2016年6月2日木曜日

第7回日本光合成学会年会

2016年5月27,28日

久しぶりの更新となります。
先日行われた日本光合成学会の年会で、当研究室の加藤君がポスター賞を受賞しました!

おめでとうございます。


2015年2月22日日曜日

研究総説が科学誌に受理されました!!(2015-03)

2015年2月22日



植物と緑藻の光環境適応メカニズムの差異や、研究最前線の現状をまとめた総説が科学誌The Plant Journalに受理されました。

総説のタイトルおよび要約は下記の通りです。


-Title-

Dynamic Regulation of Photosynthesis in Chlamydomonas reinhardtii


-Authors-
Jun Minagawa and Ryutaro Tokutsu

-Summary-
Plants and algae have acquired the ability to acclimate to ever-changing environments to survive. During photosynthesis, light energy is converted by several membrane protein supercomplexes into electrochemical energy, which is eventually used to assimilate CO2. The efficiency of photosynthesis is modulated by many environmental factors, including temperature, drought, CO2 concentration, and quality and quantity of light. Recently, our understanding of such regulators of photosynthesis and the underlying molecular mechanisms has increased considerably. The photosynthetic supercomplexes undergo supramolecular reorganizations within a short time after receiving environmental cues. These reorganizations include state transitions that balance the excitation of the two photosystems, qE quenching that thermally dissipates excess energy at the level of the light-harvesting antenna, and cyclic electron flow that supplies the increased ATP demanded by CO2 assimilation and the ΔpH to activate qE quenching. This review will focus on recent findings regarding the environmental regulation of photosynthesis in model organisms, paying particular attention to the unicellular green alga Chlamydomonas reinhardtii, which offers a glimpse into the dynamic behavior of photosynthetic machinery in nature.

これまでの高等植物と藻類の光合成・光環境適応メカニズムの研究から明らかになったこと、そして残されている課題、今後の研究展望等をまとめた総説になっていますので、興味を持たれた方は、是非こちらから!



2015年2月19日木曜日

研究成果論文が科学誌に受理されました!!(2015-02)

2015年2月19日





当研究室とドイツのMichael Hipppler教授の研究室との共同研究成果が、研究論文として科学誌のPlant Physiologyに受理されました。

論文のタイトルおよび要旨は下記の通りです。

-Title-

PSBR is required for efficient binding of LHCSR3 to photosystem II - light-harvesting supercomplexes in Chlamydomonas reinhardtii. 


-Authors-
Huidan Xue, Ryutaro Tokutsu, Sonja Verena Bergner, Martin Scholz, Jun Minagawa, and Michael Hippler.


-Abstract-
In Chlamydomonas reinhardtii the LHCSR3 protein is crucial for efficient energy-dependent thermal dissipation of excess absorbed light energy and functionally associates with PSII-LHCII supercomplexes. Currently, it is unknown of how LHCSR3 binds to the PSII-LHCII supercomplex. In this study we investigated the role of PSBR, an intrinsic membrane-spanning PSII subunit, in binding of LHCSR3 to PSII-LHCII supercomplexes. Down regulation of PSBR expression diminished the efficiency of oxygen evolution and the extent of non-photochemical quenching (NPQ) and had an impact on the stability of the oxygen-evolving complex as well as on PSII-LHCII-LHCSR3 supercomplex formation. Its down regulation destabilized the PSII-LHCII supercomplex and strongly reduced binding of LHCSR3 to PSII-LHCII supercomplexes as revealed by quantitative proteomics. PSBP deletion on the contrary destabilized PSBQ binding but did not affect PSBR and LHCSR3 association with PSII-LHCII. In summary, the data provide clear evidence that PSBR is required for stable binding of LHCSR3 to PSII-LHCII supercomplexes, essential for efficient qE quenching, and integrity of the PSII-LHCII-LHCSR3 supercomplex under continuous high light.

