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• A fusion protein of polyphosphate kinase 1 (PPK1) and a Nudix hydrolase is involved in inorganic polyphosphate accumulation in the unicellular red alga Cyanidioschyzon merolae.

  Yagisawa F, Fujiwara T, Yamashita S, Hirooka S, Tamashiro K, Izumi J, Kanesaki Y, Onuma R, Misumi O, Nakamura S, Yoshikawa H, Kuroiwa H, Kuroiwa T, Miyagishima SY

  Plant molecular biology ( Springer Science and Business Media LLC )  115 ( 1 ) 9   2024年12月 [ 査読有り ]

  掲載種別: 研究論文（学術雑誌）

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    PubMed

• Development of a rapamycin-inducible protein-knockdown system in the unicellular red alga Cyanidioschyzon merolae.

  Fujiwara T, Hirooka S, Yamashita S, Yagisawa F, Miyagishima SY

  Plant physiology ( Oxford University Press (OUP) )  196 ( 1 ) 77 - 94   2024年06月 [ 査読有り ]

  掲載種別: 研究論文（学術雑誌）

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  Abstract An inducible protein-knockdown system is highly effective for investigating the functions of proteins and mechanisms essential for the survival and growth of organisms. However, this technique is not available in photosynthetic eukaryotes. The unicellular red alga Cyanidioschyzon merolae possesses a very simple cellular and genomic architecture and is genetically tractable but lacks RNA interference machinery. In this study, we developed a protein-knockdown system in this alga. The constitutive system utilizes the destabilizing activity of the FK506-binding protein 12 (FKBP12)-rapamycin-binding (FRB) domain of human target of rapamycin kinase or its derivatives to knock down target proteins. In the inducible system, rapamycin treatment induces the heterodimerization of the human FRB domain fused to the target proteins with the human FKBP fused to S-phase kinase-associated protein 1 or Cullin 1, subunits of the SCF E3 ubiquitin ligase. This results in the rapid degradation of the target proteins through the ubiquitin-proteasome pathway. With this system, we successfully degraded endogenous essential proteins such as the chloroplast division protein dynamin-related protein 5B and E2 transcription factor, a regulator of the G1/S transition, within 2 to 3 h after rapamycin administration, enabling the assessment of resulting phenotypes. This rapamycin-inducible protein-knockdown system contributes to the functional analysis of genes whose disruption leads to lethality.

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    PubMed

• Complete mitochondrial and chloroplast DNA sequences of the freshwater green microalga Medakamo hakoo.

  Takusagawa M, Misumi O, Nozaki H, Kato S, Maruyama S, Tsujimoto-Inui Y, Yagisawa F, Ohnuma M, Kuroiwa H, Kuroiwa T, Matsunaga S

  Genes & genetic systems ( 日本遺伝学会 )  98 ( 6 ) 353 - 360   2024年02月

  掲載種別: 研究論文（学術雑誌）

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  <p>We report the complete organellar genome sequences of an ultrasmall green alga, <i>Medakamo hakoo</i> strain M-hakoo 311, which has the smallest known nuclear genome in freshwater green algae. <i>Medakamo hakoo</i> has 90.8-kb chloroplast and 36.5-kb mitochondrial genomes containing 80 and 33 putative protein-coding genes, respectively. The mitochondrial genome is the smallest in the Trebouxiophyceae algae studied so far. The GC content of the nuclear genome is 73%, but those of chloroplast and mitochondrial genomes are 41% and 35%, respectively. Codon usages in the organellar genomes have a different tendency from that in the nuclear genome. The organellar genomes have unique characteristics, such as the biased encoding of mitochondrial genes on a single strand and the absence of operon structures in chloroplast ribosomal genes. <i>Medakamo hakoo</i> will be helpful for understanding the evolution of the organellar genome and the regulation of gene expression in chloroplasts and mitochondria.</p>

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    PubMed CiNii Research

• Genomic analysis of an ultrasmall freshwater green alga, Medakamo hakoo.

  Kato S, Misumi O, Maruyama S, Nozaki H, Tsujimoto-Inui Y, Takusagawa M, Suzuki S, Kuwata K, Noda S, Ito N, Okabe Y, Sakamoto T, Yagisawa F, Matsunaga TM, Matsubayashi Y, Yamaguchi H, Kawachi M, Kuroiwa H, Kuroiwa T, Matsunaga S

  Communications biology ( Springer Science and Business Media LLC )  6 ( 1 ) 89   2023年01月 [ 査読有り ]

