研究テーマ
我々の身の回りの植物や微生物などの生物は様々な化合物を生産し、これらは医薬品や香料、材料などとして人類の生活に役立っている。これら天然物は全て生体内の酵素反応によって精密に生合成されており、この生合成過程を理解することでその生理作用や生物の持つ潜在的な物質生産能力が明らかとなり、さらに有用物質等の生産制御が可能となる。当研究室では、植物や微生物の生産する多様なテルペノイド化合物の生合成酵素を中心に、遺伝子の探索とクローニング、機能解析、植物ホルモンの生合成研究等を行っている。
一方、生命の進化において最も古い酵素と考えられるアミノアシルtRNA合成酵素は、遺伝暗号の中核を担い、アミノ酸と対応するtRNAを特異的に結合させるが、近年、この酵素に本来の機能とは異なる多くの二次機能が備わっていることが明らかになってきた。例えば高等動物においては、ガンやアポトーシス、栄養のシグナル伝達に関与し、血管新生やニューロンの形成に関与するなど、生物のあらゆる機能に関わっている。当研究室では、未だ解明されていない植物由来のアミノアシルtRNA合成酵素の新規二次機能の探索研究を行っている。
・研究室メンバー：修士２年2名；修士１年3名；学部４年7名；学部３年8名
研究業績
・研究業績（様式自由）：
＜学術論文＞
1)DaisukeYokokawa, ShunsukeTatematsu, RyokaTakagi, YusukeSaga, HervéRoy, FrédéricFischer, Hubert D.Becker, TetsuoKushiro. Synthesis of aminoacylated ergosterols: A new lipid component of fungi. Steroids. 169:108823 (2021).
2)Takase S, Kurokawa R, Arai D, Kanemoto Kanto K, Okino T, Nakao Y, Kushiro T, Yoshida M, Matsumoto K. A quantitative shRNA screen identifies ATP1A1 as a gene that regulates cytotoxicity by aurilide B. Sci Rep. 7, 2002 (2018).
3) Saga Y, Araki T, Araya H, Saito K, Yamazaki M, Suzuki H, Kushiro T. Identification of Serratane Synthase Gene from the Fern Lycopodium clavatum. Org Lett. 19, 496-499 (2017).
4) Nishitsuji K, Arimoto A, Iwai K, Sudo Y, Hisata K, Fujie M, Arakaki N, Kushiro T, Konishi T, Shinzato C, Satoh N, Shoguchi E. A draft genome of the brown alga, Cladosiphon okamuranus, S-strain: a platform for future studies of ‘mozuku’ biology. DNA Res. 23, 561-570 (2016).
5) Kashiwakura Y, Kobayashi D, Jikumaru Y, Takebayashi Y, Nambara E, Seo M, Kamiya Y, Kushiro T, Kawakami N. Highly Sprouting-Tolerant Wheat Grain Exhibits Extreme Dormancy and Cold Imbibition-Resistant Accumulation of Abscisic Acid. Plant Cell Physiol. 57, 715-732 (2016).
6) Araki T, Saga Y, Marugami M, Otaka J, Araya H, Saito K, Yamazaki M, Suzuki H, Kushiro T. Onocerin Biosynthesis Requires Two Highly Dedicated Triterpene Cyclases in a Fern Lycopodium clavatum. Chembiochem. 17, 288-290 (2016).
7) Takase S, Saga Y, Kurihara N, Naraki S, Kuze K, Nakata G, Araki T, Kushiro T. Control of the 1,2-rearrangement process by oxidosqualene cyclases during triterpene biosynthesis. Org Biomol Chem. 13, 7331-7336 (2015).
8) Itoh T, Kushiro T, Fujii I. Reconstitution of a secondary metabolite biosynthetic pathway in a heterologous fungal host. Methods Mol Biol. 944, 175-182 (2012).
9) Itoh T, Tokunaga K, Radhakrishnan EK, Fujii I, Abe I, Ebizuka Y, Kushiro T. Identification of a key prenyltransferase involved in biosynthesis of the most abundant fungal meroterpenoids derived from 3,5-dimethylorsellinic acid. Chembiochem. 13, 1132-1135 (2012).