論文pdfはこちら


-簡単な解説-
 これまでの研究から、緑藻の光合成反応の現場である葉緑体の中では、光の変化に応じて、様々な生物反応がダイナミックに展開されていることが分かってきました。その中でも強い光、特に光合成の許容量を超えるような過剰な光から光合成器官を守るために、緑藻はqEクエンチングと呼ばれる『余分な光エネルギーを消去する』反応を駆動することが分かっています。また、このqEクエンチングには、LHCSR3と呼ばれるタンパク質が必須であり、これまでの研究から、LHCSR3は光化学系2複合体に結合して機能することが分かっています。
 本研究では、緑藻クラミドモナスを用い、LHCSR3がどのようにして光化学系2に結合しているのかを明らかにしようと試みました。本研究で着目した、光化学系2複合体の構成サブユニットの一つであるPSBRは、これまでその機能は多くは分かっていませんでした。本研究では、RNAi法を用いることでPSBRの発現を抑制した変異株を作成し、qEクエンチングへの影響および、光化学系2-LHCSR3間の結合能を評価しました。
 結果として、PSBRはLHCSR3と直接的に相互作用している可能性が示され、緑藻のqEクエンチングはLHCSR3がPSBRを介して光化学系2へと結合することで活性化することが強く示唆されました。

2015年2月6日金曜日

研究成果論文が科学誌に受理されました!!(2015-01)

2015年2月6日


ミドリイシ系サンゴ

サンゴに共生し、光合成産物を供給する褐虫藻

褐虫藻の持つ遺伝子の進化


当研究室と沖縄科学技術大学院大学(OIST)の佐藤矩行教授の研究室との共同研究成果が、研究論文として科学誌PLoS Oneに受理されました。

総説のタイトルおよび要約は下記の通りです。


-Title-

Diversification of light harvesting complex gene family via intra- and intergenic duplications in the coral symbiotic alga Symbiodinium


-Authors-
Shinichiro Maruyama, Eiichi Shoguchi, Nori Satoh, and Jun Minagawa.

-Summary-
The light-harvesting complex (LHC) is an essential component in light energy capture and transduction to facilitate downstream photosynthetic reactions in plant and algal chloroplasts. The unicellular dinoflagellate alga Symbiodinium is an endosymbiont of cnidarian animals, including corals and sea anemones, and provides carbohydrates generated through photosynthesis to host animals. Although Symbiodinium possesses a unique LHC gene family, called chlorophyll a-chlorophyll c2-peridinin protein complex (acpPC), its genome-level diversity and evolutionary trajectories have not been investigated. Here, we describe a phylogenetic analysis revealing that many of the LHCs are encoded by highly duplicated genes with multi-subunit polyprotein structures in the nuclear genome of Symbiodinium minutum. This analysis provides an extended list of the LHC gene family in a single organism, including 80 loci encoding polyproteins composed of 145 LHC subunits recovered in the phylogenetic tree. In S. minutum, 5 phylogenetic groups of the Lhcf-type gene family, which is exclusively conserved in algae harboring secondary plastids of red algal origin, were identified. Moreover, 5 groups of the Lhcr-type gene family, of which members are known to be associated with PSI in red algal plastids and secondary plastids of red algal origin, were identified. Notably, members classified within a phylogenetic group of the Lhcf-type (group F1) are highly duplicated, which may explain the presence of an unusually large number of LHC genes in this species. Some gene units were homologous to other units within single loci of the polyprotein genes, whereas intergenic homologies between separate loci were conspicuous in other cases, implying that gene unit ‘shuffling’ by gene conversion and/or genome rearrangement might have been a driving force for diversification. These results suggest that vigorous intra- and intergenic gene duplication events have resulted in the genomic framework of photosynthesis in coral symbiont dinoflagellate algae.

オンライン論文はコチラ

-簡単な解説-
 サンゴなど刺胞動物の共生藻として知られる褐虫藻Symbiodinium(渦鞭毛藻の一種)は光合成により光エネルギーを糖などに変えて宿主に供給しています。褐虫藻のゲノムには光合成において重要な役割と果たす光受容アンテナ複合体の遺伝子が数多く存在することが知られていますが、どのようにしてそれらの膨大な数の遺伝子が進化してきたのかは分かっていませんでした。
 今回の研究では、褐虫藻の持つ光受容アンテナ複合体遺伝子を全ゲノム規模で分子系統学的に解析することにより、ある特定の遺伝子ファミリーで爆発的に遺伝子数が増加していること、遺伝子数の増大は「遺伝子間重複」と「遺伝子内重複」という過程を繰り返して生じてきたこと、また生物史的にはこうした遺伝子重複は褐虫藻が種分化する以前に起きていたことが示されました。今回の成果により、褐虫藻がサンゴなどとの共生関係を営む上で、実際にどのように光合成機能を維持しているのかを研究する上での重要な足がかりが得られました。


2015年1月12日月曜日

Benjamin Bailleul 博士の来訪

2015年1月12〜20日

ベルギー・リエージェ大学よりBenjamin Bailleul博士が来訪しました。

Bailleul博士は、光合成・分光学の専門であり、その知識・技術を研究室メンバーにレクチャーしていただきました。



光合成電子伝達の測定原理をレクチャーするBailleul博士


さらに、研究室メンバーとも屋外活動で親交を深めました!
やはり本場(Bailleul博士はフランス生まれ)仕込みの技術はひと味違った?ようです。

では、ペタンクをハジメマース

なかなか難しい角度かも。。。?

