Institute of Transformative Bio-Molecules Designated assistant professor

Updated on 2024/04/16
Ph.D ( 2016.12 Hokkaido University )
Cell Polarity
Transporter
Cell Biology
Plant Nutrition
Arabidopsis thaliana
Endocytosis
Receptor
Transporter
Plant Physiology
Life Science / Plant nutrition and soil science / Boron transporter
Life Science / Plant molecular biology and physiology / Cell polarity, Transporter, Receptor, Membrane proteins
Life Science / Developmental biology / 放射軸細胞極性
Life Science / Plant molecular biology and physiology
受容体様キナーゼの極性スイッチの分子機構と生理学的意義の解明
ケミカルジェネティクスによる植物の細胞極性形成機構の解明
国立研究開発法人科学技術振興機構(JST)さきがけ(兼任)
2022.10 - 2026.3
Nagoya University
2022.4
JSPS Fellowship PD
2020.4 - 2022.3
Nagoya University Institute of Transformative Bio-Molecules Post-doctoral Fellow
2017.9 - 2020.3
Osaka Prefecture University
2017.1 - 2017.8
Osaka Prefecture University
2016.4 - 2017.1
Japan Society for Promotion of Science Fellowship DC1
2013.4 - 2016.3
Hokkaido University Graduate School of Agriculture
2013.4 - 2016.3
Hokkaido University Graduate School of Life Science
2011.4 - 2013.3
Tohoku University Department of Agriculture Applied Biochemistry
2007.4 - 2011.3
日本土壌肥料学会
日本植物生理学会
日本植物生理学会
日本植物学会
JAPANESE SOCIETY OF SOIL SCIENCE AND PLANT NUTRITION
第42回(2024年度)日本土壌肥料学会奨励賞
2024.9 日本土壌肥料学会
日本土壌肥料学会 2021 年度北海道大会 若手口頭発表優秀賞
2021.9 日本土壌肥料学会 化学遺伝学による栄養素輸送体の極性局在機構の解明
吉成 晃, 佐藤綾人, Wolf Frommer, 中村匡良
日本植物生理学会 PCP論文賞
2018.3 日本植物生理学会 DRP1-dependent endocytosis is essential for polar localization and boron-induced degradation of the borate transporter BOR1 in Arabidopsis thaliana.
ITbM Award
2018.2 トランスフォーマティブ生命分子研究所
ITbM Award
2018.2
吉成 晃
優秀発表賞
2016.7 第11回トランスポーター研究会
最優秀ポスター発表賞
2015.9 第1回植物の栄養研究会
Best Poster Presentation Award
2013.8 International Plant Nutrition Colloquium (IPNC) 2013
修士論文発表会 最優秀発表者賞
2013.3 北海道大学大学院 生命科学院
Near‐infrared imaging of phytochrome‐derived autofluorescence in plant nuclei Reviewed
Akira Yoshinari, Reika Isoda, Noriyoshi Yagi, Yoshikatsu Sato, Jelmer J. Lindeboom, David W. Ehrhardt, Wolf B. Frommer, Masayoshi Nakamura
The Plant Journal 2024.3
Akira Yoshinari, Yutaro Shimizu, Takuya Hosokawa, Akihiko Nakano, Tomohiro Uemura, Junpei Takano
2023.12
Advances in Synthetic Fluorescent Probe Labeling for Live Cell Imaging in Plants.
