理工学部 物質生命理工学科

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
  • Akane Yamagishi, Yuki Egoshi, Makoto T Fujiwara, Noriyuki Suzuki, Tohru Taniguchi, Ryuuichi D Itoh, Yumiko Suzuki, Yoshiro Masuyama, Kenji Monde, Toyonobu Usuki
    CHEMISTRY – A EUROPEAN JOURNAL (Weinheim an der Bergstrasse, Germany) 29(8) e202203396 2023年2月7日  査読有り
    Foeniculoxin is a major phytotoxin produced by Italian strains of Phomopsis foeniculi. The first total synthesis is described utilizing the ene reaction and Sonogashira cross-coupling reaction as key steps. The absolute configuration of the C6' was determined using chiral separation and advanced Mosher's method. The phytotoxicity of the synthesized compound was demonstrated via syringe-based infiltration into Chenopodium album and Arabidopsis thaliana leaves. Synthetic foeniculoxin induced various defects in A. thaliana leaf cells before lesion formation, including protein leakage into the cytoplasm from both chloroplasts and mitochondria and mitochondrial rounding and swelling. Furthermore, foeniculoxin and the antibiotic hygromycin B caused similar agglomeration of mitochondria around chloroplasts, highlighting this event as a common component in the early stages of plant cell death.
  • Sanjaya A, Muramatsu R, Sato S, Suzuki M, Sasaki S, Ishikawa H, Fujii Y, Asano M, Itoh R, Kanamaru K, Ohbu S, Abe T, Kazama Y, Fujiwara M
    RIKEN Accelerator Progress Report 55 S30 2022年12月  査読有り
  • Sanjaya A, Kazama Y, Ishii K, Ohbu S, Abe T, Fujiwara M
    RIKEN Accelerator Progress Report 54 178 2021年10月  査読有り
  • Ryuuichi D. Itoh, Kohdai P. Nakajima, Shun Sasaki, Hiroki Ishikawa, Yusuke Kazama, Tomoko Abe, Makoto T. Fujiwara
    PLANT JOURNAL 107(1) 237-255 2021年7月  査読有り
    Stromules are dynamic membrane-bound tubular structures that emanate from plastids. Stromule formation is triggered in response to various stresses and during plant development, suggesting that stromules may have physiological and developmental roles in these processes. Despite the possible biological importance of stromules and their prevalence in green plants, their exact roles and formation mechanisms remain unclear. To explore these issues, we obtained Arabidopsis thaliana mutants with excess stromule formation in the leaf epidermis by microscopy-based screening. Here, we characterized one of these mutants, stromule biogenesis altered 1 (suba1). suba1 forms plastids with severely altered morphology in a variety of non-mesophyll tissues, such as leaf epidermis, hypocotyl epidermis, floral tissues, and pollen grains, but apparently normal leaf mesophyll chloroplasts. The suba1 mutation causes impaired chloroplast pigmentation and altered chloroplast ultrastructure in stomatal guard cells, as well as the aberrant accumulation of lipid droplets and their autophagic engulfment by the vacuole. The causal defective gene in suba1 is TRIGALACTOSYLDIACYLGLYCEROL5 (TGD5), which encodes a protein putatively involved in the endoplasmic reticulum (ER)-to-plastid lipid trafficking required for the ER pathway of thylakoid lipid assembly. These findings suggest that a non-mesophyll-specific mechanism maintains plastid morphology. The distinct mechanisms maintaining plastid morphology in mesophyll versus non-mesophyll plastids might be attributable, at least in part, to the differential contributions of the plastidial and ER pathways of lipid metabolism between mesophyll and non-mesophyll plastids.
  • Alvin Sanjaya, Ryohsuke Muramatsu, Shiho Sato, Mao Suzuki, Shun Sasaki, Hiroki Ishikawa, Yuki Fujii, Makoto Asano, Ryuuichi D. Itoh, Kengo Kanamaru, Sumie Ohbu, Tomoko Abe, Yusuke Kazama, Makoto T. Fujiwara
    PLANTS 10(6) 1254-1254 2021年6月  査読有り
    In Arabidopsis thaliana, the Ethylene-dependent Gravitropism-deficient and Yellow-green 1 (EGY1) gene encodes a thylakoid membrane-localized protease involved in chloroplast development in leaf mesophyll cells. Recently, EGY1 was also found to be crucial for the maintenance of grana in mesophyll chloroplasts. To further explore the function of EGY1 in leaf tissues, we examined the phenotype of chloroplasts in the leaf epidermal guard cells and pavement cells of two 40Ar17+ irradiation-derived mutants, Ar50-33-pg1 and egy1-4. Fluorescence microscopy revealed that fully expanded leaves of both egy1 mutants showed severe chlorophyll deficiency in both epidermal cell types. Guard cells in the egy1 mutant exhibited permanent defects in chloroplast formation during leaf expansion. Labeling of plastids with CaMV35S or Protodermal Factor1 (PDF1) promoter-driven stroma-targeted fluorescent proteins revealed that egy1 guard cells contained the normal number of plastids, but with moderately reduced size, compared with wild-type guard cells. Transmission electron microscopy further revealed that the development of thylakoids was impaired in the plastids of egy1 mutant guard mother cells, guard cells, and pavement cells. Collectively, these observations demonstrate that EGY1 is involved in chloroplast formation in the leaf epidermis and is particularly critical for chloroplast differentiation in guard cells.

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