2024/04/08 更新

写真a

イハラ クニオ
井原 邦夫
IHARA Kunio
所属
遺伝子実験施設 准教授
大学院担当
大学院理学研究科
職名
准教授
連絡先
メールアドレス
外部リンク

学位 1

  1. 理学博士 ( 大阪大学 ) 

研究キーワード 10

  1. 古細菌

  2. 進化

  3. 生体膜

  4. 構造解析

  5. 分類

  6. レチナールタンパク質

  7. システム生物学

  8. ゲノム

  9. エネルギー変換

  10. バイオインフォマティクス

研究分野 6

  1. その他 / その他  / ゲノム微生物学

  2. ライフサイエンス / システムゲノム科学  / システムゲノム学

  3. その他 / その他  / 微生物生理学

  4. ライフサイエンス / 構造生物化学  / 機能生物化学

  5. ライフサイエンス / 生物物理学  / 生物物理学

  6. ライフサイエンス / 分子生物学  / 分子生物学

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現在の研究課題とSDGs 3

  1. 次世代シーケンサーの技術開発と活用

  2. 3ドメインの比較進化生物学

  3. インビトロ集団微生物学の実現と細胞間相互作用解析

経歴 5

  1. 名古屋大学   遺伝子実験施設 共通/遺伝子実験施設   共同利用シーケンサー・ゲノム解析室 室長

    2014年4月 - 2018年3月

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  2. 名古屋大学   遺伝子実験施設   准教授

    2012年6月 - 現在

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  3. 名古屋大学   遺伝子実験施設   助教

    2007年4月 - 2012年5月

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  4. 名古屋大学   遺伝子実験施設   助手

    1999年12月 - 2007年3月

  5. 名古屋大学   理学部生物学科   助手

    1990年4月 - 1999年11月

学歴 2

  1. 大阪大学   理学研究科   生理学専攻

    1985年4月 - 1989年

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    国名: 日本国

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  2. 大阪大学   理学部   生物学科

    1981年4月 - 1985年3月

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    国名: 日本国

所属学協会 11

  1. 日本ゲノム微生物学会

  2. 日本Archaea研究会

  3. 極限生物学会

  4. 日本生物物理学会

  5. 日本微生物生態学会

  6. 好塩微生物研究会

  7. 日本生体エネルギー研究会

  8. 日本微生物生態学会

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  9. 日本ゲノム微生物学会

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  10. 日本Archaea研究会

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  11. 好塩微生物研究会

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委員歴 3

  1. 遺伝子実験施設連絡協議会   組換え生物等安全委員会委員  

    2018年12月 - 現在   

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    団体区分:学協会

    組換え生物等委員会 委員

  2. 遺伝子実験施設連絡協議会   組換え生物等安全委員会委員長  

    2018年12月 - 2020年11月   

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    団体区分:学協会

    組換え生物等委員会 委員長

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  3. 遺伝子実験施設連絡協議会   幹事  

    2017年12月 - 2023年3月   

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    団体区分:学協会

受賞 1

  1. 科研費審査委員表彰

    2014年   文部科学省  

 

論文 100

  1. Deciphering the genomes of motility-deficient mutants of<i> Vibrio</i> <i>alginolyticus </i>138-2 査読有り 国際誌

    Uesaka, K; Inaba, K; Nishioka, N; Kojima, S; Homma, M; Ihara, K

    PEERJ   12 巻   頁: e17126   2024年3月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.7717/peerj.17126

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  2. Identification of <i>plb1</i> mutation that extends longevity via activating Sty1 MAPK in <i>Schizosaccharomyces pombe</i> 査読有り 国際誌

    Maekawa, Y; Matsui, K; Okamoto, K; Shimasaki, T; Ohtsuka, H; Tani, M; Ihara, K; Aiba, H

    MOLECULAR GENETICS AND GENOMICS   299 巻 ( 1 ) 頁: 20 - 20   2024年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Molecular Genetics and Genomics  

    To understand the lifespan of higher organisms, including humans, it is important to understand lifespan at the cellular level as a prerequisite. So, fission yeast is a good model organism for the study of lifespan. To identify the novel factors involved in longevity, we are conducting a large-scale screening of long-lived mutant strains that extend chronological lifespan (cell survival in the stationary phase) using fission yeast. One of the newly acquired long-lived mutant strains (No.98 mutant) was selected for analysis and found that the long-lived phenotype was due to a missense mutation (92Phe → Ile) in the plb1+ gene. plb1+ gene in fission yeast is a nonessential gene encoding a homolog of phospholipase B, but its functions under normal growth conditions, as well as phospholipase B activity, remain unresolved. Our analysis of the No.98 mutant revealed that the plb1 mutation reduces the integrity of the cellular membrane and cell wall and activates Sty1 via phosphorylation.

    DOI: 10.1007/s00438-024-02107-8

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  3. The GGDEF protein Dgc2 suppresses both motility and biofilm formation in the filamentous cyanobacterium Leptolyngbya boryana. 査読有り

    Toida K, Kushida W, Yamamoto H, Yamamoto K, Ishii K, Uesaka K, Kanaly RA, Kutsuna S, Ihara K, Fujita Y, Iwasaki H

    Microbiology spectrum     頁: e0483722   2023年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1128/spectrum.04837-22

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  4. Two Trk/Ktr/HKT-type potassium transporters, TrkG and TrkH, perform distinct functions in Escherichia coli K-12 査読有り

    Tanudjaja Ellen, Hoshi Naomi, Yamamoto Kaneyoshi, Ihara Kunio, Furuta Tadaomi, Tsujii Masaru, Ishimaru Yasuhiro, Uozumi Nobuyuki

    JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY   299 巻 ( 2 ) 頁: 102846   2023年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Journal of Biological Chemistry  

    Escherichia coli K-12 possesses two versions of Trk/Ktr/HKT-type potassium ion (K+) transporters, TrkG and TrkH. The current paradigm is that TrkG and TrkH have largely identical characteristics, and little information is available regarding their functional differences. Here, we show using cation uptake experiments with K+ transporter knockout mutants that TrkG and TrkH have distinct ion transport activities and physiological roles. K+-transport by TrkG required Na+, whereas TrkH-mediated K+ uptake was not affected by Na+. An aspartic acid located five residues away from a critical glycine in the third pore-forming region might be involved in regulation of Na+-dependent activation of TrkG. In addition, we found that TrkG but not TrkH had Na+ uptake activity. Our analysis of K+ transport mutants revealed that TrkH supported cell growth more than TrkG; however, TrkG was able to complement loss of TrkH-mediated K+ uptake in E. coli. Furthermore, we determined that transcription of trkG in E. coli was downregulated but not completely silenced by the xenogeneic silencing factor H-NS (histone-like nucleoid structuring protein or heat-stable nucleoid-structuring protein). Taken together, the transport function of TrkG is clearly distinct from that of TrkH, and TrkG seems to have been accepted by E. coli during evolution as a K+ uptake system that coexists with TrkH.

    DOI: 10.1016/j.jbc.2022.102846

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  5. Existence of two substates in the O intermediate of the bacteriorhodopsin photocycle 査読有り

    Kouyama Tsutomu, Ihara Kunio

    BIOCHIMICA ET BIOPHYSICA ACTA-BIOMEMBRANES   1864 巻 ( 10 ) 頁: 183998   2022年10月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Biochimica et Biophysica Acta - Biomembranes  

    The proton pumping cycle of bacteriorhodopsin (bR) is initiated when the retinal chromophore with the 13-trans configuration is photo-isomerized into the 13-cis configuration. To understand the recovery processes of the initial retinal configuration that occur in the late stage of the photocycle, we have performed a comprehensive analysis of absorption kinetics data collected at various pH levels and at different salt concentrations. The result of analysis revealed the following features of the late stages of the trans photocycle. i) Two substates occur in the O intermediate. ii) The visible absorption band of the first substate (O1) appears at a much shorter wavelength than that of the late substate (O2). iii) O1 is in rapid equilibrium with the preceding state (N), but O1 becomes less stable than N when an ionizable residue (X1) with a pKa value of 6.5 (in 2 M KCl) is deprotonated. iv) At a low pH and at a low salt concentration, the decay time constant of O2 is longer than those of the preceding states, but the relationship between these time constants is altered when the medium pH or the salt concentration is increased. On the basis of the present observations and previous studies on the structure of the chromophore in O, we suspect that the retinal chromophore in O1 takes on a distorted 13-cis configuration and the O1-to-O2 transition is accompanied by cis-to-trans isomerization about C13[dbnd]C14 bond.

    DOI: 10.1016/j.bbamem.2022.183998

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  6. Two substates in the O intermediate of the light-driven proton pump archaerhodopsin-2 査読有り

    Kouyama Tsutomu, Ihara Kunio

    BIOCHIMICA ET BIOPHYSICA ACTA-BIOMEMBRANES   1864 巻 ( 7 ) 頁: 183919   2022年7月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Biochimica et Biophysica Acta - Biomembranes  

    The proton pumping cycle of archaerhodopsin-2 (aR2) was investigated over a wide pH range and at different salt concentrations. We have found that two substates, which are spectroscopically and kinetically distinguishable, occur in the O intermediate. The first O-intermediate (O1) absorbs maximumly at ~580 nm, whereas the late O-intermediate (O2) absorbs maximumly at 605 nm. At neutral pH, O1 is in rapid equilibrium with the N intermediate. When the medium pH is increased, O1 becomes less stable than N and, in proportion to the amount of O1 in the dynamic equilibrium between N and O1, the formation rate of O2 decreases. By contrast, the decay rate of O2 increases ~100 folds when the pH of a low-salt membrane suspension is increased from 5.5 to 7.5 or when the salt concentration is increased to 2 M KCl. Together with our recent study on two substates in the O intermediate of bacteriorhodopsin (bR), the present study suggests that the thermally activated re-isomerization of the retinylidene chromophore into the initial all-trans configuration takes place in the O1-to-O2 transition; that is, O1 contains a distorted 13-cis chromophore. It is also found that the pKa value of the key ionizable residue (Asp101aR2, Asp96bR) in the proton uptake channel is elevated in the O1 state of aR2 as compared to the O1 state of bR. This implies that the structural property of O1 in the aR2 photocycle can be investigated over a wide pH range.

    DOI: 10.1016/j.bbamem.2022.183919

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  7. Mutations in the stator protein PomA affect switching of rotational direction in bacterial flagellar motor 査読有り

    Terashima Hiroyuki, Hori Kiyoshiro, Ihara Kunio, Homma Michio, Kojima Seiji

    SCIENTIFIC REPORTS   12 巻 ( 1 ) 頁: 2979   2022年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Scientific Reports  

    The flagellar motor rotates bi-directionally in counter-clockwise (CCW) and clockwise (CW) directions. The motor consists of a stator and a rotor. Recent structural studies have revealed that the stator is composed of a pentameric ring of A subunits and a dimer axis of B subunits. Highly conserved charged and neighboring residues of the A subunit interacts with the rotor, generating torque through a gear-like mechanism. The rotational direction is controlled by chemotaxis signaling transmitted to the rotor, with less evidence for the stator being involved. In this study, we report novel mutations that affect the switching of the rotational direction at the putative interaction site of the stator to generate rotational force. Our results highlight an aspect of flagellar motor function that appropriate switching of the interaction states between the stator and rotor is critical for controlling the rotational direction.

    DOI: 10.1038/s41598-022-06947-5

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    その他リンク: https://www.nature.com/articles/s41598-022-06947-5

  8. Identification of ksg1 mutation showing long-lived phenotype in fission yeast 査読有り

    Matsui Kotaro, Okamoto Keisuke, Hasegawa Tomoka, Ohtsuka Hokuto, Shimasaki Takafumi, Ihara Kunio, Goto Yuhei, Aoki Kazuhiro, Aiba Hirofumi

    GENES TO CELLS   26 巻 ( 12 ) 頁: 967 - 978   2021年12月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Genes to Cells  

    Fission yeast is a good model organism for the study of lifespan. To elucidate the mechanism, we screened for long-lived mutants. We found a nonsense mutation in the ksg1+ gene, which encodes an ortholog of mammalian PDK1 (phosphoinositide-dependent protein kinase). The mutation was in the PH domain of Ksg1 and caused defect in membrane localization and protein stability. Analysis of the ksg1 mutant revealed that the reduced amounts and/or activity of the Ksg1 protein are responsible for the increased lifespan. Ksg1 is essential for growth and known to phosphorylate multiple substrates, but the substrate responsible for the long-lived phenotype of ksg1 mutation is not yet known. Genetic analysis showed that deletion of pck2 suppressed the long-lived phenotype of ksg1 mutant, suggesting that Pck2 might be involved in the lifespan extension caused by ksg1 mutation.

    DOI: 10.1111/gtc.12897

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  9. A slight bending of an alpha-helix in FliM creates a counterclockwise-locked structure of the flagellar motor in Vibrio 査読有り

    Takekawa Norihiro, Nishikino Tatsuro, Yamashita Toshiki, Hori Kiyoshiro, Onoue Yasuhiro, Ihara Kunio, Kojima Seiji, Homma Michio, Imada Katsumi

    JOURNAL OF BIOCHEMISTRY   170 巻 ( 4 ) 頁: 531 - 538   2021年10月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Journal of Biochemistry  

    Many bacteria swim by rotating flagella. The chemotaxis system controls the direction of flagellar rotation. Vibrio alginolyticus, which has a single polar flagellum, swims smoothly by rotating the flagellar motor counterclockwise (CCW) in response to attractants. In response to repellents, the motor frequently switches its rotational direction between CCW and clockwise (CW). We isolated a mutant strain that swims with a CW-locked rotation of the flagellum, which pulls rather than pushes the cell. This CW phenotype arises from a R49P substitution in FliM, which is the component in the C-ring of the motor that binds the chemotaxis signalling protein, phosphorylated CheY. However, this phenotype is independent of CheY, indicating that the mutation produces a CW conformation of the C-ring in the absence of CheY. The crystal structure of FliM with the R49P substitution showed a conformational change in the N-terminal α-helix of the middle domain of FliM (FliMM). This helix should mediates FliM-FliM interaction. The structural models of wild type and mutant C-ring showed that the relatively small conformational change in FliMM induces a drastic rearrangement of the conformation of the FliMM domain that generates a CW conformation of the C-ring.

    DOI: 10.1093/jb/mvab074

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  10. Identification of sur2 mutation affecting the lifespan of fission yeast 査読有り

    Kurauchi Tatsuhiro, Matsui Kotaro, Shimasaki Takafumi, Ohtsuka Hokuto, Tsubouchi Satoshi, Ihara Kunio, Tani Motohiro, Aiba Hirofumi

    FEMS MICROBIOLOGY LETTERS   368 巻 ( 12 )   2021年6月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:FEMS Microbiology Letters  

    Yeast is a suitable model system to analyze the mechanism of lifespan. In this study, to identify novel factors involved in chronological lifespan, we isolated a mutant with a long chronological lifespan and found a missense mutation in the sur2+ gene, which encodes a homolog of Saccharomyces cerevisiae sphingolipid C4-hydroxylase in fission yeast. Characterization of the mutant revealed that loss of sur2 function resulted in an extended chronological lifespan. The effect of caloric restriction, a well-known signal for extending lifespan, is thought to be dependent on the sur2+ gene.

