CLS

Laboratory for Chemistry and Life Science, Institute of Innovative Research, Tokyo Institute of Technology

東京工業大学
科学技術創成研究院
化学生命科学研究所

LAST UPDATE 2020/06/11

  • 研究者氏名
    Researcher Name

    久堀徹　Toru HISABORI
    教授　Professor

  • 所属
    Professional Affiliation

    東京工業大学科学技術創成研究院化学生命科学研究所
    Laboratory for Chemistry and Life Science, Institute of Innovative Research, Tokyo Institute of Technology

    分子生命化学領域
    Molecular bioscience

  • 研究キーワード
    Research Keywords

    生体エネルギー変換
    ATP合成酵素
    レドックス制御
    含窒素化合物生産
    Bioenergetics
    ATP synthase
    Redox regulation
    Biosynthesis of nitrogenous substance
研究テーマ
Research Subject
光合成機能の光環境適応と機能制御の分子機構
Molecular mechanism of the adaptation and regulation of photosynthetic functions

研究の背景 Background

地球上の光エネルギー利用の最大のシステムである植物の光合成システムでは、光環境下で様々な酵素反応が効率的に働く必要がある一方、夜間は不要な酵素反応が起こらないように、システム全体が高度に制御されています。この制御の中心にある酸化還元制御の分子機構を解明し、光合成機能の向上に役立てる研究が注目されています。

Photosynthesis is the world-wide energy conversion system for utilizing solar energy on the earth. Appropriate regulation of this system is quite important for the efficient system running. For development of the application of the photosynthetic ability for, for example, substance production, thorough understanding of regulation of the system is certainly important.

研究の目標 Outcome

光合成制御の中でも、光応答に重要な酸化還元制御の理解を目指し、新規ツールの開発、および、これを活用した制御機構の解明に取り組んでいます。具体的には、蛋白質レベルの酸化還元制御を解析する新規修飾試薬DNAマレイミドの開発、生体内酸化還元レベルのリアルタイム可視化を実現する新規酸化還元応答蛍光タンパク質の開発、植物葉緑体内蛋白質の光制御の解析を行い、光合成生物の物質生産の実用化を目指した代謝制御を研究しています。

The main objective of the research is focusing on the understanding of the redox regulation of photosynthesis. For the purpose, we have developed the newly thiol modifier DNA-maleimide which can assist the analysis of redox regulation at protein level, the powerful redox-sensitive fluorescent protein to visualize in vivo redox change, and comprehensive analysis of the redox sensitive proteins in chloroplasts. These new techniques will be applied to our understanding of the metabolism regulation to proceed substance production by photosynthetic organisms.

研究図Research Figure

Fig.1. Proteins labeled by DNAMaleimide shows the distinct migration on the SDS-PAGE based on the number of bound DNAs. Fig.2. Emission and excitation spectra of the new redox-sensitive fluorescent proteins. Fig.3. Simplified in vivo working model of the chloroplast redox regulation system under high light conditions.

文献 / Publications

Biochim. Biophys. Acta 1830(4), 3077 (2013). Biochem Biophys Res Commun. 457(3), 242 (2015). Plant Cell Physiol. 55(8), 1415 (2014). Biochim. Biophys. Acta 1847(4–5), 441 (2015).