研究者業績

藤原 誠

フジワラ マコト  (Fujiwara Makoto)

基本情報

所属
上智大学 理工学部物質生命理工学科 教授
学位
学士(東京大学)
修士(東京大学)
博士(農学)(東京大学)

研究者番号
90332345
J-GLOBAL ID
200901000526942076
researchmap会員ID
5000099166

微生物 (共生体オルガネラ) の分化・形態形成に惹かれ研究をしてきた。
1994–1997年 糸状菌の形態形成におけるキチン合成酵素の役割に関する分子遺伝学的研究
1997–2000年 葉緑体RNAポリメラーゼσ因子に関する研究
2000–2010年 葉緑体分裂制御に関する研究
2010–2020年 植物オルガネラの形態ダイナミクス

(研究テーマ)
(1) 色素体の細胞生物学的解析
(2) 緑藻類の細胞形態学的解析


論文

 58
  • Y Shirano, H Shimada, K Kanamaru, M Fujiwara, K Tanaka, H Takahashi, K Unno, S Sato, S Tabata, H Hayashi, C Miyake, A Yokota, D Shibata
    FEBS letters 485(2-3) 178-82 2000年11月  査読有り
    Development of plastids into chloroplasts, the organelles of photosynthesis, is triggered by light. However, little is known of the factors involved in the complex coordination of light-induced plastid gene expression, which must be directed by both nuclear and plastid genomes. We have isolated an Arabidopsis mutant, abc1, with impaired chloroplast development, which results in a pale green leaf phenotype. The mutated nuclear gene encodes a sigma factor, SigB, presumably for the eubacterial-like plastid RNA polymerase. Our results provide direct evidence that a nuclear-derived prokaryotic-like SigB protein, plays a critical role in the coordination of the two genomes for chloroplast development.
  • Kengo Kanamaru, Makoto Fujiwara, Meesoon Kim, Akitomo Nagashima, Emi Nakazato, Kan Tanaka, Hideo Takahashi
    Plant & cell physiology 41(10) 1119-1128 2000年10月  査読有り
  • M Fujiwara, A Nagashima, K Kanamaru, K Tanaka, H Takahashi
    FEBS letters 481(1) 47-52 2000年9月  査読有り
    Three new nuclear genes (sigD, sigE and sigF) of Arabidopsis thaliana, encoding putative plastid RNA polymerase sigma factors, were identified and analyzed. Phylogenetic analysis revealed that higher plant sigma factors fell into at least four distinct subgroups within a diverse protein family. In addition, Arabidopsis sig genes contained conserved chromosomal intron sites, indicating that these genes arose by DNA duplication events during plant evolution. Transcript analyses revealed two alternatively spliced transcripts generated from the sigD region, one of which is predicted to encode a sigma protein lacking the carboxy-terminal regions 3 and 4. Finally, the amino-terminal sequence of the sigF gene product was shown to function as a plastid-targeting signal using green fluorescent protein fusions.
  • M Fujiwara, M Ichinomiya, T Motoyama, H Horiuchi, A Ohta, M Takagi
    Journal of biochemistry 127(3) 359-366 2000年3月  査読有り
    Although many chitin synthase genes have been identified in a broad range of fungal species, there have been only a few reports about their role in fungal morphogenesis, In most cases, single gene disruption or replacement did not reveal their function, possibly because of functional redundancy among them. We obtained null mutants of Aspergillus nidulans chsA and chsC genes encoding non-essential class II and class I chitin synthases, respectively. The Delta chsA Delta chsC mutant exhibited growth defects on media supplemented with sodium dodecyl sulfate (SDS), high concentration of salts, chitin-binding dyes, or chitin synthase competitive inhibitors, suggesting loss of integrity of hyphal wall. Moreover, remarkable abnormalities of the double mutant were observed microscopically during its asexual development. The conidiophore population was drastically reduced, Interestingly, secondary conidiophores were occasionally produced from vesicles of the primary ones, The morphology of these conidiophores was similar to those of the A. nidulans developmental mutants, medusa (medA), abacus (abaA), and some kinds of bristle (brlA), lit situ staining patterns suggested that chsA was mainly expressed in the metulae, phialides, and conidia, whereas chsC was expressed in hyphae as well as conidiophores, These results suggest that ChsA and ChsC share critical functions in hyphal wall integrity and differentiation.
  • K Kanamaru, M Fujiwara, M Seki, T Katagiri, M Nakamura, N Mochizuki, A Nagatani, K Shinozaki, K Tanaka, H Takahashi
    Plant & cell physiology 40(8) 832-42 1999年8月  査読有り