    DOI: 10.1093/femsle/fnab070

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  11. Randomized phase II study comparing the efficacy and safety of SOX versus mFOLFOX6 as neoadjuvant chemotherapy without radiotherapy for locally advanced rectal cancer (KSCC1301) 査読有り

    Miwa Keisuke, Oki Eiji, Enomoto Masanobu, Ihara Keisuke, Ando Koji, Fujita Fumihiko, Tominaga Masahiro, Mori Shinichiro, Nakayama Goro, Shimokawa Mototsugu, Saeki Hiroshi, Baba Hideo, Mori Masaki, Akagi Yoshito

    BMC CANCER   21 巻 ( 1 ) 頁: 23   2021年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:BMC Cancer  

    Background: Preoperative chemoradiotherapy (CRT), the current standard of care for locally advanced rectal cancer (LARC), is associated with many radiotherapy (RT)-related side effects. We aimed to evaluate whether S-1 and oxaliplatin (SOX) or folinic acid, 5-FU, and oxaliplatin (mFOLFOX6) can be as effective as neoadjuvant chemotherapy (NAC) regimens for LARC without RT. Methods: Patients with untreated resectable LARC were randomly assigned to receive SOX or mFOLFOX6. The NAC protocol period was 3 months. The primary endpoint was 3-year disease-free survival (DFS), and the secondary endpoints included pathological effects, surgical completion rate, 3-year survival, and safety. Results: From September 2013 to October 2015, 56 and 54 patients were enrolled in the SOX and mFOLFOX6 arms, respectively. The 3-year DFS rates were 69.4% (95% confidence interval [CI] 54.9–83.6) and 73.4% (95% CI 58.7–83.6) in the SOX and mFOLFOX6 arms, respectively; no significant differences were found between the arms (log-rank test; P = 0.5315, hazard ratio: 0.808, 95% CI 0.414–1.578). The 3-year survival rates were 92.3 and 91.8% in the SOX and mFOLFOX6 arms, respectively. The surgical completion rate was 98.1% overall, 100% in the SOX arm, and 96.0% in the mFOLFOX6 arm. The incidences of pathological response rates ≥grade 1b were 41.5 and 43.8% in the SOX and mFOLFOX6 arms, respectively. Both treatments were manageable and tolerable. Conclusion: We demonstrated the effectiveness and safety of SOX and mFOLFOX6, both of which may be new neoadjuvant treatment candidates in previously untreated LARC cases. Trial registration: Date of enrolment of the first participant to the trial: 3rd Oct 2013; This study was registered in the UMIN clinical trials registry on 14th Aug, 2013. (Prospectively registered, UMIN-CTR number UMIN000011486). https://upload.umin.ac.jp/cgi-open-bin/ctr/ctr.cgi?function=brows&recptno=R000013441&language=J

    DOI: 10.1186/s12885-020-07766-5

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  12. Loss of cell wall integrity genes cpxA and mrcB causes flocculation in Escherichia coli 査読有り 国際誌

    Sugawara Keita, Toyoda Hayato, Kimura Mami, Hayasaka Shunsuke, Saito Hiromi, Kobayashi Hiroshi, Ihara Kunio, Ida Tomoaki, Akaike Takaaki, Ando Eiji, Hyodo Mamoru, Hayakawa Yoshihiro, Hamamoto Shin, Uozumi Nobuyuki

    BIOCHEMICAL JOURNAL   478 巻 ( 1 ) 頁: 41 - 59   2021年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Biochemical Journal  

    Flocculation has been recognized for hundreds of years as an important phenomenon in brewing and wastewater treatment. However, the underlying molecular mechanisms remain elusive. The lack of a distinct phenotype to differentiate between slow-growing mutants and floc-forming mutants prevents the isolation of floc-related gene by conventional mutant screening. To overcome this, we performed a two-step Escherichia coli mutant screen. The initial screen of E. coli for mutants conferring floc production during high salt treatment yielded a mutant containing point mutations in 61 genes. The following screen of the corresponding single-gene mutants identified two genes, mrcB, encoding a peptidoglycan-synthesizing enzyme and cpxA, encoding a histidine kinase of a two-component signal transduction system that contributed to salt tolerance and flocculation prevention. Both single mutants formed flocs during high salt shock, these flocs contained cytosolic proteins. ΔcpxA exhibited decreased growth with increasing floc production and addition of magnesium to ΔcpxA suppressed floc production effectively. In contrast, the growth of ΔmrcB was inconsistent under high salt conditions. In both strains, flocculation was accompanied by the release of membrane vesicles containing inner and outer membrane proteins. Of 25 histidine kinase mutants tested, ΔcpxA produced the highest amount of proteins in floc. Expression of cpxP was up-regulated by high salt in ΔcpxA, suggesting that high salinity and activation of CpxR might promote floc formation. The finding that ΔmrcB or ΔcpxA conferred floc production indicates that cell envelope stress triggered by unfavorable environmental conditions cause the initiation of flocculation in E. coli.

    DOI: 10.1042/BCJ20200723

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  13. Energetics and kinetics of substrate analog-coupled staphylococcal nuclease folding revealed by a statistical mechanical approach 査読有り

    Mizukami Takuya, Furuzawa Shunta, Itoh Satoru G., Segawa Saho, Ikura Teikichi, Ihara Kunio, Okumura Hisashi, Roder Heinrich, Maki Kosuke

    PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA   117 巻 ( 33 ) 頁: 19953 - 19962   2020年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  

    Protein conformational changes associated with ligand binding, especially those involving intrinsically disordered proteins, are mediated by tightly coupled intra- and intermolecular events. Such reactions are often discussed in terms of two limiting kinetic mechanisms, conformational selection (CS), where folding precedes binding, and induced fit (IF), where binding precedes folding. It has been shown that coupled folding/binding reactions can proceed along both CS and IF pathways with the flux ratio depending on conditions such as ligand concentration. However, the structural and energetic basis of such complex reactions remains poorly understood. Therefore, we used experimental, theoretical, and computational approaches to explore structural and energetic aspects of the coupled-folding/binding reaction of staphylococcal nuclease in the presence of the substrate analog adenosine-3',5'-diphosphate. Optically monitored equilibrium and kinetic data, combined with a statistical mechanical model, gave deeper insight into the relative importance of specific and Coulombic protein-ligand interactions in governing the reaction mechanism. We also investigated structural aspects of the reaction at the residue level using NMR and all-atom replica-permutation molecular dynamics simulations. Both approaches yielded clear evidence for accumulation of a transient protein-ligand encounter complex early in the reaction under IF-dominant conditions. Quantitative analysis of the equilibrium/kinetic folding revealed that the ligand-dependent CS-to-IF shift resulted from stabilization of the compact transition state primarily by weakly ligand-dependent Coulombic interactions with smaller contributions from specific binding energies. At a more macroscopic level, the CS-to-IF shift was represented as a displacement of the reaction "route" on the free energy surface, which was consistent with a flux analysis.

    DOI: 10.1073/pnas.1914349117

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  14. The role of ROC75 as a daytime component of the circadian oscillator in Chlamydomonas reinhardtii 査読有り

    Matsuo Takuya, Iida Takahiro, Ohmura Ayumi, Gururaj Malavika, Kato Daisaku, Mutoh Risa, Ihara Kunio, Ishiura Masahiro

    PLOS GENETICS   16 巻 ( 6 ) 頁: e1008814 - e1008814   2020年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:PLoS Genetics  

    The circadian clocks in chlorophyte algae have been studied in two model organisms, Chlamydomonas reinhardtii and Ostreococcus tauri. These studies revealed that the chlorophyte clocks include some genes that are homologous to those of the angiosperm circadian clock. However, the genetic network architectures of the chlorophyte clocks are largely unknown, especially in C. reinhardtii. In this study, using C. reinhardtii as a model, we characterized RHYTHM OF CHLOROPLAST (ROC) 75, a clock gene encoding a putative GARP DNAbinding transcription factor similar to the clock proteins LUX ARRHYTHMO (LUX, also called PHYTOCLOCK 1 [PCL1]) and BROTHER OF LUX ARRHYTHMO (BOA, also called NOX) of the angiosperm Arabidopsis thaliana. We observed that ROC75 is a day/subjective day-phase-expressed nuclear-localized protein that associates with some night-phased clock genes and represses their expression. This repression may be essential for the gating of reaccumulation of the other clock-related GARP protein, ROC15, after its light-dependent degradation. The restoration of ROC75 function in an arrhythmic roc75 mutant under constant darkness leads to the resumption of circadian oscillation from the subjective dawn, suggesting that the ROC75 restoration acts as a morning cue for the C. reinhardtii clock. Our study reveals a part of the genetic network of C. reinhardtii clock that could be considerably different from that of A. thaliana.

    DOI: 10.1371/journal.pgen.1008814

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  15. Presynaptic MAST kinase controls opposing postsynaptic responses to convey stimulus valence in Caenorhabditis elegans 査読有り 国際誌

    Nakano Shunji, Ikeda Muneki, Tsukada Yuki, Fei Xianfeng, Suzuki Takamasa, Niino Yusuke, Ahluwalia Rhea, Sano Ayana, Kondo Rumi, Ihara Kunio, Miyawaki Atsushi, Hashimoto Koichi, Higashiyama Tetsuya, Mori Ikue

    PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA   117 巻 ( 3 ) 頁: 1638 - 1647   2020年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  

    Presynaptic plasticity is known to modulate the strength of synaptic transmission. However, it remains unknown whether regulation in presynaptic neurons can evoke excitatory and inhibitory postsynaptic responses.We report here that the Caenorhabditis elegans homologs of MAST kinase, Stomatin, and Diacylglycerol kinase act in a thermosensory neuron to elicit in its postsynaptic neuron an excitatory or inhibitory response that correlates with the valence of thermal stimuli. By monitoring neural activity of the valence-coding interneuron in freely behaving animals, we show that the alteration between excitatory and inhibitory responses of the interneuron is mediated by controlling the balance of two opposing signals released from the presynaptic neuron. These alternative transmissions further generate opposing behavioral outputs necessary for the navigation on thermal gradients. Our findings suggest that valence-encoding interneuronal activity is determined by a presynaptic mechanism whereby MAST kinase, Stomatin, and Diacylglycerol kinase influence presynaptic outputs.

    DOI: 10.1073/pnas.1909240117

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  16. Haloarcula mannanilytica sp. nov., a galactomannan-degrading haloarchaeon isolated from commercial salt 査読有り

    Enomoto Shigeaki, Shimane Yasuhiro, Ihara Kunio, Kamekura Masahiro, Itoh Takashi, Ohkuma Moriya, Takahashi--Ando Naoko, Fukushima Yasumasa, Yoshida Yasuhiko, Usami Ron, Takai Ken, Minegishi Hiroaki

    INTERNATIONAL JOURNAL OF SYSTEMATIC AND EVOLUTIONARY MICROBIOLOGY   70 巻 ( 12 ) 頁: 6331 - 6337   2020年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology  

    A mannan-degrading halophilic archaeal strain, MD130-1T, was isolated from a commercial salt sample. Cells were motile, rod-shaped, and stained Gram-negative. Colonies were pink pigmented. Strain MD130-1T was able to grow at 1.5–4.6 M NaCl (optimum, 3.6 M) at pH 6.0–8.0 (optimum, pH 7.0) and at 25–50 °C (optimum, 40 °C). The DNA G+C content was 62.1 mol% (genome). The orthologous 16S rRNA gene sequence showed the highest similarity (99.4%) to those of Haloarcula japonica JCM 7785T and Haloarcula hispanica JCM 8911T. The values of genome relatedness between strain MD130-1T and Haloarcula species were 84.33–85.96% in ANIb and 30.4–32.9% using GGDC formula 2. The polar lipids of strain MD130-1T were phosphatidylg-lycerol, phosphatidylglycerol phosphate methyl ester and triglycosyl diether-2. Based on the results of phenotypic and phylogenetic analyses, the strain represents a new species of the genus Haloarcula, for which the name Haloarcula mannanilytica sp. nov. is proposed. The type strain is MD130-1T (=JCM 33835T=KCTC 4287T) isolated from commercial salt made in Ishikawa prefecture, Japan.

    DOI: 10.1099/ijsem.0.004535

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  17. gas1 mutation extends chronological lifespan via Pmk1 and Sty1 MAPKs in Schizosaccharomyces pombe 査読有り

    Imai Yuki, Shimasaki Takafumi, Enokimura Chihiro, Ohtsuka Hokuto, Tsubouchi Satoshi, Ihara Kunio, Aiba Hirofumi

    BIOSCIENCE BIOTECHNOLOGY AND BIOCHEMISTRY     頁: 1-8   2019年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1080/09168451.2019.1676695

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  18. The mechanosensitive channel YbdG from <i>Escherichia coli</i> has a role in adaptation to osmotic up-shock. 査読有り

    Amemiya S, Toyoda H, Kimura M, Saito H, Kobayashi H, Ihara K, Kamagata K, Kawabata R, Kato S, Nakashimada Y, Furuta T, Hamamoto S, Uozumi N

    The Journal of biological chemistry     2019年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1074/jbc.RA118.007340

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  19. Cholecystokinin induces crowing in chickens 査読有り 国際誌

    Shimmura Tsuyoshi, Tamura Mai, Ohashi Shosei, Sasaki Asuka, TakamichiYamanaka, Nakao Nobuhiro, Ihara Kunio, Okamura Shinsaku, TakashiYoshimura

    SCIENTIFIC REPORTS   9 巻 ( 1 ) 頁: 3978   2019年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Scientific Reports  

    Animals that communicate using sound are found throughout the animal kingdom. Interestingly, in contrast to human vocal learning, most animals can produce species-specific patterns of vocalization without learning them from their parents. This phenomenon is called innate vocalization. The underlying molecular basis of both vocal learning in humans and innate vocalization in animals remains unknown. The crowing of a rooster is also innately controlled, and the upstream center is thought to be localized in the nucleus intercollicularis (ICo) of the midbrain. Here, we show that the cholecystokinin B receptor (CCKBR) is a regulatory gene involved in inducing crowing in roosters. Crowing is known to be a testosterone (T)-dependent behavior, and it follows that roosters crow but not hens. Similarly, T-administration induces chicks to crow. By using RNA-sequencing to compare gene expression in the ICo between the two comparison groups that either crow or do not crow, we found that CCKBR expression was upregulated in T-containing groups. The expression of CCKBR and its ligand, cholecystokinin (CCK), a neurotransmitter, was observed in the ICo. We also showed that crowing was induced by intracerebroventricular administration of an agonist specific for CCKBR. Our findings therefore suggest that the CCK system induces innate vocalization in roosters.

    DOI: 10.1038/s41598-019-40746-9

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  20. Comprehensive investigation of the gene expression system regulated by an Aspergillus oryzae transcription factor XlnR using integrated mining of gSELEX-Seq and microarray data. 査読有り

    Oka H, Kojima T, Ihara K, Kobayashi T, Nakano H

    BMC genomics   20 巻 ( 1 ) 頁: 16   2019年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1186/s12864-018-5375-5

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  21. Obesity and mental health improvement following nutritional education focusing on gut microbiota composition in Japanese women: a randomised controlled trial. 査読有り

    Uemura M, Hayashi F, Ishioka K, Ihara K, Yasuda K, Okazaki K, Omata J, Suzutani T, Hirakawa Y, Chiang C, Aoyama A, Ohira T

    European journal of nutrition     2018年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1007/s00394-018-1873-0

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  22. Three-Step Isomerization of the Retinal Chromophore during the Anion Pumping Cycle of Halorhodopsin 査読有り 国際誌

    Kouyama Tsutomu, Ihara Kunio, Maki Kosuke, Chan Siu Kit

    BIOCHEMISTRY   57 巻 ( 41 ) 頁: 6013 - 6026   2018年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Biochemistry  

    The anion pumping cycle of halorhodopsin from Natronomonas pharaonis (pHR) is initiated when the all-trans/15-anti isomer of retinal is photoisomerized into the 13-cis/15-anti configuration. A recent crystallographic study suggested that a reaction state with 13-cis/15-syn retinal occurred during the anion release process, i.e., after the N state with the 13-cis/15-anti retinal and before the O state with all-trans/15-anti retinal. In this study, we investigated the retinal isomeric composition in a long-living reaction state at various bromide ion concentrations. It was found that the 13-cis isomer (csHR′), in which the absorption spectrum was blue-shifted by ∼8 nm compared with that of the trans isomer (taHR), accumulated significantly when a cold suspension of pHR-rich claret membranes in 4 M NaBr was illuminated with continuous light. Analysis of flash-induced absorption changes suggested that the branching of the trans photocycle into the 13-cis isomer (csHR′) occurs during the decay of an O-like state (O′) with 13-cis/15-syn retinal; i.e., O′ can decay to either csHR′ or O with all-trans/15-anti retinal. The efficiency of the branching reaction was found to be dependent on the bromide ion concentration. At a very high bromide ion concentration, the anion pumping cycle is described by the scheme taHR -(hν) → K → L1a ↔L1b ↔N ↔N′ ↔O′ ↔csHR′ ↔taHR. At a low bromide ion concentration, on the other hand, O′ decays into taHR via O.