Noriyoshi Yagi, Akira Yoshinari, Ryu J Iwatate, Reika Isoda, Wolf B Frommer, Masayoshi Nakamura
Plant & cell physiology Vol. 62 ( 8 ) page: 1259 - 1268 2021.7
GNOM‐dependent endocytosis maintains polar localization of the borate exporter BOR1 in Arabidopsis Reviewed
Akira Yoshinari, Yosuke Toda, Junpei Takano
Biology of the Cell Vol. 113 ( 5 ) page: 264 - 269 2021.1
Using Genetically Encoded Fluorescent Biosensors for Quantitative In Vivo Imaging. Reviewed International journal
Akira Yoshinari, Jacob Moe-Lange, Thomas J Kleist, Heather N Cartwright, David A Quint, David W Ehrhardt, Wolf B Frommer, Masayoshi Nakamura
Methods in molecular biology (Clifton, N.J.) Vol. 2200 page: 303 - 322 2021
Transport-coupled ubiquitination of the borate transporter BOR1 for its boron-dependent degradation Reviewed
Akira Yoshinari, Takuya Hosokawa, Marcel Pascal Beier, Keishi Oshima, Yuka Ogino, Chiaki Hori, Taichi E Takasuka, Yoichiro Fukao, Toru Fujiwara, Junpei Takano
The Plant Cell Vol. 33 ( 2 ) page: 420 - 438 2020.12
Sensors for quantification, localization and analysis of dynamics of plant hormones. Reviewed International journal
Reika Isoda, Akira Yoshinari, Yuuma Ishikawa, Mayuri Sadoine, Rüdiger Simon, Wolf B Frommer, Masayoshi Nakamura
The Plant journal : for cell and molecular biology Vol. 105 ( 2 ) page: 542 - 557 2020.11
Covalent Self-Labeling of Tagged Proteins with Chemical Fluorescent Dyes in BY-2 Cells and Arabidopsis Seedlings. Reviewed International journal
Ryu J Iwatate, Akira Yoshinari, Noriyoshi Yagi, Marek Grzybowski, Hiroaki Ogasawara, Mako Kamiya, Toru Komatsu, Masayasu Taki, Shigehiro Yamaguchi, Wolf B Frommer, Masayoshi Nakamura
The Plant cell Vol. 32 ( 10 ) page: 3081 - 3094 2020.10
Polar Localization of the Borate Exporter BOR1 Requires AP2-Dependent Endocytosis. Reviewed International journal
Akira Yoshinari, Takuya Hosokawa, Taro Amano, Marcel Pascal Beier, Tadashi Kunieda, Tomoo Shimada, Ikuko Hara-Nishimura, Satoshi Naito, Junpei Takano
Plant physiology Vol. 179 ( 4 ) page: 1569 - 1580 2019.4
Routray P, Li T, Yamasaki A, Yoshinari A, Takano J, Choi WG, Sams CE, Roberts DM
Plant physiology Vol. 178 ( 3 ) page: 1269 - 1283 2018.11
TOL proteins mediate vacuolar sorting of the borate transporter BOR1 in Arabidopsis thaliana. Reviewed
Yoshinari A, Korbei B, Takano J
Soil Sci Plant Nutr Vol. 64 ( 5 ) page: 598 - 605 2018
Insights into the Mechanisms Underlying Boron Homeostasis in Plants Reviewed
Akira Yoshinari, Junpei Takano
FRONTIERS IN PLANT SCIENCE Vol. 8 page: 1951 2017.11
Polar Localization of the NIP5;1 Boric Acid Channel Is Maintained by Endocytosis and Facilitates Boron Transport in Arabidopsis Roots Reviewed
Sheliang Wang, Akira Yoshinari, Tomoo Shimada, Ikuko Hara-Nishimura, Namiki Mitani-Ueno, Jian Feng Ma, Satoshi Naito, Junpei Takano
PLANT CELL Vol. 29 ( 4 ) page: 824 - 842 2017.4
Plant Aquaporin Trafficking
Takano Junpei, Yoshinari Akira, Luu Doan-Trung
PLANT AQUAPORINS: FROM TRANSPORT TO SIGNALING page: 47 - 81 2017
Near-infrared imaging of phytochrome-derived autofluorescence in plant nuclei
Akira Yoshinari, Reika Isoda, Noriyoshi Yagi, Yoshikatsu Sato, Jelmer J. Lindeboom, David W. Ehrhardt, Wolf B. Frommer, Masayoshi Nakamura
2023.9
SWEET13 transport of sucrose, but not gibberellin, restores male fertility in <i>Arabidopsis sweet13;14</i>.