    In plant cells, plastid DNA is transcribed by at least two types of RNA polymerase, plastid-encoded RNA polymerase (PEP) and nuclear-encoded RNA polymerase (NEP). PEP is homologous to eubacterial transcription machinery, but its regulatory subunit, sigma (sigma) factor, is not encoded on the plastid DNA. We previously cloned the three nuclear-encoded sigma factor genes from Arabidopsis thaliana and designated them as sigA, sigB, and sigC. By means of RFLP mapping, sigA and sigB were mapped on chromosome I and sigC on the chromosome III. Based on comparison of the genomic structure of the three sig genes, intron sites in the 3' half of the genes were shown to be identical between sigB and sigC but divergent in sigA, consistent with the phylogenetic relevance of the three gene products. A transient expression assay of GFP fusions in Arabidopsis protoplasts showed that the N-termini of all three sig gene products functioned as chloroplast-targeting signals. We also constructed transgenic Arabidopsis lines harboring the sigA-promoter or the sigB-promoter uidA fusion. Both the sigA- and sigB-promoters were similarly activated at cotyledons, hypocotyls, rosette leaves, cauline leaves, sepals, and siliques but not at roots, seeds, or other flower organs. In addition, the two promoters were repeatedly activated in young seedlings under continuous light, possibly in an oscillated fashion.
  • H Horiuchi, M Fujiwara, S Yamashita, A Ohta, M Takagi
    Journal of bacteriology 181(12) 3721-3729 1999年6月  査読有り
    We have found that the Aspergillus nidulans csmA gene encodes a novel protein which consists of an N-terminal myosin motor-like domain and a C-terminal chitin synthase domain (M. Fujiwara, H. Horiuchi, A. Ohta, and M. Takagi, Biochem. Biophys. Res. Commun, 236:75-78, 1997). To clarify the roles of csmA in fungal morphogenesis, we constructed csmA null mutants. The growth rate of the mutant colonies was almost the same as that of the wild-type strain, but hyphal growth was severely inhibited when a chitin-binding reagent, Calcofluor white or Congo red, was added to the medium. Moreover, morphological abnormalities in tip growth and septum formation were identified microscopically. Proliferation of intracellular new hyphae, called intra-hyphal hyphae, which behaved as intrinsic hyphae, was the most striking phenotypic feature among them. These phenotypes were not suppressed when the only chitin synthase domain of csmA was expressed under the control of the alcA promoter, whereas they were suppressed when the intact form of csmA was expressed. Therefore, it was concluded that the product of csmA (CsmA) has important roles in polarized cell wall synthesis and maintenance of cell wall integrity and that the myosin motor-like domain is indispensable for these functions.
  • M Fujiwara, H Horiuchi, A Ohta, M Takagi
    Biochemical and biophysical research communications 236(1) 75-78 1997年7月  査読有り
    A csmA gene that encodes chitin synthase with a myosin motor-like domain was isolated from the filamentous fungus Aspergillus nidulans, Initially, we obtained the csmA as a homolog of the Aspergillus fumigatus chsE-partial fragment, A large open reading frame encoding a polypeptide of 1,852 a.a. was identified by determining the cDNA sequences, The chitin synthase conserved region was situated at the C-terminus and classified into class V as reported previously. On the other hand, the N-terminal region showed significant similarity to myosin motors and could not be classified into any types of myosins identified so far, Thus, it is suggested that this is the first report of unconventional myosin fused to a metabolic enzyme. The finding of this new type of chitin synthase gene suggests that localization of chitin synthesis may be guided by association with cytoskeletal structures. (C) 1997 Academic Press.
  • T Motoyama, M Fujiwara, N Kojima, H Horiuchi, A Ohta, M Takagi
    Molecular & general genetics 253(4) 520-528 1997年1月  査読有り
    We previously isolated three chitin synthase genes (chsA, chsB, and chsC) from Aspergillus nidulans. In the present work, we describe the isolation and characterization of another chitin synthase gene, named chsD, from A. nidulans. Its deduced amino acid sequence shows 56.7% and 55.9% amino acid identity, respectively, with Call of Saccharomyces cerevisiae and Chs3 of Candida albicans. Disruption of chsD caused no defect in cell growth or morphology during the asexual cycle and caused no decrease in chitin content in hyphae. However, double disruption of chsA and chsD caused a remarkable decrease in the efficiency of conidia formation, while double disruption of chsC and chsD caused no defect. Thus it appears that chsA and chsD serve redundant functions in conidia formation.