    DOI: 10.1021/acs.biochem.8b00631

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  23. Draft Genome Sequence of Burkholderia vietnamiensis Strain RS1, a Nitrogen-Fixing Endophyte Isolated from Sweet Potato 査読有り 国際誌

    Shinjo Rina, Uesaka Kazuma, Ihara Kunio, Sakazaki Shunsuke, Yano Katsuya, Kondo Motohiko, Tanaka Aiko

    MICROBIOLOGY RESOURCE ANNOUNCEMENTS   7 巻 ( 3 )   2018年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Microbiology Resource Announcements  

    Burkholderia vietnamiensis strain RS1 is an endophytic bacterium with nitrogen-fixing ability that was isolated from tuberous roots of sweet potato. Here, we present its draft genome of 6,542,727 bases that contains a cluster of genes associated with nitrogen fixation. This genome sequence will provide important insights into the plant growth-promoting potential of endophytic bacteria.

    DOI: 10.1128/MRA.00820-18

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  24. In vivo transposon tagging in the nonheterocystous nitrogen-fixing cyanobacterium Leptolyngbya boryana

    Tomatsu Chie, Uesaka Kazuma, Yamakawa Hisanori, Tsuchiya Tohru, Ihara Kunio, Fujita Yuichi

    FEBS LETTERS   592 巻 ( 10 ) 頁: 1634-1642   2018年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1002/1873-3468.13079

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  25. Co-expression of the calcitonin receptor gene in the hypothalamic kisspeptin neurons in female rats 査読有り

    Assadullah, Nahoko Ieda, Narumi Kawai, Hirotaka Ishii, Kunio Ihara, Naoko Inoue, Yoshihisa Uenoyama, Hiroko Tsukamura

    Reprod. Med. Biol.     2018年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1002/rmb2.12085

  26. SLO potassium channels antagonize premature decision making in <i>C. elegans</i>. 査読有り

    Aoki I, Tateyama M, Shimomura T, Ihara K, Kubo Y, Nakano S, Mori I

    Communications biology   1 巻   頁: 123   2018年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1038/s42003-018-0124-5

    PubMed

  27. Salinarchaeum chitinilyticum sp nov., a chitin-degrading haloarchaeon isolated from commercial salt

    Minegishi Hiroaki, Enomoto Shigeaki, Echigo Akinobu, Shimane Yasuhiro, Kondo Yusuke, Inoma Ayumi, Kamekura Masahiro, Takai Ken, Itoh Takashi, Ohkuma Moriya, Ihara Kunio, Takahashi-Ando Naoko, Fukushima Yasumasa, Ishii Shigeru, Yoshida Yasuhiko, Usami Ron

    INTERNATIONAL JOURNAL OF SYSTEMATIC AND EVOLUTIONARY MICROBIOLOGY   67 巻 ( 7 ) 頁: 2274-2278   2017年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1099/ijsem.0.001941

    Web of Science

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  28. Complete Chloroplast Genome Sequence of the Early Diverging Green Alga <i>Palmophyllum crassum</i>.

    Furukawa R, Kunugi M, Ihara K, Takabayashi A, Tanaka A

    Genome announcements   5 巻 ( 10 )   2017年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1128/genomeA.01745-16

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  29. Transcriptional regulation of CmpR, the LysR family protein involved in CO2-responsive gene regulation in the cyanobacterium Synechococcus elongatus 査読有り

    Lu-Lu Pan1, Kiyoshi Onai2, Kazuma Uesaka1, Kunio Ihara2, Takumi Natsume1, Nobuyuki Takatani1, Masahiro Ishiura2 and Tatsuo Omata1*

    Biomedical Genetics and Genomics   1 巻 ( 5 ) 頁: 1-6   2017年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: : 10.15761/BGG.1000123

  30. Identification of a novel protein kinase that affects the chronological lifespan in fission yeast

    Kurauchi Tatsuhiro, Hashizume Aya, Imai Yuki, Hayashi Kanako, Tsubouchi Satoshi, Ihara Kunio, Ohtsuka Hokuto, Aiba Hirofumi

    FEMS MICROBIOLOGY LETTERS   364 巻 ( 2 )   2017年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1093/femsle/fnw257

    Web of Science

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  31. Exome-wide association study identifies clec3b missense variant p.s106g as being associated with extreme longevity in east asian populations 査読有り

    Tanisawa K.

    Journals of Gerontology - Series A Biological Sciences and Medical Sciences   72 巻 ( 3 ) 頁: 309-318   2017年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1093/gerona/glw074

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  32. Photochemical characterization of actinorhodopsin and its functional existence in the natural host. 査読有り

    Nakamura S, Kikukawa T, Tamogami J, Kamiya M, Aizawa T, Hahn MW, Ihara K, Kamo N, Demura M.

    Biochim Biophys Acta.   1857 巻 ( 12 ) 頁: 1900-1908   2016年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.bbabio.2016.09.006.

  33. A simple method for isolation and construction of markerless cyanobacterial mutants defective in acyl-acyl carrier protein synthetase. 査読有り

    Kojima K, Keta S, Uesaka K, Kato A, Takatani N, Ihara K, Omata T, Aichi M.

    Appl Microbiol Biotechnol.   100 巻 ( 23 ) 頁: 10107-10113   2016年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  34. Haloparvum alkalitolerans sp. nov., alkali-tolerant haloarchaeon isolated from commercial salt. 査読有り

    Kondo Y, Minegishi H, Echigo A, Shimane Y, Kamekura M, Itoh T, Ohkuma M, Tanaka A, Takahashi-Ando N, Fukushima Y, Yoshida Y, Ihara K, Usami R.

    Int J Syst Evol Microbiol.   66 巻 ( 12 ) 頁: 5314-5319   2016年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1099/ijsem.0.001513.

  35. Shifting transcriptional machinery is required for long-term memory maintenance and modification in Drosophila mushroom bodies. 査読有り

    Hirano Y, Ihara K, Masuda T, Yamamoto T, Iwata I, Takahashi A, Awata H, Nakamura N, Takakura M, Suzuki Y, Horiuchi J, Okuno H, Saitoe M.

    Nat Commun.   7 巻   頁: 13471   2016年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1038/ncomms13471.

  36. Complete Genome Sequence of Kosakonia sacchari Strain BO-1, an Endophytic Diazotroph Isolated from a Sweet Potato. 査読有り

    Shinjo R, Uesaka K, Ihara K, Loshakova K, Mizuno Y, Yano K, Tanaka A.

    Genome Announc.   4 巻 ( 5 ) 頁: e00868-16   2016年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1128/genomeA.00868-16.

  37. A Robust Analytical Pipeline for Genome-Wide Identification of the Genes Regulated by a Transcription Factor: Combinatorial Analysis Performed Using gSELEX-Seq and RNA-Seq. 査読有り

    Kojima T, Kunitake E, Ihara K, Kobayashi T, Nakano H.

    PLoS One.   11 巻 ( 7 ) 頁: e0159011   2016年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1371/journal.pone.0159011.

  38. Crystal Structure of the 11-cis Isomer of Pharaonis Halorhodopsin: Structural Constraints on Interconversions among Different Isomeric States. 査読有り

    Chan SK, Kawaguchi H, Kubo H, Murakami M, Ihara K, Maki K, Kouyama T.

    Biochemistry.   55 巻 ( 29 ) 頁: 4092-4104   2016年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1021/acs.biochem.6b00277.

  39. FliH and FliI ensure efficient energy coupling of flagellar type III protein export in Salmonella. 査読有り

    Minamino T, Kinoshita M, Inoue Y, Morimoto YV, Ihara K, Koya S, Hara N, Nishioka N, Kojima S, Homma M, Namba K.

    Microbiologyopen   5 巻 ( 3 ) 頁: 424-435   2016年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1002/mbo3.340.

  40. Evolution of Green Plants Accompanied Changes in Light-Harvesting Systems. 査読有り

    Kunugi M, Satoh S, Ihara K, Shibata K, Yamagishi Y, Kogame K, Obokata J, Takabayashi A, Tanaka A.

    Plant Cell Physiol.   57 巻 ( 6 ) 頁: 1231-1243   2016年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1093/pcp/pcw071.

  41. Identification of a Cyanobacterial RND-Type Efflux System Involved in Export of Free Fatty Acids. 査読有り

    Kato A, Takatani N, Use K, Uesaka K, Ikeda K, Chang Y, Kojima K, Aichi M, Ihara K, Nakahigashi K, Maeda S, Omata T.

    Plant Cell Physiol.   56 巻 ( 12 ) 頁: 2467-2477   2015年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1093/pcp/pcv150

  42. Structural and functional roles of the N- and C-terminal extended modules in channelrhodopsin-1. 査読有り

    Doi S, Mori A, Tsukamoto T, Reissig L, Ihara K, Sudo Y.

    Photochem Photobiol Sci.   14 巻 ( 9 ) 頁: 1628-36   2015年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  43. Microbial rhodopsins of Halorubrum species isolated from Ejinoor salt lake in Inner Mongolia of China.

    Chaoluomeng, Dai G, Kikukawa T, Ihara K, Iwasa T.

    Photochem Photobiol Sci.     頁: Epub ahead of print   2015年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  44. Probing the Cl--pumping photocycle of pharaonis halorhodopsin: Examinations with bacterioruberin, an intrinsic dye, and membrane potential-induced modulation of the photocycle. 査読有り

    Kikukawa T, Kusakabe C, Kokubo A, Tsukamoto T, Kamiya M, Aizawa T, Ihara K, Kamo N, Demura M.

    Biochim Biophys Acta.   1847 巻 ( 8 ) 頁: 748-758   2015年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    PubMed

  45. A genetic mechanism for female-limited Batesian mimicry in Papilio butterfly. 査読有り

    Nishikawa H, Iijima T, Kajitani R, Yamaguchi J, Ando T, Suzuki Y, Sugano S, Fujiyama A, Kosugi S, Hirakawa H, Tabata S, Ozaki K, Morimoto H, Ihara K, Obara M, Hori H, Itoh T, Fujiwara H.

    Nat Genet.   47 巻 ( 4 ) 頁: 405-409   2015年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1038/ng.3241

    PubMed

  46. Loss of cytochrome cM stimulates cyanobacterial heterotrophic growth in the dark 査読有り

    Yuto Hiraide, Kenshiro Oshima, Takatomo Fujisawa, Kazuma Uesaka, Yuu Hirose, Ryoma Tsujimoto, Haruki Yamamoto, Shinobu Okamoto, Yasukazu Nakamura, Kazuki Terauchi, Tatsuo Omata, Kunio Ihara, Masahira Hattori, and Yuichi Fujita

    Plant and Cell Physiology     2014年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Although cyanobacteria are photoautotrophs, they have heterotrophic metabolism that enables them to survive in their natural habitat. However, cyanobacterial species that grow heterotrophically in the dark are rare. It remains largely unknown how cyanobacteria regulate heterotrophic activity. The cyanobacterium Leptolyngbya boryana grows heterotrophically with glucose in the dark. A dark-adapted variant dg5 isolated from the wild-type (WT) exhibits enhanced heterotrophic growth in the dark. We sequenced the genomes of dg5 and WT to identify the mutation(s) of dg5. The WT genome consists of a circular chromosome (6,176,364 bp), a circular plasmid pLBA (77,793 bp), and two linear plasmids pLBX (504,942 bp) and pLBY (44,369 bp). Genome comparison revealed three mutation sites. Phenotype analysis of mutants isolated from WT by introducing these mutations individually revealed that the relevant mutation is a single adenine insertion causing a frameshift of cytM encoding cytochrome cM. The respiratory oxygen consumption of the cytM-lacking mutant grown in the dark was significantly higher than that of WT. We isolated a cytM-lacking mutant, ΔcytM, from another cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803, and ΔcytM grew in the dark with a doubling time of 33 h in contrast to no growth of WT. The respiratory oxygen consumption of ΔcytM grown in the dark was about 2-fold higher than that of wild type. These results suggest a suppressive role(s) of cytochrome cM in regulation of heterotrophic activity.

    DOI: 10.1093/pcp/pcu165

  47. Crystal Structure of Cruxrhodopsin-3 from Haloarcula vallismortis. 査読有り

    Chan SK, Kitajima-Ihara T, Fujii R, Gotoh T, Murakami M, Ihara K, Kouyama T.

    PLoS One   9 巻 ( 9 ) 頁: e108362   2014年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Cruxrhodopsin-3 (cR3), a retinylidene protein found in the claret membrane of Haloarcula vallismortis, functions as a light-driven proton pump. In this study, the membrane fusion method was applied to crystallize cR3 into a crystal belonging to space group P321. Diffraction data at 2.1 Å resolution show that cR3 forms a trimeric assembly with bacterioruberin bound to the crevice between neighboring subunits. Although the structure of the proton-release pathway is conserved among proton-pumping archaeal rhodopsins, cR3 possesses the following peculiar structural features: 1) The DE loop is long enough to interact with a neighboring subunit, strengthening the trimeric assembly; 2) Three positive charges are distributed at the cytoplasmic end of helix F, affecting the higher order structure of cR3; 3) The cytoplasmic vicinity of retinal is more rigid in cR3 than in bacteriorhodopsin, affecting the early reaction step in the proton-pumping cycle; 4) the cytoplasmic part of helix E is greatly bent, influencing the proton uptake process. Meanwhile, it was observed that the photobleaching of retinal, which scarcely occurred in the membrane state, became significant when the trimeric assembly of cR3 was dissociated into monomers in the presence of an excess amount of detergent. On the basis of these observations, we discuss structural factors affecting the photostabilities of ion-pumping rhodopsins.

    DOI: 10.1371/journal.pone.0108362. eCollection 2014.

  48. Transcriptome Analysis of Reaction Wood in Gymnosperms by Next-Generation Sequencing 査読有り

    Saori Sato, Masato Yoshida, Hideto Hiraide, Kunio Ihara, Hiroyuki Yamamoto

    American Journal of Plant Sciences   5 巻   頁: 2785-2798   2014年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Special xylem tissue called compression wood is formed on the lower side of inclined stems
    when gymnosperms grow on a slope. We investigated the molecular mechanism of compression
    wood formation. Transcriptome analysis by next-generation sequencing (NGS) was applied to the
    xylem of Chamaecyparis obtusa to develop a catalog of general gene expression in differentiating
    xylem during compression and normal wood formation. The sequencing output generated
    234,924,605 reads and 40,602 contigs (mean size = 529 bp). Based on a sequence similarity
    search with known proteins, 54.2% (22,005) of the contigs showed homology with sequences in
    the databases. Of these annotated contigs, 19,293 contigs were assigned to Gene Ontology categories.
    Differential gene expression between the compression and normal wood libraries was
    analyzed by mapping the reads from each library to the assembled contigs. In total, 2875 contigs
    were identified as differentially expressed, including 1207 that were up-regulated and 1668 that
    were down-regulated in compression wood. We selected 30 genes and compared the transcript
    abundance between compression and normal wood by quantitative polymerase chain reaction
    analysis to validate the NGS results. We found that 27 of the 30 genes showed the same expression
    patterns as the original NGS results.

