東京大学研究Discovery Saga

● 望みの性質を持つ光スイッチ分子と、それに特異的に結合するタンパク質のペアを、ゼロから人工的に創り出す手法を開発。● 青色光と紫色光に応答して可逆的に形を変える光スイッチ分子を設計し、その一方の構造にのみ結合する人工タンパク質タグを創出。● 開発したペアを動物細胞に応用し、情報伝達、細胞運動、遺伝子発現、受容体活性、細胞分化など、さまざまな機能を光でスイッチングできることを実証。細胞の光操作技術に新たな道を拓く。【研究概要】光を用いて細胞内の特定の生体分子の機能を操作する技術は、生命の仕組みを解明するための研究ツールや、疾患を治療するための技術として大...

キーワード：先端技術/二量体/光応答性/保護基/光応答/光受容/光受容タンパク質/神経系/青色光/クロム/結合状態/光機能/光スイッチ/選択性/光照射/光分解/人工タンパク質/融合タンパク質/オプトジェネティクス/機能性/シロイヌナズナ/進化分子工学/クリプトクロム/アミノ酸配列/細胞膜/受容体型チロシンキナーゼ/チロシンキナーゼ/光制御/細胞運動/mRNA/PI3K/光遺伝学/光操作/GPCR/アミノ酸/イミン/キナーゼ/バイオテクノロジー/ラット/リガンド/遺伝子発現制御/蛍光色素/蛍光標識/細胞内局在/細胞分化/受容体/生体分子/創薬/発現制御/分化誘導/遺伝学/遺伝子/遺伝子発現/抗体/脂質

他の関係分野：複合領域化学生物学工学総合生物農学

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発表日：2026年4月18日

なぜウイルスは特定の植物に感染しないのか?

――植物ウイルスの宿主範囲を決める仕組みを解明――

　東京大学大学院農学生命科学研究科の鈴木拓海特任研究員と山次康幸教授らの研究グループは、ポテックスウイルス(Potexvirus)という、本来なら41以上の科におよぶ広範な植物を宿主とするウイルス群が、なぜかアブラナ科植物だけにはほとんど感染できない、という現象のメカニズムを明らかにしました。　アブラナ科植物の包括的な比較ゲノム解析により、JAX1と呼ばれるウイルス抵抗性遺伝子が大部分のアブラナ科植物に共通して存在し、それらがポテックスウイルスの感染を抑える働きを持つことが明らかになりました。一方で、一部のアブラナ科植物はポテックスウイルスに部分的あるいは全身感染しましたが、それら...

キーワード：アブラナ科/共進化/比較ゲノム解析/政策研究/アブラナ科植物/変異体/シロイヌナズナ/トマト/ゲノム編集技術/植物ウイルス/抵抗性/比較ゲノム/病原体/ウイルス学/蛍光タンパク質/緑色蛍光タンパク質(GFP)/ゲノム解析/分子機構/ゲノム編集/RNA/レクチン/阻害剤/ウイルス/ゲノム/遺伝子/遺伝子発現

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発表日：2025年12月6日

使っていない遺伝子を段階的に眠らせる植物独自のしくみ

東京大学大学院理学系研究科の野寄拓海大学院生、森秀世特任研究員（研究当時）、大矢恵代特任助教（研究当時）、稲垣宗一准教授、角谷徹仁名誉教授（研究当時・教授）による研究グループは、京都大学生態学研究センターの工藤洋教授、滋賀大学データサイエンス・AIイノベーション研究推進センターの西尾治幾講師との共同研究により、従来は転写活性の目印と考えられてきたヒストンH3の4番目リジンのジメチル化（H3K4me2）...

キーワード：時系列解析/人工知能（AI）/太陽/ヒストン/ヌクレオソーム/SUMO化/転写開始点/ゲノム配列/リン酸/変異体/シロイヌナズナ/ヒストンバリアント/環境応答/キチン/生態学/アミノ酸配列/転写抑制/免疫沈降/クロマチン/次世代シーケンサー/アセチル化/アミノ酸/イミン/ヒストン修飾/メチル化/ユビキチン/ユビキチン化/ゲノム/遺伝学/遺伝子/遺伝子発現/概日リズム/抗体/標準化

他の関係分野：情報学数物系科学工学総合生物農学

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発表日：2025年7月8日

ロリゲンの通り道を制御する仕組みを発見

──適切な環境下で花を咲かせる巧妙な仕組み── 村田裕介特任研究員、阿部光知教授らの研究グループより

　花成ホルモン（フロリゲン）は葉で作られた後、篩管を通って茎の先端部（茎頂分裂組織）へと運ばれる。茎頂分裂組織に運ばれたフロリゲンは細胞と細胞の間を移動し、最終的に花芽形成領域へ到達するとFDタンパク質とフロリゲン複合体を形成して花芽形成を開始する。これまでに、葉で環境依存的にフロリゲンを産生する仕組みについては多くの知見が蓄積されてきたのに対して、茎頂分裂組織におけるフロリゲンの移動経路、移動を制御する仕組みに関しては未解明の謎であった。　今回、東京大学大学院総合文化研究科の村田裕介特任研究員と阿部光知教授らは、フロリゲンが原形質連絡を介して茎頂分裂組織の細胞間を移動する...

