部にあたる分界条床核（BNST）のGABAというアミノ酸を神経伝達物質とするニュ...

高塩濃度・高アルカリといった極限環境に適応して棲息する紅色硫黄細菌などの光合成硫黄細菌が行う光合成は、植物やシアノバクテリアとは異なり、硫化水素を使って太陽光エネルギーを化学エネルギーに変換します。この過程では、光を集めるタンパク質複合体である光捕集2複合体（LH2）とコア光捕集反応中心複合体（LH1-RC）が重要な役割を果たしています。紅色硫黄細菌の一種であるHalorhodospira halophila（Hlr. halophila）は、LH2とLH1-RCが一体化しているかのように振る舞うことで、効率的に光合成を行なっていると考えられています。一方で、一般的な紅色非硫黄細菌ではLH2とLH1-RCの相互作用は弱いことが報告されており、この違いは謎に包まれていました。...