    DOI: 10.4236/ajps.2014.518295

  49. Searching for genomic region of high-fat diet-induced type 2 diabetes in mouse chromosome 2 by analysis of congenic strains. 査読有り

    Kobayashi M, Ohno T, Ihara K, Murai A, Kumazawa M, Hoshino H, Iwanaga K, Iwai H, Hamana Y, Ito M, Ohno K, Horio F.

    PLoS One   9 巻 ( 5 ) 頁: e96271   2014年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1371/journal.pone.0096271

  50. Mutation in the a-subunit of F(1)F(O)-ATPase causes an increased motility phenotype through the sodium-driven flagella of Vibrio.

    Terashima H, Terauchi T, Ihara K, Nishioka N, Kojima S, Homma M.

    J Biochem.   154 巻 ( 2 ) 頁: 177-184   2013年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1093/jb/mvt042

  51. A blue-shifted light-driven proton pump for neural silencing

    Sudo Y, Okazaki A, Ono H, Yagasaki J, Sugo S, Kamiya M, Reissig L, Inoue K, Ihara K, Kandori H, Takagi S, Hayashi S.

    J Biol Chem.   288 巻 ( 28 ) 頁: 20624-20632   2013年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  52. Crystal structure of deltarhodopsin-3 from Haloterrigena thermotolerans

    Zhang J, Mizuno K, Murata Y, Koide H, Murakami M, Ihara K, Kouyama T.

    Proteins.   81 巻 ( 9 ) 頁: 1585-1592   2013年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  53. Exome sequencing of senescence-accelerated mice (SAM) reveals deleterious mutations in degenerative disease-causing genes. 査読有り

    Tanisawa K, Mikami E, Fuku N, Honda Y, Honda S, Ohsawa I, Ito M, Endo S, Ihara K, Ohno K, Kishimoto Y, Ishigami A, Maruyama N, Sawabe M, Iseki H, Okazaki Y, Hasegawa-Ishii S, Takei S, Shimada A, Hosokawa M, Mori M, Higuchi K, Takeda T, Higuchi M, Tanaka M.

    BMC Genomics   14 巻   頁: 248   2013年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1186/1471-2164-14-248

  54. Large deformation of helix F during the photoreaction cycle of Pharaonis halorhodopsin in complex with azide. 査読有り

    Nakanishi T, Kanada S, Murakami M, Ihara K, Kouyama T.

    Biophys J.   104 巻 ( 2 ) 頁: 377-385   2013年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1128/JB.01850-12

  55. A Novel dnaJ Family Gene, sflA, Encodes an Inhibitor of Flagellation in Marine Vibrio Species.

    Kitaoka M, Nishigaki T, Ihara K, Nishioka N, Kojima S, Homma M.

    Journal of Bacteriology   195 巻 ( 4 ) 頁: 816-822   2013年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1128/JB.01850-12.

  56. Crystal structure of the O intermediate of the Leu93->Ala mutant of bacteriorhodopsin.

    Zhang J, Yamazaki Y, Hikake M, Murakami M, Ihara K, Kouyama T.

    Proteins   80 巻 ( 10 ) 頁: 2384-2396   2012年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  57. MarR-type transcriptional regulator ChlR activates expression of tetrapyrrole biosynthesis genes in response to low-oxygen conditions in cyanobacteria.

    Aoki R, Takeda T, Omata T, Ihara K, Fujita Y.

    Journal of Biological Chemistry   287 巻 ( 16 ) 頁: 13500-13507   2012年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  58. Crystal structures of an O-like blue form and an anion-free yellow form of pharaonis halorhodopsin. 査読有り

    Kanada S, Takeguchi Y, Murakami M, Ihara K, Kouyama T.

    Journal of Molecular Biology   413 巻 ( 1 ) 頁: 162-176   2011年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.jmb.2011.08.021.

  59. Gene orders in the upstream of 16S rRNA genes divide genera of the family Halobacteriaceae into two groups 査読有り

    Minegishi, H. Kamekura, M. Kitajima-Ihara, T. Nakasone, K. Echigo, A. Shimane, Y. Usami, R. Itoh, T. Ihara, K.

    Int J Syst Evol Microbiol     2011年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    In many prokaryotic species, 16S rRNA genes are present in multiple copies, and their sequences in general do not differ significantly owing to the concerted evolution. The genus Haloarcula of the family Halobacteriaceae comprises nine validly published species, and all of them possess two to four, highly heterogeneous, 16S rRNA genes. Existence of heterogeneous multiple 16S rRNA genes makes it difficult to reconstruct a biological phylogenetic tree using their sequences data. If the orthologous gene is able to be discriminated from paralogous genes, a tree reconstructed from orthologous genes will reflect a simple biological phylogenetic relationship. At present, however, we have no means to distinguish the orthologous rRNA operon from paralogous one in the members of Halobacteriaceae.In this paper, we found that dihydroorotate oxidase gene, pyrD, was present in the immediate upstream of one 16S rRNA gene, in ten strains of Halobacteriaceae whose genome sequences have been determined, and the direction of pyrD was the opposite of that of the 16S rRNA genes. In two other strains whose genome sequences have been determined, the pyrD was present in far separated positions. We designed PCR primer sets to amplify DNA fragments encompassing from the conserved region of pyrD to a conserved region of tRNA-Ala genes or 23S rRNA genes to determine the 16S rRNA gene sequences preceded by pyrD, and to see if the pyrD is conserved in the immediate upstream of rRNA operon(s) in the type strains of the types species of 28 genera of Halobacteriaceae. Seventeen type strains, including the ten strains mentioned above, gave amplified DNA fragments of approximately 4,000 bp, while eleven type strains including the two strains mentioned above, did not give any PCR products. These eleven strains are members of the Clade I, which was originally defined by Walsh et al. (2004) and expanded by Minegishi et al. (2010). Analysis of contig sequences of three strains belonging to the Clade I also revealed the absence of the pyrD in the immediate upstream of any 16S rRNA genes. It may be scientifically sound to hypothesize that during the evolution of members of Halobacteriaceae, pyrD transposition event happened in one group, and this was followed by subsequent speciation processes in each group, yielding species/genera of the Clade I group and "the rest" of the present family Halobacteriaceae.

    DOI: ijs.0.031708-0 [pii] 10.1099/ijs.0.031708-0

  60. A Microbial Rhodopsin with a Unique Retinal Composition Shows Both Sensory Rhodopsin II and Bacteriorhodopsin-like Properties 査読有り

    Sudo, Y. Ihara, K. Kobayashi, S. Suzuki, D. Irieda, H. Kikukawa, T. Kandori, H. Homma, M.

    Journal of Biological Chemistry   286 巻 ( 8 ) 頁: 5967-5976   2011年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Rhodopsins possess retinal chromophore surrounded by seven transmembrane alpha-helices, are widespread in prokaryotes and in eukaryotes, and can be utilized as optogenetic tools. Although rhodopsins work as distinctly different photo-receptors in various organisms, they can be roughly divided according to their two basic functions, light-energy conversion and light-signal transduction. In microbes, light-driven proton transporters functioning as light-energy converters have been modified by evolution to produce sensory receptors that relay signals to transducer proteins to control motility. In this study, we cloned and characterized two newly identified microbial rhodopsins from Haloquadratum walsbyi. One of them has photochemical properties and a proton pumping activity similar to the well known proton pump bacteriorhodopsin (BR). The other, named middle rhodopsin (MR), is evolutionarily transitional between BR and the phototactic sensory rhodopsin II (SRII), having an SRII-like absorption maximum, a BR-like photocycle, and a unique retinal composition. The wild-type MR does not have a light-induced proton pumping activity. On the other hand, a mutant MR with two key hydrogen-bonding residues located at the interaction surface with the transducer protein HtrII shows robust phototaxis responses similar to SRII, indicating that MR is potentially capable of the signaling. These results demonstrate that color tuning and insertion of the critical threonine residue occurred early in the evolution of sensory rhodopsins. MR may be a missing link in the evolution from type 1 rhodopsins (microorganisms) to type 2 rhodopsins (animals), because it is the first microbial rhodopsin known to have 11-cis-retinal similar to type 2 rhodopsins.

    DOI: 10.1074/jbc.M110.190058

  61. Photochemistry of a putative new class of sensory rhodopsin (SRIII) coded by xop2 of Haloarcular marismortui 査読有り

    Nakao, Y. Kikukawa, T. Shimono, K. Tamogami, J. Kimitsuki, N. Nara, T. Unno, M. Ihara, K. Kamo, N.

    Journal of Photochemistry and Photobiology B-Biology   102 巻 ( 1 ) 頁: 45-54   2011年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Baliga et al. (2004) [1] reported the existence of a functionally unpredictable opsin gene, named xop2, in Haloarcula marismortui, a holophilic archaeon. Ihara et al. [38] performed molecular phylogenetic analysis and determined that the product of xop2 belonged to a new class of opsins in the sensory rhodopsins. This microbial rhodopsin was therefore named H. marismortui sensory rhodopsin III (HmSRIII). Here, we functionally expressed HmSRIII in Escherichia coli cell membranes to examine the photochemistry. The wavelength of maximum absorption (lambda(max)) for HmSRIII was 506 nm. We observed a very slow photocycle that completed in similar to 50 s. Intermediates were defined as M (lambda(max) similar to 380 nm), N (lambda(max) similar to 460 nm) and O (lambda(max) similar to 530 nm) 0.01 s after the flash excitation. The nomenclature for these intermediates was based on their locations along the absorption maxima of bacteriorhodopsin. Analysis of laser-flash-photolysis data in the presence and absence of azide gave the following results: (1) an equilibrium between N and 0 was attained, (2) the direct product of the M-decay was 0 but not N, and (3) the last photo-intermediate (HmSRIII') had a lambda(max) similar to that of the original, and its decay rate was very slow. Resonance Raman spectroscopy revealed that this N-intermediate had 13-cis retinal conformation. Proton uptake occurred during the course of M-decay, whereas proton release occurred during the course of O-decay (or exactly N-O equilibrium). Very weak proton-pumping activity was observed whose direction is the same as that of bacteriorhodopsin, a typical light-driven proton pump. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.jphotobiol.2010.09.004

  62. Spectroscopic studies of a sensory rhodopsin I homologue from the archaeon Haloarcula vallismortis. 査読有り

    Yagasaki J, Suzuki D, Ihara K, Inoue K, Kikukawa T, Sakai M, Fujii M, Homma M, Kandori H, Sudo Y.

    Biochemistry   49 巻 ( 6 ) 頁: 1183-1190   2010年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Sensory rhodopsin I (SRI) functions as a dual receptor regulating both negative and positive phototaxis. It transmits light signals through changes in protein-protein interactions with its transducer protein, HtrI. The phototaxis function of Halobacterium salinarum SRI (HsSRI) has been well characterized using genetic and molecular techniques, whereas that of Salinibacter ruber SRI (SrSRI) has not. SrSRI has the advantage of high protein stability compared with HsSRI and, therefore, provided new information about structural changes and Cl(-) binding of SRI. However, nothing is known about the functional role of SrSRI in phototaxis behavior. In this study, we expressed a SRI homologue from the archaeon Haloarcula vallismortis (HvSRI) as a recombinant protein which uses all-trans-retinal as a chromophore. Functionally important residues of HsSRI are completely conserved in HvSRI (unlike in SrSRI), and HvSRI is extremely stable in buffers without Cl(-). Taking advantage of the high stability, we characterized the photochemical properties of HvSRI under acidic and basic conditions and observed the effects of Cl(-) on the protein under both conditions. Fourier transform infrared results revealed that the structural changes in HvSRI were quite similar to those in HsSRI and SrSRI. Thus, HvSRI can become a useful protein model for improving our understanding of the molecular mechanism of the dual photosensing by SRI.

  63. *Crystal structure of the light-driven chloride pump halorhodopsin from Natronomonas pharaonis 査読有り

    Tsutomu Kouyama; Soun Kanada; Yu Takeguchi; Akihiro Narusawa; Midori Murakami; Kunio Ihara

    J. Mol. Biology   396 巻 ( 3 ) 頁: 564-579   2010年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The light-driven chloride pump halorhodopsin from Natronomonas pharaonis (phR) crystallised into the monoclinic space group C2, with a phR trimer per the asymmetric unit. Diffraction data at 2.0-A resolution showed that the carotenoid bacterioruberin binds to crevices between adjacent protein subunits in the trimeric assembly. Besides seven transmembrane helices (A to G) that characterise archaeal rhodopsins, the phR protomer possesses an amphipathic alpha-helix (A') at the N-terminus. This helix, together with a long loop between helices B and C, forms a hydrophobic cap that covers the extracellular surface and prevents a rapid ion exchange between the active centre and the extracellular medium. The retinal bound to Lys256 in helix G takes on an all-trans configuration with the Schiff base being hydrogen-bonded to a water molecule. The Schiff base also interacts with Asp252 and a chloride ion, the latter being fixed by two polar groups (Thr126 and Ser130) in helix C. In the anion uptake pathway, four ionisable residues (Arg123, Glu234, Arg176 and His100) and seven water molecules are aligned to form a long hydrogen-bonding network. Conversely, the cytoplasmic half is filled mostly by hydrophobic residues, forming a large energetic barrier against the transport of anion. The height of this barrier would be lowered substantially if the cytoplasmic half functions as a proton/HCl antiporter. Interestingly, there is a long cavity extending from the main-chain carbonyl of Lys256 to Thr71 in helix B. This cavity, which is commonly seen in halobacterial light-driven proton pumps, is one possible pathway that is utilised for a water-mediated proton transfer from the cytoplasmic medium to the anion, which is relocated to the cytoplasmic channel during the photocycle. Copyright (c) 2009. Elsevier Ltd. All rights reserved.

  64. *Halorubrum chaoviator sp. nov., a haloarchaeon isolated from sea salt in Baja California, Mexico, Western Australia and Naxos, Greece. 査読有り

    Mancinelli R. L., Landheim R., Sanchez-Porro C., Dornmayr-Pfaffenhuemer M., Gruber C., Legat A., Ventosa A., Radax C., Ihara K., White M. R. andStan-Lotter H.

    Int. J. Syst. Evol. Microbiol.   59 巻   頁: 1908-1913   2009年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Three halophilic isolates, strains Halo-G*T, AUS-1 and Naxos II, were compared. Halo-G* was isolated from an evaporitic salt crystal from Baja California, Mexico, whereas AUS-1 and Naxos II were isolated from salt pools in Western Australia and the Greek island of Naxos, respectively. Halo-G*T had been exposed previously to conditions of outer space and survived 2 weeks on the Biopan facility. Chemotaxonomic and molecular comparisons suggested high similarity between the three strains. Phylogenetic analysis based on the 16S rRNA gene sequences revealed that the strains clustered with Halorubrum species, showing sequence similarities of 99.2-97.1%. The DNA-DNA hybridization values of strain Halo-G*T and strains AUS-1 and Naxos II are 73 and 75%, respectively, indicating that they constitute a single species. The DNA relatedness between strain Halo-G*T and the type strains of 13 closely related species of the genus Halorubrum ranged from 39 to 2%, suggesting that the three isolates constitute a different genospecies. The G+C content of the DNA of the three strains was 65.5-66.5 mol%. All three strains contained C20C20 derivatives of diethers of phosphatidylglycerol, phosphatidylglyceromethylphosphate and phosphatidylglycerolsulfate, together with a sulfated glycolipid. On the basis of these results, a novel species that includes the three strains is proposed, with the name Halorubrum chaoviator sp. nov. The type strain is strain Halo-G*T (=DSM 19316T=NCIMB 14426T=ATCC BAA-1602T).

