日原由香子 - 分子生物学科

日原 由香子准教授
Yukako Hihara
専門分野：植物分子生理学
担当講義： 分子生物学基礎、生物英語Ⅰ、基礎生物学実験、
分子生物科学実験Ⅰ、代謝学演習、エネルギー代謝（学部）
代謝学輪講、生命科学特別講義、分子細胞学特論５、光合
成環境応答特論（大学院）
私の興味
現在の研究テーマ
私たちは、かんかん照りつける日差しのもとでは当たり前のよ
うに日陰に移動しますが、多くの光合成生物は運動能力を持た
ないため、どんなに強い日差しを受けたとしても、じっとその
場で我慢しなくてはなりません。強すぎる光のもとでは、光合
成生物も「日焼け」をしてしまう（光合成系で活性酸素が生じ
て細胞内にダメージを与える）ので、これを防ぐために、光合
成活性を抑えたり、活性酸素を消去するシステムを活性化させ
たり、様々な手を打っています（これを順化応答といいます）。
それでは一体、光合成生物は環境の変化をどのように感じ取り、
そのシグナルをどのような仕組みで伝えることによって、これ
らの応答を実現しているのか？というのが私の興味です。これ
までに、光合成系のモデル生物であるシアノバクテリアを材料
として、環境変動時のシグナル伝達に関わる因子の単離同定を
進めてきましたが、今後は、これらの因子を遺伝子レベルで改
変することにより、シアノバクテリアを用いた物質生産等、応
用面への展開をも目指す予定です。
環境変動に伴って遺伝子発現調節を行う、転写調節因子
の同定および解析
Sll0822欠損株
野生株
環境条件が変化するのに伴い、多くの遺伝子の発現が上がっ
たり下がったり大きく変化しますが、その調節に関わる転写調
節因子については良くわかっていません。現在、これらの因子
を単離同定し、どのようなシグナルを受けて働くのか、どのよ
うな遺伝子の発現を制御しているのか、等の解明を目指してい
ます。具体的には、光合成活性の低い条件下でON、高い条件
下でOFFとなる転写因子PedRや、細胞内の様々な代謝経路の調
節に関わる転写因子cyAbrBなどを見出し、解析を行っています。
Sll0822転写因子欠損株を用いての応用的研究
転写因子Sll0822の欠損株では、細胞体積が野生株の5倍、細
胞あたりのグリコーゲン蓄積量は野生株の10倍にも達すること
を見出しました(図)。「器が大きく材料が豊富」なこの表現型
は、物質生産を行わせるのにもってこいと言えます。そこで、
さまざまな酵素遺伝子の欠失・導入により、この株の代謝改変
を行い、高蓄積しているグリコーゲンを、脂肪酸に変換し、最
終的には油脂として蓄積させることを目指した研究に着手しま
した。この研究により、微細藻類を用いてのバイオ燃料生産技
術の発展に大きく貢献することを目指しています。
ミニコラム：藻類バイオテクノロジー 光合成により二酸化炭素を固定して、タンパク質・脂質・糖質
などを作る藻類、中でも植物プランクトンと呼ばれる微細藻類
の能力を生かし、様々な有用物質を生産させる試みが世界中で
精力的に行われています。たとえば、生物資源を原料とするた
め、石油などと違って枯渇せず、二酸化炭素の排出量も増やさ
ないバイオ燃料。これまでに、トウモロコシやサトウキビを原
料として生産されてきましたが、食用作物の作付面積を減らす
ことになり、結果として食糧価格の高騰を招いてしまいました。
そこでこれに替わって注目を浴びるようになったのが微細藻類
です。水中で盛んに増殖する微細藻類を利用すれば、食糧生産
と競合することなく、効率良く燃料生産を行うことができると
いう大きな利点があります。現在、藻類による燃料生産は実用
化段階に入っており、米国では藻類バイオ燃料を使って飛行機
を飛ばす試みが行われています。目に見えない植物プランクト
ンの力で飛行機を飛ばすなんて驚きの技術だと思いませんか？
1 µm
たった一つの転写因子を欠くだけで、こんなに大きな変化が
現れます。
ひとこと
研究は、毎日の地道な作業の積み重ねを通じて、少しずつ進展
していくものです。時間と手間がかかるものだけに、何かおも
しろいことを発見できたとき、さらにそれを論文として発表で
きたときには、大きな達成感を味わうことができます。
是非、この研究ライフを体験してみてください。
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