決着!?

研究・屋外活動ともに楽しく過ごせたようでなによりです!

2014年10月1日水曜日

高橋俊一 准教授が着任しました!

2014年10月1日

研究室の新たなメンバーとして、高橋俊一 准教授が着任しました!
今後、研究室をさらに盛り上げてくれると思います!


オーストラリアにて

☆高橋 准教授の自己紹介☆

10月1日付で環境光生物学研究部門(皆川純教授)の准教授として着任しました高橋です。9年半ぶりに基生研にどもってきました。

学位取りたての私に研究の場所を提供してくれたのが、基生研でした。沢山のことを学んだ場所で、また研究できることを嬉しく思っています。

私の研究の専門は光合成ですが、興味はサンゴと藻類の共生や、その共生関係が崩れる白化です。専門分野から離れたことに興味を持ってしまい、苦労していますが、凄く楽しんでいます。

基生研を出て戻ってくるまでの間、ずっとオーストラリアにいました。海外の生活を楽しむためにゴルフ・サーフィン・釣りを試しましたが、どれも長続きせず、結局、オーストラリアでの楽しみは「日本のドラマを見る」ことになっていました。

この反省を活かし、岡崎ではもう少し健康的でクールな楽しみを見つけたいと思っています。何か良い機会があれば、誘って下さい。これからどうぞよろしくお願いします。

2014年7月22日火曜日

2014年度 集合写真

2014年7月22日


今年も研究室の集合写真撮影を行いました。

研究室のお茶スペース・サンゴ水槽前にて


左側より

前列:大西、小菅、皆川、Yousef、加藤、岸本
中列:米澤、小島、星、門脇、鎌田
後列:山崎、丸山、得津、相原


今回の集合写真ができるまで...

今年はボスの隣は早い者勝ち!
あれ?そういえば一人足りない...小菅君は!?


『ギリギリセーフ!!』(汗だく)
いやいや、ギリギリすぎでしょー(一同)

あれ?今年は変なこと言わないんですか(得津)
いやいや、前もって言っててもらわないと用意できないよねー(丸山)
あ、(アメリカから輸入した)ペタンクボール持つとかどうですか?(山崎)
イイネ!(一同)


それでは皆さん、『はい、ぺータンク!!』
ペタンクとは、パワーとスピードの肉弾戦、時には戦略と戦術が絡み合う知略戦、時には運が勝者と敗者を残酷に決める過酷なスポーツである!!

今年も、ペタンクチーム『ビギナーズラックス』ともども、皆川研究室をどうぞよろしくお願い致します!!



2014年7月2日水曜日

2014年 体験入学

2014年6月某日より10日間


本年度も、当研究室では体験入学生を受け入れました。
今回は、東工大の修士課程学生で、今後研究者になるべく博士後期課程の行き先を考えているとのこと。

10日間、研究室にて培養、分光、生化学実験を一通り経験してもらいました。



現在専攻しているのが、生物物理分野ということもあり、独創的な発想力により研究室メンバーを熱いディスカッションを繰り広げていました。





以下、体験入学の感想を送ってくれましたので掲載致します(本人の許可有り)。

“私は現在、生物物理の分野での研究を行っており、今回の体験入学では生化学や生理学における実験やその考え方を知ることができ、非常に新鮮で楽しかったです。
助教の方をはじめ研究室の方々には非常に丁寧に実験方法や研究内容などをお教えして頂き、ありがたかったです。
この体験入学は、自分の将来を考える上でも本当に良い経験となりました。10日間、本当にありがとうございました。”

また縁があれば、是非一緒に研究しましょう!