MISC

 5
  • 藤原 誠, 伊藤 竜一, 森山 崇, 丹羽 康夫, 佐藤 直樹, 阿部 知子, 吉田 茂男
    日本植物生理学会年会およびシンポジウム 講演要旨集 2009 145-145 2009年  
    アミロプラストはデンプンの合成と蓄積に特化した色素体である。葉緑体と同様に二重包膜を持ち、細胞内で二分裂によって増殖する。従来、色素体分裂に関する分子レベルの研究は主に葉緑体を用いて行われてきた。しかし、「葉緑体モデル」が非緑色色素体にも当てはまるか否かについては、まだ十分に検証されていない。本研究ではシロイヌナズナのアミロプラスト増殖機構に着目した。<br> 近年、我々はアミロプラスト分化のダイナミクス解析にシロイヌナズナの珠皮が有効であることを見出している(昨年度大会発表)。4種の葉緑体分裂異常変異体(arc5arc6minDminE)及びストロマ局在性蛍光タンパク質発現系統を用いて珠皮アミロプラストの分裂表現型を解析したところ、葉緑体分裂位置異常を引き起こすminD変異や分裂アレストをもたらすarc5変異は、アミロプラスト増殖に殆ど影響しないことが判った。一方、葉緑体分裂が阻害されるminE変異体やarc6変異体では、細胞中にさまざまな大きさのアミロプラストが形成されていた。これらの結果は、アミロプラストと葉緑体の分裂制御は大きく異なることを示唆している。今回さらに、minEarc6両変異体において、FtsZリングがストロミュール中に形成される一種の分裂位置異常が起こっていることが判明した。本発表では、色素体複製におけるストロミュールの役割について議論する。
  • 藤原 誠, 伊藤 竜一, 石川 正行, 丹羽 康夫, 佐藤 直樹, 吉田 茂男, 阿部 知子
    日本植物生理学会年会およびシンポジウム 講演要旨集 2008 426-426 2008年  
    維管束植物の非光合成組織には、分裂組織の原色素体の他に、デンプンを蓄積したアミロプラスト、無色色素体である白色体などが存在し、それらは葉の葉緑体とは異なる形態制御を受ける。これら非緑色色素体の組織依存的な形態的特徴と動態を明らかにするため、我々は色素体分裂因子AtFtsZ1-1またはRubisco小サブユニットの色素体移行配列をN末端に融合した蛍光タンパク質を発現する形質転換シロイヌナズナを作出した。この融合タンパク質は、葉のみならず非光合成器官でも安定に発現し、広範な組織の色素体標識に有効であった。蛍光顕微鏡を用いた生体観察の結果、発達中の珠皮において白色体が著しくフィラメント化し、ストロミュールが活発に形成されることを見出した。それらの白色体は、種子形成過程でデンプンを蓄積してアミロプラストに分化するが、デンプン粒が成長するに従ってストロミュールの頻度は低下した。さらに経時観察により、分化途中の白色体はアメーバ様の不規則な形のオルガネラであり、その包膜は極めて動的な構造であることが示された。
  • Yasushi Yoshioka, Yuling Chen, Tomoya Asano, Makoto Fujiwara, Shigeo Yoshida, Yasunori Machida
    PLANT AND CELL PHYSIOLOGY 48 S205-S205 2007年  
  • 藤原 誠, 伊藤 竜一, 丹羽 康夫, 中村 郁子, 嶋田 幸久, Mφller Simon, 吉田 茂男, 佐藤 直樹