キーワード：アブラナ科/タンパク質間相互作用/生殖/蛍光観察/トンネル/ナノサイズ/環境情報/原形質連絡/機能制御/茎頂分裂組織/分裂組織/フロリゲン/花芽形成/植物ホルモン/シロイヌナズナ/形質転換/ゲノム情報/分子遺伝学/遺伝子発現解析/蛍光タンパク質/発現解析/ホルモン/成長期/アミノ酸/イミン/シグナル分子/細胞核/生体分子/ゲノム/遺伝学/遺伝子/遺伝子発現

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発表日：2025年6月20日

植物ステロイドホルモンの謎解明

ブラシノステロイドが花粉管ガイダンスを向上する

東京大学大学院理学系研究科の松浦公美特任助教、東山哲也教授、中部大学の鈴木孝征教授、東北大学の木全祐資助教、植田美那子教授、理化学研究所の竹林裕美子テクニカルスタッフ、榊原均グループディレクター（研究当時、現：名古屋大学教授）、中野明彦光量子工学研究セン...

キーワード：卵細胞/ブラシノステロイド/生殖/カルス/花粉管/花粉/シロイヌナズナ/精細胞/受精/ホルモン/ステロイド/ステロイドホルモン/遺伝子

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発表日：2025年5月26日

【研究成果】ヘムタンパク質が植物の形づくりを制御する

──コケ植物と被子植物に保存されたRLFタンパク質の役割を解明──

　本研究グループは、シロイヌナズナRLFのアミノ酸配列をもとに相同配列を検索した結果、ゼニゴケにもシトクロムb5様ヘム結合ドメイン（Cytb5-HBD）を含むRLF相同遺伝子（共通の祖先をもつ遺伝子）が見つかり、これをMpRLF遺伝子と名付けて解析を進めました。まずMpRLFがゼニゴケの器官発生にどのような影響を与えるのか調べるために、MpRLF遺伝子を欠損させた変異体（Mprlf）を作出しました。野生型と比べて、変異体では、葉状体の成長抑制、杯状体の形成阻害、異常な生殖器官が観察された...

キーワード：普遍性/スペクトル/分子構造/酸化還元反応/アブラナ科/ヘムタンパク質/コケ植物/シトクロム/ゼニゴケ/生殖/組み換えタンパク質/電子伝達/クロム/可視光/還元反応/紫外線/酸化還元/生産性/組み換え/遺伝子改変/ゲノム配列/変異体/シロイヌナズナ/リグニン/生合成/アミノ酸配列/分子機能/アミノ酸/ヘモグロビン/ゲノム/遺伝子/脂質/脂質代謝

他の関係分野：数物系科学化学生物学工学総合生物農学

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発表日：2025年5月21日

「レーザーの光で育てる未来の野菜」

――赤色レーザーダイオードが拓く次世代植物工場の光戦略――

　東京大学大学院農学生命科学研究科の矢守航准教授らの研究グループは、赤色レーザーダイオード(以下、LD)を光源とすることで、植物の光合成と成長を飛躍的に促進できることを、世界で初めて明確に示しました(図1)。　これまでの植物栽培では、発光ダイオード(以下、LED)が人工光源として主流でしたが、LEDは広い波長帯域(半値幅: 20〜50 nm)で発光する一方、LDは波長帯が極めて狭く発光するという特性があります(半値幅: 1〜5 nm以下)。本研究では、LDの狭波長帯光を植物の主な光合成色素であるクロロフィルの吸収ピークに一致させることで、光合成における光エネルギー変換効率を最大化で...