Isoda R, Palmai Z, Yoshinari A, Chen LQ, Tama F, Frommer WB, Nakamura M
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America Vol. 119 ( 42 ) page: e2207558119 2022.10
The manifold actions of signaling peptides on subcellular dynamics of a receptor specify stomatal cell fate. Reviewed International journal
Xingyun Qi, Akira Yoshinari, Pengfei Bai, Michal Maes, Scott M Zeng, Keiko U Torii
eLife Vol. 9 page: 1 - 29 2020.8
Analysis of Endocytosis and Intracellular Trafficking of Boric Acid/Borate Transport Proteins in Arabidopsis. Reviewed International journal
Akira Yoshinari, Junpei Takano
Methods in molecular biology (Clifton, N.J.) Vol. 2177 page: 1 - 13 2020
Marcel P. Beier, Mitsuhiro Obara, Akiko Taniai, Yuki Sawa, Jin Ishizawa, Haruki Yoshida, Narumi Tomita, Tsuyoshi Yamanaka, Yawara Ishizuka, Syuko Kudo, Akira Yoshinari, Shiho Takeuchi, Soichi Kojima, Tomoyuki Yamaya, Toshihiko Hayakawa
Plant Journal Vol. 93 ( 6 ) page: 992 - 1006 2018.3
Plant Aquaporin Trafficking
Takano J, Yoshinari A, Luu DT( Role: Joint author)
2017
The adaptor protein complex AP-4 plays a role in vacuolar targeting of a borate transporter BOR1.
HOSOKAWA Takuya, YOSHINARI Akira, YOSHINARI Akira, KUNIEDA Tadashi, KUNIEDA Tadashi, SHIMADA Tomoo, HARA-NISHIMURA Ikuko, TAKANO Junpei
日本植物生理学会年会(Web) Vol. 60th 2019
The role of adaptor protein complex 4 (AP-4) in vacuolar targeting of a borate transporter AtBOR1
HOSOKAWA Takuya, YOSHINARI Akira, KUNIEDA Tadashi, KUNIEDA Tadashi, SHIMADA Tomoo, HARA-NISHIMURA Ikuko, TAKANO Junpei
日本植物生理学会年会(Web) Vol. 59th 2018
Elucidation of molecular mechanism underlying inward/outward lateral cell polarity in plants Invited
2024.1.23
植物の細胞極性を制御する分子基盤の解明
2022.10 - 2026.3
さきがけ「植物分子の機能と制御」領域
Clarification of cell polarization mechanism in plants
Grant number:1199518 2022.10 - 2026.3
JST PRESTO
Authorship:Principal investigator
Mechanisms for boron sensing by borate transceptors
Grant number:26712007 2014.4 - 2018.3
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
TAKANO Junpei, YOSHINARI Akira, WANG Sheliang
Plants sense mineral concentrations in soils or tissues and regulate membrane transport proteins to response to environmental changes. Boron is an essential element but is toxic when accumulated at high levels. Arabidopsis BOR1 is an borate exporter at the plasma membrane and responsible for boron transport toward root stele. BOR1 is transferred from the plasma membrane to the vacuole for degradation upon high-B supply to avoid boron toxicity. Our results in this study suggested that BOR1 functions as a borate/boric acid transceptor (transporter and receptor) regulating own accumulation in the plasma membrane to maintain boron homeostasis.