2014年7月1日火曜日

2014年度始動中

2014年7月吉日

新年度が始まり、気づけば既に3ヶ月経過していました。

当研究室にも、新しく学生が加入し、ますます賑やかになっています。


さて、現在研究室HPのアップデートが行われています。

まもなく今年度の研究室メンバー集合写真などを更新していきますので、今しばらくお待ちください。


それでは、また!

video

2014年5月20日火曜日

研究成果論文が科学誌に受理されました!!(2014-02)

2014年5月20日



当研究室の丸山研究員の研究成果が、研究論文として科学誌のPCP(Plant and Cell Physiologyに受理されました。
論文のタイトルおよび要旨は下記の通りです。


-Title-
Transcriptional regulation of the stress-responsive light harvesting complex genes in Chlamydomonas reinhardtii 


-Authors-
Shinichiro Maruyama, Ryutaro Tokutsu, and Jun Minagawa


-Abstract-
Dissipating excess energy of light is critical for photosynthetic organisms to keep the photosynthetic apparatus functional and less harmful under stressful environmental conditions. In the green alga Chlamydomonas reinhardtii, efficient energy dissipation is achieved by a process called non-photochemical quenching (NPQ), in which a distinct member of light harvesting complex, LHCSR, is known to play a key role. Although it has been known that two very closely related genes (LHCSR3.1 and LHCSR3.2) encoding LHCSR3 protein and another paralogous gene LHCSR1 are present in the C. reinhardtii genome, it is unclear how these isoforms are differentiated in terms of transcriptional regulation and functionalization. Here, we show that transcripts of both of the isoforms, LHCSR3.1 and LHCSR3.2, are accumulated under high light stress. Reexamination of the genomic sequence and gene models along with survey of sequence motifs suggested that these two isoforms shared an almost identical but still distinct promoter sequence and a completely identical polypeptide sequence, with more divergent 3'-untranscribed regions. Transcriptional induction under high light condition of both isoforms was suppressed by treatment with a photosystem II inhibitor, 3-(3,4-dichlorophenyl)-1,1-dimethylurea (DCMU), and a calmodulin inhibitor W7. Despite a similar response to high light, the inhibitory effects of DCMU and W7 to the LHCSR1 transcript accumulation were limited compared to LHCSR3 genes. These results suggest that the transcription of LHCSR paralogs in C. reinhardtii are regulated by light signal and differentially modulated via photosynthetic electron transfer and calmodulin-mediated calcium signaling pathway(s).

論文pdfはこちら



-簡単な解説-

 植物を初めとした光合成生物は、様々な自然環境、とりわけ刻々と変化する光環境へ適応しながら生きています。特に、強烈な光にさらされてしまうと、必要以上のエネルギーを受け取ってしまい、生体へダメージが蓄積してしまいます。このような不利益を避けるため、光合成生物は強すぎる光エネルギーを熱へと変換する強光適応メカニズムを発展させてきました。
 本研究では、緑藻クラミドモナスを用い、上記の強光適応メカニズムの駆動に必要である『LHCSRタンパク質』の遺伝子発現制御メカニズムを詳しく調べました。実験の結果、3種類存在するLHCSRタンパク質のうち、2つは『光合成による電子伝達』『カルシウムイオンが関与する』シグナル伝達により綿密に制御されていることが分かりました。また、他の1つは『光』そのものにより発現制御されている可能性が示唆されました。
 本研究の結果を基に、今後は『光合成生物がどのように環境ストレスを認識し、そのストレスから身を守るためにどんな細胞内シグナル伝達を用いているのか』を明らかにし、光合成生物の環境適応戦略の謎に迫りたいと考えています。













2014年3月18日火曜日

研究成果論文が科学誌に受理されました!!(2014-01)

3月18日




当研究室の研究成果が、研究論文として科学誌のPNAS(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America:米国科学アカデミー紀要に受理されました。
論文のタイトルおよび要旨は下記の通りです。


-Title-
Chloroplast remodeling during state transitions in Chlamydomonas reinhardtii as revealed by noninvasive techniques in vivo


-Authors-
Gergely Nagy, Renata Unnep, Otto Zsiros, Ryutaro Tokutsu, Kenji Takizawa, Lionel Porcar, Lucas Moyet, Dimitris Petroutsos, Gyozo Garab, Giovanni Finazzi, and Jun Minagawa