  掲載種別: 研究論文（学術雑誌）

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  Abstract Ultrasmall algae have attracted the attention of biologists investigating the basic mechanisms underlying living systems. Their potential as effective organisms for producing useful substances is also of interest in bioindustry. Although genomic information is indispensable for elucidating metabolism and promoting molecular breeding, many ultrasmall algae remain genetically uncharacterized. Here, we present the nuclear genome sequence of an ultrasmall green alga of freshwater habitats, Medakamo hakoo. Evolutionary analyses suggest that this species belongs to a new genus within the class Trebouxiophyceae. Sequencing analyses revealed that its genome, comprising 15.8 Mbp and 7629 genes, is among the smallest known genomes in the Viridiplantae. Its genome has relatively few genes associated with genetic information processing, basal transcription factors, and RNA transport. Comparative analyses revealed that 1263 orthogroups were shared among 15 ultrasmall algae from distinct phylogenetic lineages. The shared gene sets will enable identification of genes essential for algal metabolism and cellular functions.

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• Complete Mitochondrial and Plastid DNA Sequences of the Freshwater Green Microalga Medakamo hakoo

  Mari Takusagawa, Shoichi Kato, Sachihiro Matsunaga, Shinichiro Maruyama, Yayoi Tsujimoto-Inui, Hisayoshi Nozaki, Fumi Yagisawa, Mio Ohnuma, Haruko Kuroiwa, Tsuneyoshi Kuroiwa, Osami Misumi

  bioRxiv ( Cold Spring Harbor Laboratory )    2021年07月

  掲載種別: 研究論文（学術雑誌）

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  <jats:p>Here we report the complete organellar genome sequences of <jats:italic>Medakamo hakoo</jats:italic>, a green alga identified in freshwater in Japan. It has 90.8-kb plastid and 36.5-kb mitochondrial genomes containing 80 and 33 putative protein coding genes, respectively, representing the smallest organellar genome among currently known core Trebouxiophyceae.</jats:p>

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著書 【 表示 ／ 非表示 】

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• Cyanidioschyzon merolae: A New Model Eukaryote for Cell and Organelle Biology

  Yagisawa F, Imoto Y, Fujiwara T, Miyagishima S ( 担当: 共著 , 担当範囲: 16. Single-Membrane-Bound organelles: Division and Inheritance )

  Springer  2018年02月 ( 担当ページ: p.235-249 )

MISC（その他業績・査読無し論文等） 【 表示 ／ 非表示 】

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• 単細胞紅藻Cyanidioshyzon merolaeの細胞質分裂におけるESCRTの役割

  八木沢芙美, 八木沢芙美, 藤原崇之, 藤原崇之, 藤原崇之, 宮城島進也, 宮城島進也, 宮城島進也, 中村宗一, 黒岩晴子, 黒岩常祥

  日本植物学会大会研究発表記録   81st   161   2017年09月

   

  J-GLOBAL

• ミトコンドリア分裂リングを形成する新規ミトコンドリア分裂遺伝子MDR1の同定と機能解析

  吉田大和, 黒岩晴子, 嶋田崇史, 吉田昌樹, 大沼みお, 藤原崇之, 井元祐太, 八木沢芙美, 西田敬二, 廣岡俊亮, 三角修己, 茂木祐子, 赤壁善彦, 松下一信, 黒岩常祥

  日本原生生物学会大会講演要旨集   50th   20   2017年

   

  J-GLOBAL

• 紅藻シゾンと極小緑藻メダカモから真核細胞の誕生・増殖の基本原理を探る

  黒岩常祥, 黒岩常祥, 黒岩晴子, 黒岩晴子, 永田典子, 三角修己, 三角修己, 田草川真理, 田草川真理, 井元祐太, 八木沢芙美, 乾弥生, 松永幸大

  日本植物学会大会研究発表記録   80th   190   2016年09月

   

  J-GLOBAL

科研費獲得情報 【 表示 ／ 非表示 】

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• 真核光合成生物における貯蔵物質代謝を介した生存戦略の解明

  基盤研究(C)

  課題番号: 22K06299

  研究期間: 2022年04月  -  2025年03月 

  直接経費: 3,200,000（円）  間接経費: 960,000（円） 

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  物は無機および有機養分の枯渇に備えてこれらを貯蔵し、必要時に利用する。このような貯蔵物質の合成と分解は、生物の持つ最も基本的な生存戦略の一つであるが、この戦略を支えるしくみはよく分かっていない。たとえば、貯蔵物質の合成と分解の切り替えは直近の代謝経路だけでなく、他の代謝経路群の変動も必要とすることが予想されるが、このような包括的な変動はほとんど議論されていない。本研究では、ゲノムサイズが小さく遺伝子組換え技術が確立された単細胞藻類をモデルに、貯蔵物質の合成・分解の切り替えに伴う細胞全体の代謝変動などを解析し、光合成生物における貯蔵物質代謝を介した生存戦略を明らかにする。