受容体様キナーゼの極性スイッチの分子機構と生理学的意義の解明
Grant number:22K15139 2022.4 - 2027.3
科学研究費助成事業 若手研究
吉成 晃
Authorship:Principal investigator
Grant amount:\4550000 ( Direct Cost: \3500000 、 Indirect Cost:\1050000 )
植物細胞では、様々な受容体や輸送体タンパク質が特定の細胞膜ドメインに局在することで、形態形成やシグナリング、方向性をもった物質輸送が行われている。本研究では、シロイヌナズナのロイシンリッチリピート受容体様キナーゼ (LRR-RLK)のうち、極性局在性の受容体様キナーゼを多く包含する「VIIサブファミリー」に着目し、申請者が発見したDUAL POLAR KINASE (DPK) の「極性スイッチ」機構の解明を軸として、極性スイッチの普遍的分子機構とその生理学的意義を明らかにするとともに、植物進化の過程でどのように極性スイッチが生まれ多様化したのかを解明する。
Grant number:20J01129 2020.4 - 2023.3
日本学術振興会 科学研究費助成事業 特別研究員奨励費 特別研究員奨励費
吉成 晃
Authorship:Other
植物細胞において、「内側/外側の細胞極性」を決定する根本的な要素は全く分かっていない。本研究では、合成小分子および環状ペプチドライブラリーを用いたケミカルジェネティクスおよび分泌性ペプチド遺伝子の異所発現系によって「内側/外側の細胞極性」を決定するモルフォゲンと下流の遺伝子群を一挙に同定する。
細胞極性の形成は多細胞生物の発生、生育、そして環境応答に必須であり、植物においても様々な極性軸に基づく細胞極性が存在することが知られている。しかしながら、細胞極性を制御する分子機構については不明な点が多い。この理由として、細胞極性の形成が胚発生において重要なプロセスであること、遺伝子重複による変異体獲得の困難さ等が挙げられる。本研究では、ケミカルジェネティクスによって、変異体スクリーニングでは獲得できなかった細胞極性を司る遺伝子群を同定し、植物において細胞極性を形成し維持するメカニズムを明らかにするものである。
現在までに、約7,300種類(目標の18.3%)の小分子化合物のスクリーニングを終えており、BOR1やNIP5;1の極性局在パターンを変調するヒット化合物として2種類の分子を同定している。これらの分子については、標的タンパク質を同定するための実験を行っている。
また、細胞層特異的な極性局在パターンを示すユニークな受容体様キナーゼを新たに発見し、この受容体様キナーゼの極性局在を制御する分子機構についての解析も始めた。この受容体様キナーゼの一部のアミノ酸配列を削った変異体を複数種類作製し、これらの細胞内局在を解析した結果、キナーゼドメイン近傍のドメインが内皮細胞層特異的な中心柱に向かった極性局在パターンに重要であることがわかった。質量分析によってこのドメイン内の翻訳後修飾を網羅的に解析したところ、リジン残基のユビキチン化とセリン残基のリン酸化が検出された。現在、これらの翻訳後修飾が、細胞層特異的な極性パターンのスイッチとして機能していると仮説を立てて検証を行っている。
BOR1-GFPを細胞極性マーカーとして、細胞極性を変調する化合物をスクリーニングしている。現在までに約7,300種類の小分子化合物のスクリーニングを終えており、BOR1-GFPの極性パターンを変調する化合物を2種類獲得している。また、細胞極性マーカーとなりうる機能未知の受容体様キナーゼを同定した。この受容体様キナーゼは、細胞層特異的な極性局在パターンを示すことから、植物細胞における膜タンパク質の「極性スイッチ」機構のモデルとしても用いることができる。現在までに、この受容体様キナーゼの極性パターンに重要なドメインを同定し、このドメイン内の翻訳後修飾を、質量分析によって同定している。
今後、現在進めている化合物スクリーニングを継続するととともに、ヒット化合物の標的タンパク質を同定する。また、新たに発見した受容体様キナーゼの極性パターンを制御する仕組みと生理的機能を明らかにするため、アミノ酸置換変異の導入、相互作用因子の同定、変異体の獲得を行う。また、受容体様キナーゼの部分配列(ドメイン)が極性パターンに関わっていることから、このドメインがタンパク質の動態にどのような影響を与えるのかを、コンピュータシミュレーションによって明らかにする。
Grant number:19K16164 2019.4 - 2022.3