    日本植物生理学会年会およびシンポジウム 講演要旨集 2005 174-174 2005年  
    葉緑体分裂には、進化的に保存されたバクテリア様分裂因子群と真核生物特有のダイナミン様タンパク質が関わる。バクテリア様因子のうちMinDとMinEの二種はバクテリアでは細胞分裂の位置決定に関わる。最近、シロイヌナズナMinE相同因子(AtMinE1)が第三の葉緑体分裂因子として機能すること、またシロイヌナズナ葉緑体分裂異常変異体arc11 (accumulation and replication of chloroplasts 11)がMinD相同遺伝子(AtMinD1)の機能欠失変異体であることが示された(参考文献1,2)。arc11変異体及びAtMinE1のシロイヌナズナ形質転換系統は、通常条件下で正常な生育を示したものの、葉肉細胞中に様々な大きさまたは形状の葉緑体を含んでいた。また発達中の緑色組織には異常極性伸長した葉緑体が多数存在しており、それらの葉緑体は長軸方向に沿って複数の狭窄部位を形成していた。さらに、複数配された狭窄部位は不規則な間隔で位置しており成熟細胞の異形葉緑体が分裂位置異常により生じる過程が推測された。以上の観察結果は、高等植物のMinDとMinEがバクテリア因子と同様に、オルガネラの分裂位置決定を司ることを強く示唆した。<br>参考文献[1] Itoh et al. (2001) Plant Physiol. 127, 1644-1655. [2] Fujiwara et al. (2004) J. Cell Sci. 117, 2399-2410.
  • 永島 明知, 華岡 光正, 藤原 誠, 鹿内 利治, 金丸 研吾, 高橋 秀夫, 田中 寛
    日本植物生理学会年会およびシンポジウム 講演要旨集 45 S33-S33 2004年  
    独自のゲノムと遺伝子発現系を持つ葉緑体には、転写装置の一つとして真正細菌型RNAポリメラーゼ(PEP)が存在する。PEPは主として光合成遺伝子の発現に関わっており、葉緑体の機能発現に必須である。PEPのコア酵素遺伝子群が葉緑体ゲノム上に存在するのに対し、PEPにプロモーター認識特異性を与える6種のシグマ因子(SIG1~6)は核染色体にコードされ、葉緑体機能の構築や修復に関わることが示唆されている。<br> 我々はストレス時における葉緑体転写制御に興味をもち、ストレスで誘導されるシグマ因子の検索を行った。その結果、SIG5の発現が強光、塩、浸透圧、低温ストレスにより、転写レベルですみやかに誘導されることを見出した。さらに、新たに同定したSIG5遺伝子のT-DNA挿入変異(sig5-2)株を用いた解析の結果、psbDの光誘導プロモーター(LRP)からの転写が強くSIG5に依存していることが明らかになった。これまでも、(青色)光がSIG5を介してpsbD-LRPの転写誘導に関わることは示唆されてきたが、本研究によりこの応答が光のみならず広範なストレスに対応した転写制御であることが明らかになった。強光ストレス後のPSII活性の回復過程をクロロフィル蛍光で観察したところ、sig5-2株では野生株に対する若干の修復の遅れが見られる。従って、SIG5による遺伝子発現制御は、ストレス下で損傷した光合成活性中心の修復に関わると考えることができる。

書籍等出版物

 4

講演・口頭発表等

 42

共同研究・競争的資金等の研究課題

 16

社会貢献活動

 1