  65. A photochromic photoreceptor from a eubacterium. 招待有り

    Suzuki D, Kitajima-Ihara T, Furutani Y, Ihara K, Kandori H, Homma M, Sudo Y.

    Commun. Integr. Biol.   1 巻   頁: 150-152   2008年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Sensory rhodopsin I (SRI) is one of the most interesting photo- sensory receptors because of its function in using the photochromic reaction to mediate opposing signals which depend on the color of light. It was initially thought that SRI exists only in the archaea, but we recently reported for the first time a newly functional SRI from a eubacterium, Salinibacter ruber (SrSRI). The amino acid sequence of SrSRI shows 43% identity with the well-known SRI (HsSRI) and contains most of the amino acid residues identified as necessary for SRI function. The photochemical properties of SrSRI are similar to those of HsSRI. In addition, SrSRI is a highly stable protein, even in dilute salt conditions. Thus, SrSRI could be a key protein for characterizing its association with the SrSRI transducer protein, SrHtrI, and for elucidating structural changes of SRI and HtrI that occur during their function. Recently, new approaches to manipulate cellular functions with rhodopsins have been established. SRI can activate and deactivate a kinase, CheA, by the photochromic reaction. Kinases are key molecules for signal transduction in various organisms, and SRI could potentially manipulate their cellular functions.

  66. Salinibacter sensory rhodopsin: sensory rhodopsin I-like protein from a eubacterium. 査読有り

    Kitajima-Ihara T, Furutani Y, Suzuki D, Ihara K, Kandori H, Homma M, Sudo Y.

    Journal of Biological Chemistry   283 巻   頁: 23533-23541   2008年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Halobacterium salinarum sensory rhodopsin I (HsSRI), a dual receptor regulating both negative and positive phototaxis in haloarchaea, transmits light signals through changes in protein-protein interactions with its transducer, halobacterial transducer protein I (HtrI). Haloarchaea also have another sensor pigment, sensory rhodopsin II (SRII), which functions as a receptor regulating negative phototaxis. Compared with HsSRI, the signal relay mechanism of SRII is well characterized because SRII from Natronomonus pharaonis (NpSRII) is much more stable than HsSRI and HsSRII, especially in dilute salt solutions and is much more resistant to detergents. Two genes encoding SRI homologs were identified from the genome sequence of the eubacterium Salinibacter ruber. Those sequences are distantly related to HsSRI ( approximately 40% identity) and contain most of the amino acid residues identified as necessary for its function. To determine whether those genes encode functional protein(s), we cloned and expressed them in Escherichia coli. One of them (SrSRI) was expressed well as a recombinant protein having all-trans retinal as a chromophore. UV-Vis, low-temperature UV-Vis, pH-titration, and flash photolysis experiments revealed that the photochemical properties of SrSRI are similar to those of HsSRI. In addition to the expression system, the high stability of SrSRI makes it possible to prepare large amounts of protein and enables studies of mutant proteins that will allow new approaches to investigate the photosignaling process of SRI-HtrI.

  67. *A halorhodopsin-overproducing mutant isolated from an extremely haloalkaliphilic archaeon Natronomonas pharaonis. 査読有り

    Ihara K, Narusawa A, Maruyama K, Takeguchi M, Kouyama T.

    FEBS Letter   582 巻   頁: 2931-2936   2008年8月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The halorhodopsin (hR)-overproducing mutant strain KM-1 was isolated from the extremely haloalkaliphilic archaeon Natronomonas pharaonis type strain DSM2160(T). hR-enriched membranes were easily obtained by washing the cells with distilled water. The membranes were claret colored owing to two pigments: hR and bacterioruberin. The hR component in the absorption spectra changed from blue to purple upon the addition of Cl(-) and had a K(m) value of 1.7 mM. Overexpression of hR in strain KM-1 might be caused by the point mutation Asp324-->Asn in the bacteriorhodopsin activator homologues of N. pharaonis. The mutation changed the hR-expression pattern from inducible to constitutive in the late exponential phase.

  68. Halide binding by the D212N mutant of Bacteriorhodopsin affects hydrogen bonding of water in the active site. 査読有り

    Shibata M, Yoshitsugu M, Mizuide N, Ihara K, Kandori H.

    Biochemistry   46 巻 ( 25 ) 頁: 7525-7535   2007年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  69. Hydrogen-bonding interaction of the protonated schiff base with halides in a chloride-pumping bacteriorhodopsin mutant. 査読有り

    Shibata M,Ihara K,Kandori H.

    Biochemistry   45 巻 ( 35 ) 頁: 10633-10640   2006年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Bacteriorhodopsin (BR) and halorhodopsin (HR) are light-driven proton and chloride ion pumps, respectively, in Halobacterium salinarum. The amino acid identity of these proteins is about 25%, suggesting that each has been optimized for their own functions during evolution. However, it is known that the BR mutants, D85T and D85S, can pump chloride ions. This fact implies that the Schiff base region is important in determining ionic selectivity. The X-ray crystallographic structure of D85S(Br(-)) showed the presence of a bromide ion in the Schiff base region (Facciotti, M. T., Cheung, V. S., Nguyen, D., Rouhani, S., and Glaeser, R. M. (2003) Biophys. J. 85, 451-458). In this article, we report on the study of hydrogen bonds of the Schiff base and water molecules in D85S in the absence and presence of various halides, assigning their N-D and O-D stretching vibrations in D(2)O, respectively, in low-temperature Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy. We found that the hydrogen bond of the Schiff base in D85S(Cl(-)) is much stronger than that in HR, being as strong as that in wild-type BR. Similar halide dependence in D85S and in solution implies that the Schiff base forms a direct hydrogen bond with a halide, consistent with the X-ray structure. Photoisomerization causes a weakened hydrogen bond of the Schiff base, and halide dependence on the stretching frequency is lost. These spectral features are similar to those in the photocycle of proton-pumping BR, though the weakened hydrogen bond is more significant for BR. However, the spectral features of water bands in D85S are closer to chloride-pumping HR because O-D stretching vibrations of water are observed only at >2500 cm(-)(1). Unlike in BR, we did not observe strongly hydrogen-bonded water molecules for halide-pumping D85S mutants. This observation agrees with our recent hypothesis that strongly hydrogen-bonded water molecules are required for the proton-pumping activity of archaeal rhodopsins. Hydrogen-bond

  70. Comparative study of archaeal light driven proton pumps 招待有り

    Ihara K

    12th International Conference on Reinal Protein satellite meeting ; Structure, Fuction, and Evolution of Rhodopsins -Mechanism of proton transfer and color tuning     頁: 10-11   2006年6月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語  

  71. Comparative study of archaeal light driven proton pumps for functional expression in Escherichia coli. 招待有り

    Ihara K

    12th International Conference on Reinal Protein     頁: p092b   2006年6月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語  

  72. Crystal structure of archaerhodopsin-1 and -2: Common structural motif in archaeal light-driven proton pumps 査読有り

    Enami N, Yoshimura K, Murakami M., Okunmura H., Ihara K. and Kouyama T.

    J.Mol. Biol.   358 巻 ( 3 ) 頁: 675-685   2006年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Archaerhodopsin-1 and -2 (aR-1 and aR-2) are light-driven proton pumps found in Halorubrum sp. aus-1 and -2, which share 55-58% sequence identity with bacteriorhodopsin (bR), a proton pump found in Halobacterium salinarum. In this study, aR-1 and aR-2 were crystallized into 3D crystals belonging to P4(3)2(1)2 (a = b = 128.1 A, c = 117.6 A) and C222(1) (a = 122.9 A, b = 139.5 A, c = 108.1 A), respectively. In both the crystals, the asymmetric unit contains two protein molecules with slightly different conformations. Each subunit is composed of seven helical segments as seen in bR but, unlike bR, aR-1 as well as aR-2 has a unique omega loop near the N terminus. It is found that the proton pathway in the extracellular half (i.e. the proton release channel) is more opened in aR-2 than in aR-1 or bR. This structural difference accounts for a large variation in the pKa of the acid purple-to-blue transition among the three proton pumps. All the aromatic residues surrounding the retinal polyene chain are conserved among the three proton pumps, confirming a previous argument that these residues are required for the stereo-specificity of the retinal isomerization. In the cytoplasmic half, the region surrounded by helices B, C and G is highly conserved, while the structural conservation is very low for residues extruded from helices E and F. Structural conservation of the hydrophobic residues located on the proton uptake pathway suggests that their precise arrangement is necessary to prevent a backward flow of proton in the presence of a large pH gradient and membrane potential. An empty cavity is commonly seen in the vicinity of Leu93 contacting the retinal C13 methyl. Existence of such a cavity is required to allow a large rotation of the side-chain of Leu93 at the early stage of the photocycle, which has been shown to accompany water translocation across the Schiff base.

  73. *A light-driven proton pump from Haloterrigene turkmenica: functional expression in Escherichia coli membrane and coupling with a H+ co-transporter. 査読有り

    Kamo N., Hashiba T., Kikukawa T., Araiso T., Ihara K. and Nara T.

    Biochem. Biophys. Res. Commun.   341 巻   頁: 285-290   2006年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  74. *Internal water molecules of light-driven chloride pump proteins. 査読有り

    Shibata M., Muneda N., Ihara K., Sasaki T., Demura M. , and Kandori H.

    Chem. Phys. Lett.   392 巻   頁: 330-333   2004年

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  75. Search for the retinal-type photosynthetic microorganisms from the japanease sea. 招待有り

    K.Ihara, K. Sugiura, and S. Ito

    Ann. Report Interdiscipl. Res. Inst. Environ. Sci   22 巻   頁: 51-60   2003年

     詳細を見る

    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(大学,研究機関等紀要)  

  76. Halomicrobium mukohataei gen. nov., comb. nov., and emended description of Halomicrobium mukoataei 査読有り

    Oren, A, R. Elevi, S. Watanabe, T. Tamura, and K.Ihara

    Int. J. System. Evol. Microbiol.   52 巻   頁: 1831-1835   2002年

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  77. Cytochrom aa3 and its gene duplication in Haloferax volcanii. 査読有り

    Tanaka, M., Ogawa, N., Ihara, K., Sugiyama, Y. and Mukohata, Y.

    J. Bacteriol.   184 巻   頁: 840-845   2002年

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  78. Gene clusters encoding ATP synthase of Haloarcula japonica strain TR-1.

    R. Yatsunami, M. Iwamoto, K. Ihara, and S.Nakamura

    Nuceic Acids. Symposium Series   44 巻   頁: 51-52   2001年

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(大学,研究機関等紀要)  

  79. Function of a kaiC homologus gene found in an extremely halophilic archaeon, Halobacterium salinarum.

    Ihara K, Yokota H, Ishiura M.

    Halophiles 2001 International Conference on Halophilic Microorganisms     頁: L49   2001年

     詳細を見る

    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語  

  80. Evolution of the Archaeal Rhodopsins : Evolution Rate Changes by Gene Duplication and Functional Differentiation 査読有り

    Journal of Molecular Biology   285 巻   頁: 163-174   1999年

     詳細を見る

    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  81. Molecular cloning of A1-ATPase gene from extremely halophilic archaeon Haloarcula japonica strain TR-1

    R.Yatsunami, M. Iwamoto, K. Ihara and S. Nakamura

    Nucleic Acids Symposium Series   42 巻   頁: 75-76   1999年

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(大学,研究機関等紀要)  

  82. Halobacterial Rhodopsins 査読有り

    Journal of Biochemistry   125 巻   頁: 649-657   1999年

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  83. Haloarcula argentinensis sp. nov. and Haloarcula mukohataei sp. nov. Two new extremely halophilic archaea collected in Argentina. 査読有り

    Ihara K, Watanabe S, Tamura T

    International Journal of Systematic Bacteriology   47 巻 ( 1 ) 頁: 73-77   1997年

     詳細を見る

    担当区分:筆頭著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  84. Identification of proteolipid from an extremely halophilic archaeon Halobacterium salinarum as an N, N'-dicyclohexyl-carbodiimide binding subunit of ATP synthase 査読有り

    Archives of Biochemistry and Biophysics   341 巻 ( 2 ) 頁: 267-272   1997年

     詳細を見る

    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  85. Novel Bacterial Rhodopsins from Holoarcula vallismortis 査読有り

    Biochemical and Biophysical Research Communications   220 巻   頁: 341   1996年

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  86. 高度好塩性古細菌 招待有り

    月刊 地球   17 巻 ( 7 ) 頁: 490   1995年

     詳細を見る

    担当区分:筆頭著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  87. 蘇れ!2億年の眠りから 招待有り

    科学朝日   55 巻 ( 11 ) 頁: 100   1995年

     詳細を見る

    担当区分:筆頭著者   記述言語:日本語  

  88. Met-145 is a key residue in the dark adaptation of bacteriorhodopsin homologs. 査読有り

    Biophysical Journal   67 巻   頁: 1187-1191   1994年

     詳細を見る

    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  89. The novel ion pump rhodopsins from Haloarcula form a family independent from both the bacteriorhodopsin and archae-rhodopsin families/tribes. 査読有り

    Archives of Biochemistry and Biophysics   315 巻 ( 1 ) 頁: 127-132   1994年

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  90. Halobacterial A-ATP synthase in relation to V-ATPase. 招待有り 査読有り

    J. exp. Biol.   172 巻   頁: 475-485   1992年

     詳細を見る

    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  91. Photophosphorylation Elements in Halobacteria : An A-type ATP Synthase and Bacterial Rhodopsins. 招待有り

    J. Bioenerg. Biomembr.   24 巻 ( 6 ) 頁: 547-553   1992年

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  92. The ATP synthase of Halobacterium salinarium(halobium)is an archaebacterial type as revealed from the amino acid sequences of its two 査読有り

    K.Ihara and Y. Mukohata

    Arch. Biochem. Biophys.   286 巻   頁: 111-116   1991年

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  93. "The ATP synthase in extreme halophilic archaebacteria and its relatives. " 招待有り 査読有り

    Mukohata, Y., K. Ihara, M. Yoshida, Y. Sugiyama

    New era of bioenergetics     頁: 169-196   1991年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  94. Australian Halobactreia and their retinal-protein ion pumps. 査読有り

    Photochem. and Photobiol.   54 巻   頁: 1   1991年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  95. Close evolutionary relatedness of archaebacteria with eukaryotes. 査読有り

    Proc. Jpn. Acad.   66B 巻   頁: 4   1990年

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  96. An australian halobacterium contains a novel proton pump retinal protein archaerhodopsin. 査読有り

    Biochem. Biophys. Res. Commun.   151 巻   頁: 3   1988年

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  97. Proteoliposomes with right-side-out oriented purple membrane/bacteriorhodopsin require cations inside for proton pumping. 査読有り

    FEBS Lett   240 巻 ( 1 ) 頁: 2   1988年

     詳細を見る

    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  98. The halobacterial proton-translocating ATP synthase relates to the eukaryotic anion-sensitive proton ATPase. 査読有り

    Arch. Biochem. Biophys.   259 巻   頁: 2   1987年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  99. Bacteriorhodopsin regenerated from the blue membrane and cationic dye.

    Mukohata Y., Ihara K.