• 微細藻類のオルガネラ分裂機構を基盤に植物細胞の基を解く

  基盤研究(B)

  課題番号: 22H02657

  研究期間: 2022年04月  -  2025年03月 

  代表者: 黒岩常祥  研究分担者: 永田典子

• 真核光合成生物における貯蔵物質代謝を介した生存戦略の解明

  基盤研究(C)

  課題番号: 22K06299

  研究期間: 2022年04月  -  2025年03月 

  代表者: 八木沢 芙美 

  直接経費: 3,200,000（円）  間接経費: 4,160,000（円）  金額合計: 960,000（円）

• 真核光合成生物における貯蔵物質代謝を介した生存戦略の解明

  基盤研究(C)

  課題番号: 22K06299

  研究期間: 2022年04月  -  2025年03月 

  代表者: 八木沢 芙美 

  直接経費: 3,200,000（円）  間接経費: 4,160,000（円）  金額合計: 960,000（円）

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  生物は栄養の枯渇など細胞が増殖・成長できない環境下においても、長期間、生存することがある。光合成真核生物におけるこのような非増殖・非成長下における細胞の生存戦略は、貯蔵物質の代謝変動を含め、ほとんど理解されていない。本研究では、(1) 真核の光合成生物としてゲノムサイズが最小クラスであり（~20 Mb）、(2) 幅広い環境で生存でき、(3) 形質転換系が確立された単細胞紅藻 Galdieria （ガルデリア）等をモデルとして研究を進めている。2022年度は、解析に必要な実験系を構築するため、細胞が非増殖・非成長下において生存する条件を探索した。以下に内容を示す。 <BR> 1. 炭素（C）の欠乏による条件：ガルデリアを糖添加培地において培養した後、糖を含まない培地で培養した。糖欠乏下においてガルデリアは増殖を停止させる一方、長期に渡って生存できることが明らかとなった。なお、光合成による影響を排除するため、培養は全て暗所で行った。また、糖欠乏下において、細胞やオルガネラに起こる形態変化が明らかとなった。 2. Cや光の不足以外の要因による条件：通常の独立栄養培地 (糖を含まない無機培地) をベースに培地組成等を検討し、Cや光の不足以外の要因によって、非増殖・非成長下において細胞が生存する条件を検討し、目的の条件を得た。1と同様に細胞や細胞内の形態変化が明らかとなった。 3. 2の条件において、明所と暗所で培養を行った。生存率等に違いが見られたことから、細胞が増殖・成長せず、生存するための応答が光環境によって異なることが示唆された。

• 微細藻類のオルガネラ分裂機構を基盤に植物細胞の基を解く

  基盤研究(B)

  課題番号: 23K23920

  研究期間: 2022年04月  -  2025年03月 

  代表者: 黒岩 常祥, 永田 典子, 八木沢 芙美 

  直接経費: 13,600,000（円）  間接経費: 17,680,000（円）  金額合計: 4,080,000（円）

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  本研究ではオルガネラの細胞当たりの数がほとんど1個と少ない、原始単細胞紅藻Cyanidioschyzon (シゾン）を使った。光の明暗で細胞分裂を高度に同調化させ、これまでの研究によって得られている３ゲノムの完全解読情報や、オルガネラ分裂装置に関する研究成果を基に研究を進めた。 オルガネラ分裂の順序を再確認した。その結果、リソソーム、ゴルジ体、葉緑体、ミトコンドリア、そして最後にペルオキシソームの順に分裂した。まず細胞の下部を占めている葉緑体が亜鈴形になり、分裂装置によって２分裂する。次に数個あるリソソームはそれぞれ分裂後数個ずつミトコンドリア上に結合した。ミトコンドリアもまた亜鈴形になって、分裂装置によって２分裂した。次にペルオキシソームが、ミトコンドリアの分裂面に入り込み分裂した。その結果娘ミトコンドリアの一端が娘ペルオキシソームに結合した。次に葉緑体、ミトコンドリア、ペルオキシソームの3種のオルガネラセットはTOPによって微小管の上を中心体に向かって移動し、細胞核の中心体の一部と結合することが示唆された。これがオルガネラの分裂情報を細胞核極に伝える機構と考えられた。 紅藻シゾンで得られた細胞の分裂、分配に関する基本的な現象の一般性、共通性を解明するには、単細胞の緑藻でも同様な解析を進める必要があった。そこで淡水に棲息する極小単細胞緑藻Medakamo hakoo (メダカモ)を探索し、詳細なゲノム形態学的解析を行った。最後にその研究成果を論文として発表することが出来た(Kato et al. Comm Biology)。 現在得られた微形態やゲノム情報をシゾンと比較しながら解析を進めている。両者の共通性から、真核植物細胞の分裂/増殖の一般性が分かってきた。

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