-Abstract-
Plants respond to changes in light quality by regulating the absorption capacity of their photosystems. These short-term adaptations use redox-controlled, reversible phosphorylation of the light-harvesting complexes (LHCIIs) to regulate the relative absorption cross-section of the two photosystems (PSs), commonly referred to as state transitions. It is acknowledged that state transitions induce substantial reorganizations of the PSs. However, their consequences on the chloroplast structure are more controversial. Here, we investigate how state transitions affect the chloroplast structure and function using complementary approaches for the living cells of Chlamydomonas reinhardtii. Using small-angle neutron scattering, we found a strong periodicity of the thylakoids in state 1, with characteristic repeat distances of ∼200 Å, which was almost completely lost in state 2. As revealed by circular dichroism, changes in the thylakoid periodicity were paralleled by modifications in the long-range order arrangement of the photosynthetic complexes, which was reduced by ∼20% in state 2 compared with state 1, but was not abolished. Furthermore, absorption spectroscopy reveals that the enhancement of PSI antenna size during state 1 to state 2 transition (∼20%) is not commensurate to the decrease in PSII antenna size (∼70%), leading to the possibility that a large part of the phosphorylated LHCIIs do not bind to PSI, but instead form energetically quenched complexes, which were shown to be either associated with PSII supercomplexes or in a free form. Altogether these noninvasive in vivo approaches allow us to present a more likely scenario for state transitions that explains their molecular mechanism and physiological consequences.

PNAS誌における論文pdfはコチラ
詳しいプレスリリースはコチラ



2014年2月20日木曜日

2014 体験入学

2014年2月17−20日


遅くなりましたが、HPをご覧の皆様、あけましておめでとうございます。

基生研で皆川研究室が発足してから、早くも3年が終わろうとしています。
昨年からは学生も加入し、いよいよ収穫の時期を迎えようとしています。

これからもどんどん研究を推進して参りますので、本年もどうぞよろしくお願い申し上げます。


さて、タイトルの通り本年度2回目の体験入学が実施されました。

来て、見て、触ってみよう、光合成!

ということで、今回は3名の体験入学生を受け入れ、皆川研究室で普段行っている実験を体験してもらいました。

緑藻からチラコイド膜の抽出 with HK大学院生


チラコイド膜からの光化学系タンパク質超複合体の精製 with KK大学院生


藻類培養液を取り扱った実験 with M研究員&Kざえもん

初めての実験操作に興味津々です!


藻類や光合成研究の魅力を伝える教授

実験の合間には、教授から熱のこもった研究説明を受けます!

そんなこんなで、無事3泊4日の研究体験を終え、最後には素晴らしい研究まとめ発表をしてもらいました。

体験入学生の皆様、研究室の皆様、お疲れ様でした!








2013年12月9日月曜日

2013年忘年会&クリスマス会

2013年12月9日


今年も残り1ヶ月を切りました.

これからますます年内に完了しなければならない業務が増してきます.

忘年会&クリスマス会はいつやるのでしょうか...?


(今でしょ!)




はい、というわけで、今年の忘年会とクリスマス会を一気にやってしまいました!

もちろん、Ristrante Minagawa で!!


本日のメニュー



今回も、シェフ山崎、シェフ相原、シェフYousefにより、とてもたくさんの料理が出されました.


シェフYousefとアシスタント加藤君



シェフ相原とアシスタント米澤



下ごしらえをするアシスタント山崎家奥方(左)&星(右)


それでは!

ワイン、日本酒、シャンパン、シャンメリーなんでもござれ!


今年も一年お疲れ様でした!

来年も一年気合いを入れて研究しましょう!!

乾杯!!

すぽーーーーーんっ!!


危ねぇ!?
今年も一年お疲れ様でした>皆川教授

かんぱーい!



無事(?)、乾杯も終わって食事タイムです♪

鮮魚のカルパッチョ!


イラン郷土料理!


ナマコの酢の物!?


鹿肉の低温ロースト!!

以上はほんの一部で、実際はこの数倍の品数でした!

とてもおいしい料理の数々、ごちそうさんでした!!






さて、続いてはクリスマス会のメインイベント...

そう、プレゼント交換(強奪)会です!!

☆各自が持ち寄ったプレゼントがずらり☆



今回の交換方式は、ホワイトエレファント方式というらしく、強奪戦を含むプレゼント交換会でした。

まずは、くじ引きでの順番通り、プレゼントを選んでいきます。












ここで、ついに強奪戦が勃発!

腹筋ローラーを強奪!

強奪された人がくまモン調味料を強奪!

強奪された人2が大量のうまい棒を強奪!


といった具合に、プレゼント強奪戦を行いつつプレゼント交換会が進みます。








子供たちも大いに楽しんでくれたようですね!

誰が誰のプレゼントを奪い、最終的にどんなプレゼント交換結果になったのかは、皆様のご想像にお任せします♪


ちなみに、今回の目玉プレゼントは...


OHNISHI CALENDAR!!


最終獲得者!

今年も残すところ1ヶ月を切りました。

最後まで全力を出し切り、新年良いスタートを切れるように過ごしましょう!