    Retinal Proteins     頁: 195-204   1987年

     詳細を見る

    記述言語:英語  

  100. A H+-translocating ATP synthase in H. halobium 招待有り

    Energy Transduction in ATPases     頁: 481-488   1987年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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書籍等出版物 6

  1. ゼブラフィッシュ実験ガイド 第17 章

    日比正彦、清水貴史、橋本寿司、井原邦夫( 担当: 共著 ,  範囲: 第17章 実験に必要な手続き)

    朝倉書店  2020年11月  ( ISBN:978-4-254-17173-0

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    総ページ数:135   担当ページ:8   記述言語:日本語 著書種別:教科書・概説・概論

  2. オプトジェネティクス─光工学と遺伝学による行動制御技術の最前線

    井原邦夫、神山勉( 担当: 単著)

    株式会社エヌ・ティー・エス 刊  2013年4月 

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    記述言語:日本語

  3. 古細菌の生物学 第13章、電子伝達系とATPアーゼ

    若木高善、井原邦夫( 担当: 共著)

    東京大学出版会  1998年 

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    記述言語:日本語

  4. 古細菌の生物学 第12章、高度好塩菌のエナジェテイックス

    井原邦夫( 担当: 共著)

    東京大学出版会  1998年 

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    記述言語:日本語

  5. Situation of archaebacterial ATPase among ion-translocating ATPase.

    Bioenergetics ; molecular biology. biochemistry and pathology  1990年 

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    記述言語:英語

  6. 極限環境微生物ハンドブック・好塩性古細菌

    向畑恭男, 井原邦夫( 担当: 共著)

    サイエンスフォーラム  1990年 

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    記述言語:日本語

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講演・口頭発表等 56

  1. 高度好塩性好アルカリ性古細菌の研究室の培養条件には、何らかの選 択圧が存在する

    松尾佳祐、上坂一馬、井原邦夫

    第18回日本ゲノム微生物学会年会  2024年3月12日  日本ゲノム微生物学会

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    開催年月日: 2024年3月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    開催地:千葉県木更津市  

  2. 高度好塩性好アルカリ性古細菌 Natronomonas pharaonis の大量ゲノム解析から見えてきた ゲノム多様性による環境適応の一例

    松尾佳祐、井原邦夫

    第35 回日本 Archaea 研究会  2023年6月30日  日本 Archaea 研究会

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    開催年月日: 2023年6月 - 2023年7月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:八王子  

    その他リンク: http://archaea.kenkyuukai.jp/images/sys/information/20230628182945-25B46F4A1327ABF9A69899B891B1940941456D4D9DC4431FBC7601C2CE2B1BE5.pdf

  3. 大量ゲノム解析から見えてきた凍結保存試料におけるゲノム多様性

    松尾佳祐 、上坂一馬 、井原邦夫

    第34 回 日本Archaea研究会講演会  2022年7月15日  日本Archaea研究会

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    開催年月日: 2022年7月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:福岡県 九州大学 西新プラザ 大会議室   国名:日本国  

  4. シアノバクテリア Leptolyngbya boryana の光合成依存的な窒素固定⽣育に関わる遺伝子群の探索

    馬場真理、上坂一馬、戸松千映、山本治樹、井原邦夫、藤田祐一

    第16回 日本ゲノム微生物学会  2022年3月3日 

     詳細を見る

    開催年月日: 2022年3月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  5. ⼤量ゲノム解析に基づいた UVC 光照射法による変異導⼊効率の評価

    松尾佳祐、上坂一馬、井原邦夫

    第16回 日本ゲノム微生物学会  2022年3月3日 

     詳細を見る

    開催年月日: 2022年3月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  6. Tn挿入ライブラリからゲノム変異を網羅的に検出するワークフローの開発

    上坂一馬、馬場真理、藤田祐一、井原邦夫

    第16回 日本ゲノム微生物学会  2022年3月3日 

     詳細を見る

    開催年月日: 2022年3月

    会議種別:ポスター発表  

  7. UVc照射によるゲノム変異導入は効果的な方法か?

    井原邦夫、松尾佳祐、上坂一馬

    第59回日本生物物理学会年会  2021年11月25日  日本生物物理学会

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    開催年月日: 2021年11月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:オンライン開催(仙台国際センター)   国名:日本国  

  8. バクテリオロドプシンの光反応サイクルにおける2種類のO中間体の存在

    神山勉、井原邦夫

    第59回日本生物物理学会年会  2021年11月26日  日本生物物理学会

     詳細を見る

    開催年月日: 2021年11月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:オンライン開催(仙台国際センター)   国名:日本国  

  9. 高度好塩性好アルカリ性古細菌 Natronomonas pharaonisを用いた大量変異導入と全ゲノムシーケンスい解析の実験系の開発

    松尾佳祐、上坂一馬、井原邦夫

    日本Archaea研究会 第33回講演会  2021年7月17日  日本Archaea研究会

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    開催年月日: 2021年7月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:オンライン(理化学研究所バイオリソースセンター)   国名:日本国  

  10. 嫌気環境で生育不良を示すシアノバクテリアSynechocystis sp. PCC 6803 変異株の網羅的遺伝子発現解析

    藤島 百花、上坂 一馬 、平田 香織、藤田 祐一 、井原 邦 、寺内 一姫

    第15回日本ゲノム微生物学会年会  2021年3月6日  日本ゲノム微生物学会

     詳細を見る

    開催年月日: 2021年3月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    開催地:名古屋  

  11. ゲノムから見直す微生物分類の再考—Vibrio alginolyticusの場合—

    上坂一馬1・西岡典子2、小嶋誠司2、本間道夫2、井原邦夫1

    第15回日本ゲノム微生物学会  2021年3月6日  日本微生物ゲノム学会

     詳細を見る

    開催年月日: 2021年3月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    開催地:オンライン(九州大学)  

  12. 経時寿命が延長する分裂酵母変異株のスクリーニングと新規寿命関連因子の同定

    松井 滉太朗、岡本 啓佑、長谷川 朋香 、島崎 嵩史 、大塚 北斗、井原 邦夫 、 中村 彰伸、後藤 祐平 、青木 一洋 、饗場 浩文

    第14回日本ゲノム微生物学会年会  2021年3月6日  日本ゲノム微生物学会

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    開催年月日: 2021年3月 - 2020年3月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    開催地:名古屋  

  13. 近縁微生物ゲノムが存在する場合の簡易ゲノムフィニッシング手法

    上坂 一馬、井原 邦夫

    第14回日本ゲノム微生物学会年会  2021年3月6日  日本ゲノム微生物学会

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    開催年月日: 2021年3月 - 2020年3月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    開催地:名古屋  

  14. 微生物ゲノムライブラリーを手軽で格安に作る-1コインゲノム解析を目指して

    井原 邦夫 、上坂 一馬

    第14回日本ゲノム微生物学会年会  2020年3月6日  日本ゲノム微生物学会

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    開催年月日: 2020年3月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    開催地:名古屋   国名:日本国  

  15. ショートリードを活用した効率的な微生物ゲノムアセンブリワークフローの提案

    上坂 一馬、井原 邦夫

    第13回日本ゲノム微生物学会年会  2019年3月6日  日本ゲノム微生物学会

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    開催年月日: 2019年3月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    開催地:八王子市(東京都立大学)  

  16. 糸状性シアノバクテリアLeptolyngbya boryanaの運動性を制御する新たな因子

    戸井田 一磨、上坂 一馬、井原 邦夫、藤田 祐一 、岩崎 秀雄

    第13回日本ゲノム微生物学会年会  2019年3月6日  日本ゲノム微生物学会

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    開催年月日: 2019年3月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    開催地:八王子市(東京都立大学)  

  17. ゲノム構造変化を感度良く検出する方法:SV-Quest

    上坂一馬、井原邦夫

    第12回 日本ゲノム微生物学会年会 

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    開催年月日: 2018年3月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    国名:日本国  

  18. ゲノムシーケンスにもとづく微生物分類手法;好塩性古細菌を例として

    井原邦夫、上坂一馬、谷村要、中邨真之、越後輝敦、峯岸宏明

    第30回 日本Archaea研究会 

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    開催年月日: 2017年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:東北大学 川内北キャンパス   国名:日本国  

  19. 高度好塩菌Haloarcula属3株の完全ゲノム構造解析から原核生物における種分化を考える 国際会議

    谷村 要、越後 輝敦、 峯岸 宏明、井原 邦夫

    第11回日本ゲノム微生物学会年会 

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    開催年月日: 2017年3月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    開催地:慶應義塾大学 湘南藤沢キャンパス   国名:日本国  

  20. IBBP(Inter Bio-Backup Project)を利用した微生物遺伝子資源の保存 国際会議

    井原邦夫、中邨真之

    第11回日本ゲノム微生物学会年会 

     詳細を見る

    開催年月日: 2017年3月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    国名:日本国  

  21. ショートリードデータのアセンブルによる微生物ゲノム構造決定のワークフロー構築 国際会議

    上坂一馬、藤田祐一、井原邦夫、小俣達男

    第11回日本ゲノム微生物学会年会 

     詳細を見る

    開催年月日: 2017年3月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    国名:日本国  

  22. 高度好塩性古細菌 Haloarcula argentinensis, Ha. tradensis, Ha. salaria のゲノム構造比較に基づいた”種”分化の理解

    谷村 要、越後 輝敦、 峯岸 宏明、井原 邦夫

    第29回日本Archaea研究会講演会 

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    開催年月日: 2016年7月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:東洋大学 白山キャンパス 8号館7階 125記念ホール   国名:日本国  

  23. Folding or Not folding in the membrane of Escherichia coli 国際会議

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    開催年月日: 2006年12月

    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

    国名:日本国  

  24. FTIR studies of the hydrogen-bonding interaction of the protonated Schiff base with halides in a chloride-punping bacteriorhodopsin mutant 国際会議

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    開催年月日: 2006年6月

    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

    国名:日本国  

  25. Comparative study of archaeal light driven prton pumps for functional expression in Escherichia coli

     詳細を見る

    開催年月日: 2006年6月

    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

    国名:日本国  

  26. 新規光プロトンポンプ、デルタロドプシンを発現した大腸菌における光リン酸化反応

    井原 邦夫、橋場剛、奈良敏文,加茂直樹

    第31回 日本生体エネルギー研究会 

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    開催年月日: 2005年12月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    国名:日本国  

  27. ロドプシンがプロトンをポンプするためには強い水素結合を形成した内部結合水が必要である

    神取秀樹、古谷祐詞、柴田幹大、住井昌代、水出紀子、宗田法和、池田大亮、川鍋 陽、加茂直樹、出村 誠、井原邦夫、K.-H. Jung、L. S. Brown

    第43回 生物物理学会 

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    開催年月日: 2005年11月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    国名:日本国  

  28. クロライドイオンをポンプするバクテリオロドプシン変異体の低温赤外分光

    柴田幹大,井原邦夫,神取秀樹

    第43回 生物物理学会 

     詳細を見る

    開催年月日: 2005年11月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    国名:日本国  

  29. 好塩性アーキアにおけるアーキア型ロドプシン遺伝子群の分布と発現

    井原邦夫

    第43回 生物物理学会 

     詳細を見る

    開催年月日: 2005年11月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    国名:日本国  

  30. 2.5Å分解能のアーキロドプシン-2結晶のX線結晶構造解析

    吉村恵子, 江波信生, 井原邦夫, 神山勉

    第43回 生物物理学会 

     詳細を見る

    開催年月日: 2005年11月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    国名:日本国  

  31. Light-driven proton pump in H. turkmenica

    Naoki Kamo, Tsuyoshi Hashiba, Takashi Kikukawa, Tsunehisa Araiso, Kunio Ihara, Toshifumi Nara

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    開催年月日: 2005年6月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    国名:日本国  

  32. バクテリオロドプシンと類似蛋白質の構造比較

    吉村恵子,江波信生,奥村英夫,村上緑,井原邦夫,神山勉

    第42回 生物物理学会 

     詳細を見る

    開催年月日: 2004年12月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    国名:日本国  

  33. アーキロドプシンとバクテリオロドプシンの構造比較

    吉村恵子,江波信生,奥村英夫,村上緑,井原邦夫,神山勉

    2004年日本物理学会秋期大会 

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    開催年月日: 2004年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    国名:日本国  

  34. 光駆動塩素イオンポンプタンパク質、ハロロドプシン( HR ) 中の内部結合水の構造解析

    柴田幹大、宗田法和、井原邦夫、佐々木貴規、出村誠、神取秀樹

    第31回生体分子科学討論会 

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    開催年月日: 2004年7月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    国名:日本国  

  35. 高度好塩性古細菌Haloarcula属のレチナールタンパク質ファミリー

    井原邦夫、下野和美、加茂直樹

    第17回 日本Archaea研究会 

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    開催年月日: 2004年7月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    国名:日本国  

  36. CRYSTAL STRUCTURE OF ARCHAERHODOPSIN-2 FROM HALORUBRUM sp. AUS-2 国際会議

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    開催年月日: 2004年6月

    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

  37. 好熱菌由来クエン酸合成酵素の熱安定化構造

    村上 緑、井原 邦夫、神山 勉

    第42回 生物物理学会 

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    開催年月日: 2004年6月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    国名:日本国  

  38. 高度好塩性古細菌Haloarcula属のレチナールタンパク質ファミリー

    井原邦夫

    第42 生物物理学会 

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    開催年月日: 2004年6月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    国名:日本国  

  39. Crystal Structures of Archaerhodopsin-1 and –2 国際会議

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    開催年月日: 2004年6月

    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

  40. 古細菌型レチナールタンパク質の比較解析

    井原邦夫

    第29回 日本生体エネルギー研究会 

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    開催年月日: 2003年12月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    国名:日本国  

  41. Phylogenetic Analysis of Archaeal Type Rhodopsins

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    開催年月日: 2003年11月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    国名:日本国  

  42. 古細菌型レチナールタンパク質の比較解析

    井原邦夫

    第41回 生物物理学会 

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    開催年月日: 2003年9月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    国名:日本国  

  43. 古細菌型レチナールタンパク質ファミリーの比較解析

    井原邦夫

    分子研研究会 「ロドプシンの分子科学」 

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    開催年月日: 2003年5月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    国名:日本国  

  44. 海洋性起源のレチナール型光合成微生物の日本近海における分布と純粋培養法の確立

    井原邦夫

    環境総合科学研究所 招待講演 

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    開催年月日: 2003年5月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    国名:日本国  

  45. 古細菌ロドプシンの多様性と共通性

    井原邦夫

    名工大神取研セミナー 

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    開催年月日: 2003年3月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    国名:日本国  

  46. バクテリオロドプシンの145番目のメチオニンを小さな側鎖のアミノ酸に変化させると、115番目のアスパラギン酸のpK値が大きく減少する

    井原 邦夫, 伊藤 繁, 向畑 恭男

    第40回 生物物理学会 

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    開催年月日: 2002年11月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    国名:日本国  

  47. 高度好塩性古細菌Halobacterium salinarumに存在するA型ATPaseは、ATP合成酵素として機能している

    井原邦夫

    第15回 日本Archaea研究会 

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    開催年月日: 2002年7月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    国名:日本国  

  48. 高度好塩性古細菌に存在する藍藻時計遺伝子の機能推定

    井原 邦夫 , 横田はるみ、石浦正寛

    第39回 生物物理学会 

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    開催年月日: 2001年11月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    国名:日本国  

  49. 高度好塩性古細菌に存在する藍藻時計遺伝子の機能推定

    井原 邦夫 , 横田はるみ、石浦正寛

    第14回 日本古細菌研究会 

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    開催年月日: 2001年10月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    国名:日本国  

  50. Function of a kaiC homologous gene found in an extremely halophilic archaeon, Halobacterium salinarum 国際会議

    Halophiles 2001 

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    開催年月日: 2001年10月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  51. 高度好塩性古細菌に存在する藍藻時計遺伝子の機能推定

    井原 邦夫, 横田はるみ、石浦正寛

    第27回 日本生体エネルギー研究会 

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    開催年月日: 2001年8月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    国名:日本国  

  52. 高度好塩菌Haloarcula属3株の完全ゲノム構造解析から原核生物における種分化を考える

    谷村 要, 越後 輝敦, 峯岸 宏明, 井原 邦夫

    第11回日本ゲノム微生物学会年会  2017年3月2日 

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    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    開催地:慶應義塾大学 湘南藤沢キャンパス  