キーワード：最適化/光エネルギー/人口増加/再生可能エネルギー/自然災害/異常気象/気候変動/スペクトル/国際宇宙ステーション/太陽/光エネルギー変換/光化学/クロロフィル/光化学系I/光化学系II/光合成/光阻害/植物生理学/太陽光/ファイバー/エネルギー効率/持続可能/LED/光照射/発光ダイオード（LED）/レーザー/光ファイバー/生産性/エネルギー変換/クロロフィル蛍光/シロイヌナズナ/トマト/植物工場/バイオマス/水利用/タバコ/ナトリウム/ゲノム/ストレス/生理学

他の関係分野：情報学環境学数物系科学化学生物学総合理工工学農学

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発表日：2025年5月21日

植物が干ばつに打ち勝つ力を引き出すしくみを発見

――根と葉の機能を高めることで植物の乾燥ストレスを軽減――

　東京大学大学院農学生命科学研究科の勝濵直椰大学院生と矢守航准教授らは、水が限られた環境(乾燥ストレス)下でも植物の成長を維持するためには、根からの水や養分の吸収と葉での光合成活性を同時に高めることが重要であることを明らかにしました。　これまで、葉における光合成の制御機構の一つとして、気孔を取りまく孔辺細胞に存在するタンパク質「H⁺-ATPase」のはたらきが知られており、その活性を制御する「PATROL1」というタンパク質が注目されてきました。PATROL1は根においても大量に存在していることが知られていたものの、その役割は不明でした。本研究グループは、PATRO...

キーワード：AI/人工知能（AI）/異常気象/気候変動/プロトンポンプ/光合成/持続可能/シナプス/SEM/シロイヌナズナ/ダイズ/トマト/乾燥耐性/食料安全保障/農地/イネ/ストレス耐性/乾燥ストレス/細胞壁/水資源/土壌/アミノ酸配列/プロトン/細胞膜/免疫沈降/免疫沈降法/蛍光タンパク質/神経伝達物質/アミノ酸/神経細胞/立体構造/ゲノム/ストレス/遺伝子/抗体

他の関係分野：情報学数物系科学生物学工学総合生物農学

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発表日：2025年4月23日

植物の開花の始まりを抑える未知の遺伝子制御の仕組みを解明

―植物特異的Dof転写因子はDNA上の近接した結合配列のタンデムリピートに効率的に集積する―

　被子植物の実験モデルであるシロイヌナズナにおいては、遺伝子の5%を超える1,500以上の遺伝子が転写因子をコードし、そのうちの45%は植物特異的なファミリーに属していると推計されています。DNA-binding with one-finger(Dof)転写因子は、Dofドメインと名付けられた独特なzinc finger(ZF)型DNA結合ドメインを分子内に1つだけもつ植物特異的な転写因子ファミリーであり、植物の多岐にわたる生理過程の遺伝子発現調節において重要な役割を担っています。しかし、Dofドメインの結合配列はAAAG(またはその逆相補配列CTTT)であり、限られた標的遺伝子のプロモータ...

キーワード：先端技術/DNA結合/空間分布/水溶液/X線回折/エントロピー/高速AFM/高分子/遺伝子発現調節/X線結晶構造解析/維管束/結晶構造解析/細胞伸長/生殖/原子分解能/熱力学/単結晶/AFM/モーター/ライフサイクル/原子間力顕微鏡/分解能/X線結晶構造/プロトプラスト/フロリゲン/結晶構造/植物ホルモン/シロイヌナズナ/形質転換植物/形質転換/炭水化物/土壌/高速原子間力顕微鏡/転写抑制/プロモーター/遺伝子制御/実験モデル/ホルモン/分子機構/アミノ酸/ヘリックス/ラット/リガンド/幹細胞/構造変化/生体高分子/生体分子/創薬/低分子化合物/転写因子/転写制御/発現調節/立体構造/ゲノム/遺伝子/遺伝子発現

他の関係分野：複合領域環境学数物系科学化学生物学工学農学

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発表日：2025年4月12日

【研究成果】共生菌が「悪者」になるメカニズム

──植物内生菌が潜在的に有する病原性発現機構の解明──

　東京大学大学院総合文化研究科の晝間敬准教授および氏松蓮博士後期課程学生、同大学大学院新領域創成科学研究科の青木誠志郎客員共同研究員、東京科学大学理学院化学系の南篤志教授らによる研究グループは、植物の根に内生する糸状菌が潜在的に有する病原性の発現メカニズムを明らかにしました。　植物体内に生息する植物内生菌は宿主に対して共生性から病原性まで様々な生活様式を示すことが知られていますが、その生活様式の「ゆらぎ」を制御するメカニズムについてはほとんどわかっていません。今回、本研究グループは、モデル植物シロイヌナズナに内生して多くの場合共生的にふるまう真菌Colletotric...