10) Madsen KM, Udatha GD, Semba S, Otero JM, Koetter P, Nielsen J, Ebizuka Y, Kushiro T, Panagiotou G. Linking genotype and phenotype of Saccharomyces cerevisiae strains reveals metabolic engineering targets and leads to triterpene hyper-producers. PLoS One. 6, e14763 (2011).
11) Okamoto M, Kushiro T, Jikumaru Y, Abrams SR, Kamiya Y, Seki M, Nambara E. ABA 9′-hydroxylation is catalyzed by CYP707A in Arabidopsis. Phytochemistry. 72, 717-722 (2011).
12) Itoh T, Tokunaga K, Matsuda Y, Fujii I, Abe I, Ebizuka Y, Kushiro T. Reconstitution of a fungal meroterpenoid biosynthesis reveals the involvement of a novel family of terpene cyclases. Nat Chem. 2, 858-864 (2010).
13) Mitsuguchi H, Seshime Y, Fujii I, Shibuya M, Ebizuka Y, Kushiro T. Biosynthesis of steroidal antibiotic fusidanes: functional analysis of oxidosqualene cyclase and subsequent tailoring enzymes from Aspergillus fumigatus. J Am Chem Soc. 131, 6402-6411 (2009).
＜学会発表＞
1) Kawashima M, Saga Y, Sakai S, Yamazaki K, Kawakami N, Wada M, Endo K, Ito K, Nakano T, Kushiro T. Arabidopsis histidyl-tRNA synthetase with an appended domain bestowed anthocyanin and lignin production upon overexpression in plants. 2017年11月、IUBMB Focused Meeting on the Aminoacyl-tRNA Synthetases
2) 川島萌華、佐賀裕亮、坂井志帆、中野雄司、川上直人、久城哲夫. 植物由来アミノアシルtRNA合成酵素の二次機能の探索. 第2016年12月、第39回日本分子生物学会年会
3) 豊田陽平、川島萌華、佐賀裕亮、和田美紀、伊藤耕一、久城哲夫. シロイヌナズナ由来二量体型チロシルtRNA合成酵素の機能解析. 2016年12月、第39回日本分子生物学会年会
4) Kushiro T, Saga Y, Kawashima M, Toyoda Y, Sakai S, Kawakami N, Nakajima H, Nakano T, Wada M, Endo K, Ito K. Studies on plant and fungal tRNA synthetases in search for non-canonical functions. 2016年9月、26th tRNA Conference
5) 川名誠、相馬史幸、小竹英一、都築和香子、長尾昭彦、川上直人、久城哲夫.シロイヌナズナ由来カロテノイド異性化酵素の探索. 2016年3月、日本農芸化学会2016年度大会
6) 豊田陽平、川島萌華、佐賀祐亮、和田美紀、伊藤耕一、久城哲夫. シロイヌナズナ由来二量体型チロシルtRNA合成酵素の機能解析. 2016年3月、日本農芸化学会2016年度大会
7) 佐賀祐亮、荒木健志、丸上萌々、大高潤之介、荒谷博、斉藤和季、山崎真己、鈴木秀幸、久城哲夫. ヒカゲノカズラ由来オノセリンおよびセラタン型トリテルペンの生合成遺伝子の同定. 2016年3月、日本農芸化学会2016年度大会
8) 川島萌華、佐賀祐亮、伊藤耕一、川上直人、久城哲夫. 植物由来アミノアシルtRNA合成酵素の二次機能の探索. 2016年3月、第57回日本植物生理学会年会
9) Saga Y, Kawashima M, Kawakami N, Nakajima H, Kushiro T. Characterization of plant and fungal aaRS sequences in search for non-canonical functions. 2015年10月、10th International Symposium on Aminoacyl-tRNA Synthetases
10) 佐賀祐亮、荒木健志、丸上萌々、荒谷博、斉藤和季、山崎真己、鈴木秀幸、久城哲夫. ヒカゲノカズラ由来オノセリン生合成に関与する環化酵素遺伝子の同定. 2015年8月、第33回日本植物細胞分子生物学会（東京）大会