日本学術振興会 科学研究費助成事業 若手研究 若手研究
吉成 晃
Authorship:Principal investigator
Grant amount:\4160000 ( Direct Cost: \3200000 、 Indirect Cost:\960000 )
近年、植物の細胞間情報伝達メカニズムとして「膜電位の変化」が注目されている。特に傷害に伴う膜電位の変化は傷害を受けた部位から離れた部位まで伝達され、組織・器官間の高速・長距離シグナル伝達機構として機能することが示されている。また、膜輸送タンパク質を介した物質輸送には、プロトン勾配や膜電位が密接に関わっていることから、膜電位の大小や局在が細胞毎に多様化している可能性がある。本研究では、植物の膜電位を可視化する新規の蛍光プローブを作製し、定量的なイメージングによって植物の膜電位シグナリング機構を理解する。
近年、植物の細胞間情報伝達メカニズムとして「膜電位の変化」が注目されている。特に傷害に伴う膜電位の変化は傷害を受けた部位から離れた部位まで伝達され、組織・器官間の高速・長距離シグナル伝達機構として機能することが示されている。また、膜輸送タンパク質を介した物質輸送には、プロトン勾配や膜電位が密接に関わっていることから、膜電位の大小や局在が細胞毎に多様化している可能性がある。
本研究では、(1) 植物の膜電位変化を可視化する新規の蛍光タンパク質膜電位プローブ (Plant-GEVI) の開発、(2) Plant-GEVIを用いて、個体・細胞レベルでの膜電位イメージング解析、(3) Plant-GEVIを用いた根の膜電位マップの作製を通して、植物の膜電位制御と膜電位を介した長距離膜電位シグナリング機構を理解する。
これまでに、FlicR1、Mermaid2といった既存のGEVIが、植物の細胞膜に局在することを確かめている。さらに、FlicR1のVoltage sensing domain (VSD)にアミノ酸置換変異を導入することで、反応可能な膜電位の値を、植物の膜電位域に近づけることに成功している。現在、変異型FlicR1およびMermaid2を植物の根や孔辺細胞に発現させ、これらの膜電位変化に対する応答を調べている。一方、ASAP3と呼ばれるGEVIを植物に導入したところ、ASAP3は小胞体にスタックしてしまうことがわかった。
孔辺細胞におけるイメージングを行っているが、観察中に組織が動いてしまうという問題がある。医療用接着剤による組織のカバーグラスへの固定を検討している。また、ASAP3に小胞体からの分泌を促すと期待できるSTP1C末端領域や、ゴルジ体以降シグナルを導入したものの、植物細胞においてASAP3を細胞膜に局在させることはできなかった。FlicR1のcpmApple部位にGO-Matryoshkaを導入し、FlicR1をratiometric GEVIに改変する実験を行っており、膜電位に応答して蛍光量が変化するプロトタイプが複数得られているものの、未だに蛍光変化のレベルが小さく、実用化には程遠い。
現在のところ、膜電位の反応域を改変した変異型FlicR1およびMermaid2が、最も期待できるGEVIである。今後は、これらを発現する形質転換体を用いた詳細なイメージング解析を中心に行う。また、FlicR1をratiometric GEVIに改変するために、るVSDとGO-Matryoshka部位の間のリンカーのスクリーニングを継続する。
Mechanical manipulation and in vitro reconstitution of microtubule severing
Grant number:18KK0195 2018.10 - 2022.3
Grants-in-Aid for Scientific Research Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
Authorship:Coinvestigator(s)
微小管の力学的特性計測と再構成系による微小管切断装置の階層的理解
2018 - 2021
日本学術振興会 2018年度 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))
中村 匡良
Grant type:Competitive
第101回 名大カフェ「根っこの科学 〜植物の栄養素獲得をめぐるアンダーグラウンドな世界〜」
Role(s):Appearance
名古屋大学 学術研究・産学官連携推進本部 2024.3