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  53. ショートリードデータのアセンブルによる微生物ゲノム構造決定のワークフロー構築

    上坂一馬, 藤田祐一, 井原邦夫, 小俣達男

    第11回日本ゲノム微生物学会年会  2017年3月2日 

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    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

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  54. ゲノム構造変化を感度良く検出する方法:SV-Quest 国際会議

    上坂一馬, 井原邦夫

    第12回 日本ゲノム微生物学会年会  2018年3月5日 

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    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

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  55. ゲノムシーケンスにもとづく微生物分類手法;好塩性古細菌を例として 国際会議

    井原邦夫, 上坂一馬, 谷村要, 中邨真之, 越後輝敦, 峯岸宏明

    第30回 日本Archaea研究会  2017年9月1日 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:東北大学 川内北キャンパス  

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  56. IBBP(Inter Bio-Backup Project)を利用した微生物遺伝子資源の保存

    井原邦夫, 中邨真之

    第11回日本ゲノム微生物学会年会  2017年3月2日 

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    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

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科研費 14

  1. 酵母に学ぶ細胞寿命制御基盤

    研究課題/研究課題番号:23H02125  2023年4月 - 2026年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    饗場 浩文, 井原 邦夫

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    担当区分:研究分担者 

    「寿命がいかにして決まるのか?」を解明することは高齢化社会を迎えた現代において生物学が取り組むべき重要課題の1つである。ヒトに代表される高等動物の寿命を理解するためには、その前提として細胞レベルで寿命を理解することが必須である。そこで申請者は微生物の専門家の立場から、分裂酵母をモデルにこの問題に取り組む。とりわけ、新規の寿命制御シグナルとして発見した硫黄制限と同シグナルによる寿命延長機構の解明、ならびに未知の寿命制御因子の探索と機能解析に焦点を絞り、普遍的な細胞寿命制御機構の総合的理解を目指す。

  2. 長期にわたる暗所従属栄養に適応したシアノバクテリアの光合成喪失の進化プロセス

    研究課題/研究課題番号:22K19146  2022年6月 - 2025年3月

    科学研究費助成事業  挑戦的研究(萌芽)

    藤田 祐一, 井原 邦夫

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    担当区分:研究分担者 

    光合成独立栄養生物は、光合成によって生産者として地球の生態系を支えている。光合成生物の中には、寄生植物のように、光合成を喪失し従属栄養という栄養形態へと進化した“非光合成”生物が高い頻度で観察されるが、光合成がどのように失われるのか、光合成喪失に至る進化の過程を観察した例はない。Leptolyngbya boryanaはグルコースを炭素源として完全暗所でも生育できる糸状性シアノバクテリアである。研究代表者は、L. boryanaを完全暗所で従属栄養的に継続して培養している。本研究では、暗所適応株のゲノム解析を行い、光合成を失う進化プロセスの複数の具体像を得、光合成喪失過程の一般化を試みる。

  3. 近赤外光適応型酸素発生光合成の多様性と機構の解明、理論解析

    研究課題/研究課題番号:20K06684  2020年4月 - 2024年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    伊藤 繁, 木村 明洋, 井原 邦夫

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    担当区分:研究分担者 

    近年発見された、 Chl a(クロロフィルa)より長波長に吸収帯をもつ① Chl d, ②Chl f, ③会合型Chl a (red-Chl a)色素(図1)のいずれかにより、700-800nmの近赤外光だけでも光合成可能なシアノバクテリア、藻類、コケの「近赤外光を使う酸素発生型光合成(FR-O2型光合成)」の光反応機構を検討する。生化学、生物物理的解析、ピコ秒レーザ分光実験などを行い、励起子理論モデルを用いて理論解析する。さらに広範な「FR-O2型光合成系」を調べ、従来の可視光型光合成との違い、多様性、変動範囲、限界を確認し、その「秘められた能力」を理解して応用を考える。
    可視光を使う植物の酸素発生型光合成はよく研究されてきたが、より低エネルギーの近赤外光を使う光合成については理解が遅れている。植物とシアノバクテリアの酸素発生光合成では、クルロフィルa (Chl a)の吸収する400-700nmの可視光を使い、光合成細菌の非酸素発生型光合成では(バクテリオクロロフィル(BChl )が吸収する380-900nmの近赤外(FR)光を使う。この間の光を使う酸素発生光合成系「FR-O2型光合成」を我々は1998年に報告した。最近似た系が多数みつかった。この「FR-O2型光合成」は、海中、土壌表層、生物堆積下層など可視光が少ない環境中で営まれる新型光合成系である。
    本研究では、Chlaの代わりに740nm光を利用できるChldをもつシアノバクテリア種・アカリオクロリスの光化学系中心(PSⅠ)の、長く未解明であった構造を、低温電子線回折で明らかにした。この反応中心は’98年に我々が初めて精製し、反応中心Chl d-2量体をP740と命名した。この反応中心構造をを使いさらに理論解析をすすめた。これと別のChlfとChlaを使いFR-O2光合成をする反応中心でも検討を進めた。また、Chlf型10種 、Chl d型アカリオ属7株、red-Chl a型南極コケ1種の光反応を調べた。
    FR-O2光合成以外に、シアノPSI(96Chl aをもつ)と似た構造で BChl-gをもつヘリオバクテリアのI型反応中心の理論解析を行った。色素間相互作用の量子理論モデルを構築し、超高速エネルギー移動過程を計算機上で再現した。さらに、これらでクロロフィルを相互に置き換えた仮想実験系をin silicoで作り、機能比較と、進化的考察を行い、FR-O2光合成系と比較した。人工光合成系開発への利用も検討している。関連論文発表4編、学会発表6件を行った。
    新型のクロロフィル(Chl d)を持つシアノバクテリア・アカリオクロリス種の光化学系I反応中心複合体の分子構造決定を行った。同系統でより原始的で類似した構造をもつ、ヘリオバクテリアのI型反応中心上のクロロフィル集団上での励起エネルギー移動の理論解析をおこなった。さらにBChl aを持ち、数も異なる、より原始的な緑色硫黄細菌のI型反応中心の理論解析を進めている。この系については遺伝子操作で色素を一部取り除いた際の効果の分光実験を終えており、2021年末に解明された構造にもとづく理論解析と合わせて検討中である。我々が構造決定したアカリオクロリスPSI上での色素配置、色素とタンパク質の間相互作用の理論解析を行っている。この他のFar-red光合成系についても検討をすすめている。
    far-red光合成系の特製,分子機構の理解のために、理論家との共同研究を精力的に進める。Chl dを持つアカリオクロリスのPSI、ChlfをChl aに合わせてもつシアノバクテリアPSI, 反応中心以外のChl a会合体を結合してFR光を吸収するPSI、を対象に研究を進める。クロロフィル分子の相互配置・相互作用により生じる励起子状態群のシミュレーション計算と、個別クロロフィルの結合部位毎にタンパク質環境が作り出す部位エネルギー値の理論計算をPSI及び、2018年に構造解明されたヘリオバクテリアのI型反応中心(BChl gをもつ)で進めつつある。これを発展させ、光合成反応中心上で,色素の種類、配置を変える際の光捕集やエネルギー移動への影響を計算機モデル上で理論評価する。さらにより原始的で,2021年に構造決定された緑色硫黄細菌反応中心での検討を行う。量子論で、環境応答や、進化にともなう反応中心複合体の構造と特性の変化を予測し、光合成の進化、適応への理解を進めたい。生物現象の中でも、物理過程・原理から研究しやすい光合成系は、進化や適応の検討に適したモデルであり、新しい展開を考えている。

  4. 細胞寿命制御基盤の解明

    研究課題/研究課題番号:20H02898  2020年4月 - 2023年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    饗場 浩文, 井原 邦夫

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    担当区分:研究分担者 

    健康長寿社会の構築に向けて、「寿命がいかにして決まるのか?」を解明することは現代生物学が取り組むべき重要課題の1つである。ヒトに代表される高等動物の寿命を理解するためには、その前提として細胞レベルで寿命を理解することが必須であると考え、申請者は微生物の専門家の立場から、分裂酵母をモデルにこの問題に取り組む。とりわけ、新規な寿命制御シグナルの発見と作用機構の解明、ならびに未知の寿命制御因子の同定と機能解析に焦点を絞り、普遍的な細胞寿命制御機構に関する知見を得る。これらの解析を通して寿命の基本的理解を深め、将来的なヒトの寿命創薬に向けた基盤を確立する。
    「分裂酵母の寿命を制御する新規因子群を遺伝学的に同定する」ことを目的に実施計画に基づき進めた研究において、以下の成果を得た。
    (1)掲示寿命の延長する変異株をスクリーニングし、約100株の独立した変異株を取得した。その上で、戻し交配を行い、変異の純化を進め、その一部について全ゲノムシークエンス解析から候補変異を同定した。
    (2)PDK1(phosphoinositide-dependent protein kinase1)のオルソログであるKsg1(必須遺伝子)の変異によって、分裂酵母の経時寿命が延長することを見出した。
    (3)当該変異はKsg1のPHドメインに存在したので、Ksg1の局在と活性制御を1生細胞レベルで観察する手法を導入し解析した結果、当該変異によりKsg1の膜局在性とタンパク質の安定性が損なわれ、細胞寿命が延長することがわかった。この解析から、Ksg1は必ずしも膜に局在する必要はなく、細胞内活性が十分維持されることが正確な機能発現に重要であることを示唆した。
    (4)Ksg1は複数の基質をリン酸化することが知られているが、長寿の表現型の原因となる基質はまだ分かっていない。そこで遺伝学的解析を行い、Pck2を欠損させるとksg1変異体の長寿の表現型が抑制されることを見出した。したがって、Pck2がksg1変異による寿命延長に関与している可能性が示唆された。現在、Ksg1の基質ならびに下流で寿命延長に働く因子のさらなる特定を進めている。
    「分裂酵母の寿命を制御する新規因子群を遺伝学的に同定する」ことを目標の1つに掲げ研究を進めてきたが、既に長寿命変異株のスクリーニングは完了し、約100種類の独立変異株が取得できている。さらにその中からksg1変異株に着目し、当該変異が長寿命を示す理由について成果を得て論文発表を行った。並行して、他の変異株の解析も順調に進展中である。
    他方、「カロリー制限以外の新たな寿命延長シグナルを同定する」との目標については、既に硫黄の欠乏が新規寿命延長シグナルであることを発表し、これ以外についても、アミノ酸やMgの欠乏が寿命延長に関わること、ならびにその機構についての解析も進展している。
    当初計画を踏まえて、進める。
    具体的には、長寿命変異株のスクリーニングから約100種類の独立変異株が取得できているので、これらの原因変異の同定と機能解析を進める。その上で、原因遺伝子間の機能的相互作用や、関与する生物学的イベントを抽出する。
    カロリー制限以外に寿命を延長することを見出した硫黄欠乏や、アミノ酸やMgの欠乏がどのように寿命延長を引き起こすのかその分子機構を明らかにする。その上で、各種寿命延長シグナルは、並列的に機能するのかあるいは特定の段階で集約されるのかを調べる。申請者は、後者の機構の存在を予想しており、特に翻訳機能の調整が想定されるので、そのメカニズムを解明する。

  5. イオン輸送性ロドプシンの反応中間体の構造解析

    研究課題/研究課題番号:19K06582  2019年4月 - 2023年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    神山 勉, 井原 邦夫

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    担当区分:研究分担者 

    申請者は光駆動塩素イオンポンプ・ハロロドプシンの反応状態のX線構造解析を行い、イオン輸送サイクルにおいて発色団レチナールが3種類の異性化状態を経ることを明らかにするなど、イオン輸送機構の理解に貢献してきた。一方、光駆動プロトンポンプ・バクテリオロドプシンに関しては、いくつかの反応中間体の構造決定を行ってきたものの、光サイクルの後半部分で起こる事象については未解明のままである。本研究課題においては、別種の光駆動プロトンポンプを用いて、プロトン輸送サイクルの後半で生じる反応中間体の構造決定を企て、プロトン輸送サイクルにおいてもレチナールの3段階の異性化反応が起きていることを検証する。
    バクテリオロドプシン(bR)のプロトン輸送サイクルは、レチナール発色団が13-trans構造から13-cis構造に光異性化されることにより開始され、光サイクルの後半でレチナールの再異性化が熱的に生じ、光照射前の構造に戻る。このプロトン輸送サイクルの詳細は様々な手法によって明らかにされているが、レチナール発色団の再異性化についてはよく分かっていない。これを理解するため、本研究では、バクテリオロドプシン(bR)およびアーキロドプシン-2(aR2;別種の光駆動プロトンポンプ)の光反応サイクルを広いpH範囲で調べた。光誘起吸収スペクトル変化の解析の結果、bRおよびaR2のプロトン輸送サイクルの後半で生じるO中間体には、分光学的・速度論的に区別できる2つのサブ・ステートが存在することを見出した。具体的には、i)最初のO-中間体(O1)の吸収スペクトルは後期のO-中間体(O2)のものより20-30nmほど短波長側にシフトしており、ii)O1はその前駆体であるN中間体と動的平衡状態にあり、pHを上げると、NとO1の間の動的平衡にあるO1の量が減少し、それに比例してO2の形成速度は低下し、iii)対照的に、O2の崩壊速度は、pHを上げると10倍~100倍高くなる、ことが明らかになった。これらの実験結果をもとに、レチナール発色団の13-trans構造への熱的異性化は、O1からO2への遷移で起こる、つまり、O1でのレチナール発色団は歪んだ13-cis構造を呈していると推察した。
    結晶構造解析に最適なphRを発現する高度好塩性好アルカリ性古細菌Natronomonas pharaonis を使った形質転換系の作成を試みている。rosuvastatinという抗生物質が、アルカリ条件でも安定(1ヶ月程度)であることを見つけその耐性菌を単離し、耐性遺伝子変異を全ゲノム解析から探っている状況である。
    コロナウイルス蔓延の影響のため研究活動の場所が限定され、当初予定していた高輝度放射光施設での実験が行えなかった。
    1.バクテリアロドプシンのプロトン輸送サイクルの後半で起こるレチナールの再異性化の機構と明暗順応に伴うレチナール異性化の機構との類似性を調べる。
    2.アーキロドプシン2のプロトン輸送サイクルの後半で起こるレチナールの熱的異性化の機構を明らかにするため、反応中間体のX線結晶構造解析を企てる。

  6. 強力な直接遺伝学を駆使して微生物走性システムの全貌を見る

    研究課題/研究課題番号:19K06627  2019年4月 - 2022年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    井原 邦夫

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:4290000円 ( 直接経費:3300000円 、 間接経費:990000円 )

    様々な生物のゲノムが大量に読まれる時代が到来した。しかし、ゲノム中の遺伝子 (ORF)の機能は分かっていないものが多く、ゲノムから生命を理解する際の大きな課題の1つとなっている。次世代シーケンサー(NGS)解析で強化された順方向遺伝学は、ゲノム中の遺伝子 (ORF) を生物機能システムの構成要素として理解する強力な手法である。このパワフルな順遺伝学を微生物の走性システムに適用し、システムに関係するORFを推定すると同時に、新規に得られる関連遺伝子数から、走性システムのサイズ(関係する遺伝子数)を見積もる手法を構築する。
    目的達成のため、十分な変異数を持つランダム変異ライブラリーの構築を試みた。その過程において、これまで効率的に変異を導入できると考えられていたUV処理やEMS変異などの変異原処理が、生存率を極めて低くする処理条件においてもそれほど多数の変異が導入されるわけではないことを、大量ゲノム解析を行うことで確認した(UV変異導入の場合に最大で平均 0.5/ゲノム程度)。この低い変異導入率のままでも、なんらかのストレスをかけて選択することで、導入される変異数が増加することがわかった。また、1種類の微生物の1000株を超える大量ゲノム解析から、凍結保存株に潜在的なゲノム多様性が存在することを明らかにした。
    学術的には、これまで遺伝子変異導入に使われてきたUV変異による突然変異導入効率を、1000株程度のゲノム解析を行うことで決定し、高度好塩性好アルカリ性古細菌では、最大でも平均0.5個/ゲノム程度であることを決めたことと、凍結保存した株においてもかなりのゲノム多様性が存在することを明らかにしたことが、今後の知見として重要であると考える。社会的には、UVなどの変異原に対する生物の処理方法(完全に修復するか、さもなくば死ぬ)と修復能力の高さが強調でき、同時に、直接沢山の生物のゲノム解析を行うことでゲノム変異の種類や程度を調べることができる時代になったことが伝えられる点で意義深いと考えている。