キーワード：遺伝子発現調節/カーボンニュートラル/生活様式/カーボン/遺伝子クラスター/胞子形成/病原菌/シロイヌナズナ/糸状菌/共生菌/二次代謝/病原性/生合成/生合成遺伝子/生合成酵素/微生物/アミノ酸配列/潜伏感染/ゲノムワイド/転写制御因子/遺伝子発現解析/発現解析/ゆらぎ/分子機構/アミノ酸/代謝物/転写制御/発現調節/ゲノム/遺伝学/遺伝子/遺伝子発現/真菌/老化

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発表日：2025年3月27日

mRNAは消えて終わりじゃない!

――mRNA分解中間体が転写を抑える新たなフィードバック機構の発見――

　東京大学大学院農学生命科学研究科の藤原徹教授らは、植物の必須元素の環境中の濃度に応じて適切に吸収を制御するために不可欠な新たな遺伝子発現制御機構を発見しました。具体的にはシロイヌナズナのホウ素輸送体NIP5;1の遺伝子発現が細胞内のホウ素濃度に応じて、転写・翻訳・mRNA分解が連携する「多層的な制御システム」によって調整されていることを今回明らかにしました。特に、5'-非翻訳領域(5'-UTR)に存在するAUGUAA配列上で、リボソームがホウ素濃度を感知して停止することで、翻訳の抑制・mRNAの分解・転写の抑制が連動する仕組みを明らかにしました。　さらに、...

キーワード：最適化/情報学/環境変化/産学連携/終止コドン/タンパク質合成/翻訳開始/mRNA分解/コドン/遺伝情報/栄養応答/塩基配列/テンプレート/フィードバック/制御システム/リボソーム/イントロン/ホウ素/転写開始点/RNAポリメラーゼ/輸送体/シロイヌナズナ/変異株/翻訳抑制/植物栄養/環境応答/細胞壁/土壌/シークエンス/転写抑制/アンチセンス/遺伝子制御/mRNA/次世代シーケンサー/RNA/アミノ酸/シグナル分子/遺伝子発現制御/細胞核/転写制御/発現制御/発現調節/遺伝子/遺伝子発現

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発表日：2025年2月27日

「強光でも負けない植物!」生産性向上の鍵となる画期的な光合成促進剤を発見!

――過酷な環境での収穫量向上に貢献する植物成長調整剤の開発へ期待――

　東京大学大学院農学生命科学研究科の矢守航准教授らは、強い日差しにも負けず、植物の生産性を高める画期的な光合成促進剤を発見しました。　地球温暖化や異常気象によって、強い日差し(強光ストレス)が植物の成長を妨げ、作物の収穫量を大幅に減らしてしまうことが大きな課題となっています。増え続ける世界人口を支えるため、食料生産を2050年までに現在より50%増やす必要があるとされていますが、このような環境ストレスがその実現を阻む大きな障害となっています。　本研究グループはこの課題を解決するため、植物を守る新しい化合物を探す独自のスクリーニングシステムを開発しました。このシステムを使っ...

キーワード：産学連携/光エネルギー/自然災害/地球温暖化/異常気象/気候変動/酸化還元状態/キノン/光化学/クロロフィル/シトクロム/光応答/光化学系I/光化学系II/光合成/電子伝達/クロム/持続可能/ベンゼン/酸化還元/生産性/二酸化炭素/アントラキノン/カルス/フェレドキシン/クロロフィル蛍光/シロイヌナズナ/トマト/環境ストレス/アントシアニン/ストレス耐性/形質転換/温暖化/タバコ/遺伝子発現解析/発現解析/網羅的遺伝子発現解析/ゲノム編集/ATP/スクリーニング/化合物ライブラリー/抗炎症/抗炎症作用/受容体/阻害剤/電子伝達系/ゲノム/ストレス/遺伝子/遺伝子発現

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発表日：2025年1月7日

セントロメアが速く進化するしくみ

—— セントロメアクロマチンを標的にレトロトランスポゾンが転移する——

東京大学大学院理学系研究科の塚原小百合特任研究員、角谷徹仁教授らによる研究グループは、サセックス大学のアレクサンドロス・ブシオス教授のグループをはじめ、パリ・サクレー大学、ケンブリッジ大学、国立遺伝学研究所、北海道大学、グレゴーメンデル研究所、岡山大学、京都産業大学の研究グループとの共同研究により、セントロメア...

キーワード：産学連携/ゲノムDNA/タンパク質複合体/系統樹/分子系統/ヒストン/染色体分配/ヌクレオソーム/レトロトランスポゾン/ゲノム機能/トランスポゾン/シロイヌナズナ/宿主因子/ヘテロクロマチン/セントロメア/クロマチン/染色体/反復配列/RNA/アミノ酸/細胞分裂/ゲノム/遺伝学

他の関係分野：複合領域化学生物学工学総合生物農学