  7. 遺伝子発現制御機構におけるシスエレメント機能の論理解析

    研究課題/研究課題番号:19K05766  2019年4月 - 2022年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    兒島 孝明, 井原 邦夫

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    担当区分:研究分担者 

    微生物をセルファクトリーとして目的有用物質を効率よく生産するためには、関連遺伝子群の発現量バランスを合理的に最適化することが非常に重要となる。この発現制御の鍵となるのがDNA結合型転写因子と目的遺伝子コーディング領域上流に位置するプロモーターである。申請者らが開発した転写因子結合部位の解析システム、CaT-Seq法は、高精度かつ網羅的な転写因子制御下遺伝子の同定を可能とする。本申請研究は、このシステムと数理解析技術を融合させることにより、産業微生物Aspergillus oryzaeにおける転写因子による発現制御機構を包括的に理解する基盤技術構築を目的とする。
    産業微生物Aspergillus oryzaeにおける転写因子による発現制御機構を包括的に理解する基盤技術構築を目的とし、A. oryzae由来の様々な転写因子の発現制御機構の解析を実施した。その結果、KojR、CreAおよびAraRの結合コンセンサス配列の特定に成功した。また、AoXlnRの転写制御機構において、結合部位のみならず、その周辺のDNA配列環境がその下流に位置する遺伝子の細胞内の発現制御に関与している可能性を、機械学習の手法を用いて論理的に示すことに成功した。
    今回の遂行研究において、解析する転写因子の数は、当初目標とした数に達することができなかったものの、機能の全く異なる様々な転写因子を用いた場合においても、それらの結合配列の選択的濃縮に成功した点は、gSELEX-Seqの汎用性を補強するものであり、今後のA. oryzaeの転写制御機構の大規模解析の技術確立という観点からも大変意義深い。さらに、今回明らかにした結合部位周辺のDNA環境と発現変動を論理的に対応付けることができるという現象が他の転写因子や他の種でも観察される可能性は高く、様々な転写因子を介した転写制御機構の解明への波及効果が期待される。

  8. 光合成の喪失と従属栄養の促進:長期継代培養による栄養性の進化

    研究課題/研究課題番号:18K19173  2018年6月 - 2022年3月

    科学研究費助成事業  挑戦的研究(萌芽)

    藤田 祐一, 井原 邦夫

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    担当区分:研究分担者 

    酸素発生型光合成生物において光合成能力が喪失する進化の過程を観察するために、暗所でもグルコースをエネルギー源と炭素源として生育する従属栄養生育能力をもつシアノバクテリアLeptolyngbya boryanaを、長期にわたり完全暗所従属栄養条件で継代培養することで、光合成的生育の能力が著しく低下もしくは失われた暗所適応株を単離した。ゲノム解析の結果、多くの株でセリンホスファターゼRsbU遺伝子に多様な変異を有していた。L. boryanaでは、RsbUを含むパートナースイッチングシステムにより光合成栄養条件と従属栄養条件に適した遺伝子発現プロファイルに切り替えていることが示唆された。
    被子植物を始め酸素発生型光合成生物において光合成能力を喪失した系統が多数認められる。このような生物が、光合成能を失い従属栄養的生育のみの生活様式を取るように転換していった進化の過程を観察した事例はない。本研究では、その進化過程を実験室において半年から4年間という時間スケールで観察し、以下のような進化経路を再現した。すなわち、まず、光合成栄養と従属栄養に適した遺伝子発現を調整する遺伝子制御系に変異が生じ、より暗所従属栄養条件への適応を進め、同時に光合成独立栄養能を大幅に低下させる。その後、光合成能力を失う変異の蓄積を許容する。このような光合成機能喪失の進化を初めて具体的に観察したことは意義深い。

  9. 地衣類・藻類・植物の乾燥下での超高速過剰光エネルギー散逸の分子機構解明と利用

    研究課題/研究課題番号:17K07440  2017年4月 - 2023年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    伊藤 繁, 井原 邦夫

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    担当区分:研究分担者 

    植物は、夏の日中のように過剰な光エネルギーの下では光合成装置が障害を受ける。この回避のために「非光化学的消光(NPQ)機構」が働き、過剰エネルギーを熱に変え、水の蒸散で放出する。乾燥下ではNPQは働かず枯死するが、乾燥耐性植物は乾燥下でも緑を保つ。本研究ではこの理由を研究し、「乾燥誘導性の光傷害回避機構」の実態を明らかにし、新規の乾燥耐性種・機構・現象をみつける。シアノバクテリアから高等植物に至る多様な生物種を対象に、“乾燥誘導性の過剰光エネルギー散逸機構(drought-induced nonphotochemical quenching; d-NPQ)”の分布と特徴を明らかにし、その「分子機構」を検討した。
    d-NPQは、乾燥下で光合成色素系内に発動され、超高速(10ピコ秒程度)で光エネルギーを熱として散逸して、光傷害を防ぐことを示した。乾燥誘導性の「クロロフィル蛍光の超高速減衰」がd-NPQの指標となることを知り、その特性と多様性を明らかにした。d-NPQを、超高速蛍光寿命測定、色素間のエネルギー移動の分析で調べた。乾燥耐性の地衣類、コケ類とシアノバクテリアで確認し、詳しく調べた。周辺アンテナChl a/bタンパク質がない乾燥耐性シアノバクテリアNostoc種、「d-NPQが光化学系Ⅱの反応中心でおこる」ことを明らかにし、この種を共生させる地衣類のも乾燥耐性を確認した。これよりd-NPQの実体は光化学系II反応中心のサブユニットタンパク質(CP43, CP47)上のChl集団内にある事、反応中心外側表面に結合するフィコビリゾームでも蛍光寿命促進がこれと別機構で起こることを示した。シアノバクテリア以外の藻類を内部共生する地衣類40種、コケ植物のうち蘚類5種が似た機構を持つことを示した。これらの課題に関連して論文発表2件、学会発表3件を行った。
    全体として概ね計画を遂行できたが、一部の研究及び成果取りまとめ、論文作成などに時間がかかり延長をした。さらにコロナの影響で、実験がとまった。現在コロナの影響はなくなりつつあるが、休止期間が長引いたことにより、古い装置の故障などもおこった。しかし、当初の目的は ほぼ達成できているので、あとは研究成果のまとめを行えばよい段階にきている。
    乾燥耐性光合成生物だけがもつ「乾燥下ではたらく光傷害回避の分子機構:d-NPQ」を、現象面からは明確にすることができた。さらにd-NPQの理論面からの解明を進める。特に乾燥で可逆的に誘導され、蛍光消光(過剰な光励起エネルギー散逸)に、「近赤外型クロロフィル会合状態」の実体、作動機構の解明が必要である。
    近赤外型クロロフィル会合状態の役割を知るために行っている、理論家との共同研究をさらに進める。これまでは現象・実験面から検討してきたが、理論の助けを借りる。クロロフィル分子の相互配置・相互作用により生じる励起子状態群のシミュレーション計算と、個別クロロフィルの結合部位毎にタンパク質環境が作り出す部位エネルギー(site energy)値の理論計算をPSI及び、2018年初めて構造が明らかにされたヘリオバクテリアのI型反応中心(近赤外型色素バクテリオクロロフィルgをもつ)、さらにクロロフィルdをもつアカリオクロリスのPSIで進める。これを発展させ、光合成反応中心上で色素の種類、配置を変える際の光捕集やエネルギー移動への影響をin silicoで理論評価できる方法論を開発した。量子論も使い、環境応答や、進化にともなう光合成系反応中心複合体構造と特性変化を予測し、光合成の進化、適応の理解を進めたい。生物現象の中でも、物理過程が支配的な光合成系は、進化や適応のモデル検討に適している。

  10. イオン輸送性ロドプシンの反応状態の構造解析

    研究課題/研究課題番号:16K07267  2016年4月 - 2020年3月

    科学研究費補助金  

    神山 勉

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    担当区分:研究分担者 

    ハロロドプシンの陰イオン輸送サイクルは、タンパク質中のレチナール色素がall-trans/15-antiから 13-cis/15-antiに光異性化することで開始される。先行研究から、13-cis/15-syn異性体(N')が塩素イオンイオン放出過程に出現することが示唆されていた。本研究では、ハライドイオンの濃度が高い時には、吸収スペクトルがトランス異性体に比べて8nm短波長にシフトした13-cis/15-syn異性体が光照射下で蓄積することを見出し、トランス異性体から13-シス異性体への分岐反応が13-csi/15-synレチナールを有するO’中間体の減衰過程で起こることを示した。
    ハロロドプシンの陰イオン輸送サイクル中に3段階のレチナール異性化反応(13-trans/15-anti―→13-cis/15-anti―→13-cis/15-syn―→13-trans/15-anti)が起こることを明らかにした。タンパク質部分も反応サイクルの間に3種類の構造変化を起こすことが示されており、これらの結果を基に、レチナールの異性化→タンパク質の構造変化→イオン移動→レチナールの異性化、…、という具合に反応が進行することで、イオンの一方向の輸送が保証される、という作業仮説を提唱した。これは、ロドプシン群タンパク質の光反応機構に関する従来の基本的な考えを大きく変えることになる。

  11. セマフォリンシグナルによる多様な細胞特性制御の解明

    研究課題/研究課題番号:25291044  2013年4月 - 2017年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    高木 新, 井原 邦夫

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    本研究では線虫C. elegansを材料にして、セマフォリンシグナルとシナプトタグミンを介した小胞動態制御の関係を遺伝学的・細胞生物学的に解明した。これまでシナプトタグミンはアダプターであるストーニンと共に神経軸索終末でのシナプス小胞のリサイクリングを調節することが知られていたが、今回の研究で線虫ray表皮細胞におけるエンドサイトシスを担う主要な因子であることが明らかになった。 セマフォリンシグナルはこのシナプトタグミン依存性エンドサイトシスを発生時期特異的に抑制し、また、同時にシナプトタグミンを含む小胞のリソソームへの輸送を促進する。これらの小胞動態変化が細胞形態の変化を引き起こす。

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  12. 緑藻の生物時計の分子基盤

    研究課題/研究課題番号:25440179  2013年4月 - 2017年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    松尾 拓哉, 石浦 正寛, 井原 邦夫

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    ヒトからシアノバクテリアまで、地球上のほとんどの生物は概日時計を持っています。本研究では、池などに住む緑藻の一種であるクラミドモナスを用いて、概日時計の分子メカニズムの研究を行いました。その結果、光がクラミドモナスの概日時計をリセットするメカニズムや、陸上植物の概日時計との共通点や相違点が明らかになりました。

    researchmap

  13. 光駆動性塩素イオンポンプの構造・機能解析

    研究課題/研究課題番号:21570164  2009年4月 - 2012年3月

    科学研究費補助金  基盤研究(C)

    井原 邦夫

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    担当区分:研究代表者 

  14. 光駆動性イオンポンプの時間分解構造解析

    研究課題/研究課題番号:21023013  2009年4月 - 2011年3月

    科学研究費補助金  特定領域研

    井原 邦夫

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    担当区分:研究代表者 

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担当経験のある科目 (本学) 10

  1. 基礎生化学IIa

    2021

  2. 生物学基礎I

    2021

  3. 基礎生物学演習

    2021

  4. 現代の生命科学

    2021

  5. 生物学実験法および実験IV(分担)

    2020

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    大腸菌を宿主としてオワンクラゲの蛍光タンパク質GFPを発現させ、それをt-ブタノール溶液と硫酸アンモニウム溶液を用いた3相分配法並びに疎水結合クロマトグラフィー法により精製し、精製した度合いを紫外ー可視領域の分光解析によって評価する。

  6. 基礎生物学演習I

    2016

  7. 基礎生化学II

    2016

  8. 現代の生命科学

    2016

  9. 基礎生物学演習I

    2014

  10. 現代の生命科学

    2014

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担当経験のある科目 (本学以外) 1

  1. 現代の生命科学

    名古屋大学)

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社会貢献活動 12

  1. 多治見北高校講演会

    役割:講師

    多治見北高校   2022年11月

  2. SSH事業 「遺伝子実験の技術〜DNAの抽出と解析〜」

    役割:講師, 実演

    一宮高校SSH  2022年8月

  3. SSH事業 「 大腸菌とファージを用いた感染攻防の観察とPCR法とシーケンス技術を使った変異体検 出の理解」

    役割:講師, 実演

    一宮高校SSH  2021年8月

  4. 社会人サポータ講習会 (名古屋西高校)

    役割:講師

    2019年12月

  5. SSH事業 「PCR法による品種推定 ーコメの品種判定を例に挙げて」

    役割:講師

    2019年8月

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    対象: 高校生

    種別:その他

  6. SSH事業 「遺伝子実験の技術~DNA抽出とシーケンサー」

    役割:講師

    2018年8月

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    対象: 高校生

    種別:その他

  7. SSH事業 「ワークショップ 髪からDNAを取り出す」

    役割:講師

    2017年5月 - 2017年8月

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    対象: 高校生

    種別:その他

  8. SSH重点枠事業「ワークショップ 乳製品に存在する発酵微生物を知る」

    2016年8月

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    高校の先生と生徒、計36 名に対して、乳製品を持ち寄ってもらい、(1)乳製品の一部を牛乳に接種することでヨーグルトができること、(2)乳製品の一部をMRS寒天培地にまくことで菌のコロニーを作らせること、(3)乳製品から直接DNAを取り出して、PCRにより16S rRNA遺伝子を増幅し、塩基配列を決めることで、菌を同定すること。
    を行い、研究の”考え方”を学んだ。

  9. SSH重点枠事業「実習:光タンパク質を取り出す」

    2015年8月

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    高校の先生と生徒、計20 名に遺伝子組換え大腸菌(GFPを導入)の作製と大腸菌で発現したGFPを精製する実験の指導を行った。同時に、組換えDNA実験の基本に関して学習した。

  10. 出前授業

    2013年6月

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    明和高校で大学の最先端研究の話を出来るだけ分かりやすく講義する。

  11. SSH「自然科学部交流会」

    役割:講師

    2012年11月

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    種別:講演会

    高校生の自然科学に関する研究発表会に参加し、色々なコメント、議論を通じて論理的な考え方を養い、問題解決の為の実験計画に対してアドバイスをする。
    次世代シーケンサーの話題に関して、基礎的な所から最先端の所までを簡単に講演した。

  12. Jr.サイエンス教室

    役割:実演

    2000年2月 - 現在

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    種別:施設一般公開

    小学生高学年、中学生を対象に、遺伝現象の担い手であるDNAが細胞のどこにあるのか?を顕微鏡で観察し、実際にDNAを取り出す作業をすることで、生命科学の片鱗に触れる。

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学術貢献活動 1

  1. 第14回日本ゲノム微生物学会年会

    役割:企画立案・運営等

    2020年3月

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    種別:大会・シンポジウム等