分子生命制御研究チーム

食糧生産量の増加は、社会を持続させる上で喫緊の課題であるが、気候変動など様々な要因がその妨げとなっています。我々の研究チームは、この課題の解決に化学と生物学の両面から挑んでいます。論理的な分子設計や化合物ライブラリーからの探索により、植物の生理機能を制御する新たな分子を創生します。このような分子を用いて、安定的な食糧生産の鍵となる遺伝子を解明し、食糧生産の様々な場面で最適な植物の成長制御法を提供します。こうした分野横断型の研究を進めることで、既存の手法では見つからなかった地球規模の課題に対する解決の糸口を探るとともに、新たな研究分野の開拓を目指しています。

THEME 01

化合物を用いた植物の生殖制御

化合物による生殖・開花制御で、交配に伴う時間的制約を軽減し、育種と基礎研究を加速します。

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THEME 02

植物ホルモンシグナルの精密制御

Bump-Hole法（凸凹法）で受容体構造とリガンド設計を組み合わせ、ホルモン作用を受容体レベルで制御する新技術を開発します。

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THEME 03

葉緑体が取り壊される仕組みの解明と制御

葉緑体分解の仕組みを解明し、分解の人為的調節による作物の収量・品質改善につなげます。

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― OUR MISSION

化学的アプローチで植物シグナルを解明し、制御へつなげる

論理的な分子設計や化合物ライブラリーからの探索により、生命現象を制御する新たな分子を創生します。こうした分子を用いて、生命の動作機構を解明するとともに、食糧問題や環境問題といった地球規模の課題解決への貢献を目指します。

1. 人工分子による
植物ホルモンシグナルの精密制御

植物の成長や環境応答を支えるホルモンシグナル — オーキシン、ストリゴラクトン、ジベレリン、サイトカイニン、ブラシノステロイドなど — を、合成分子で自在に操ることを目指しています。受容体の立体構造に基づいて設計した「人工リガンド・人工受容体ペア」によって、内在のシグナルを乗っ取り、狙った時に狙った場所で、狙ったホルモン応答だけを引き起こす。そんな精密制御を可能にする分子基盤を構築しています。

2. ケミカルツールによる
植物の生命現象の理解と制御

植物の中で何が起きているのかを「見る・測る・動かす」ための化学ツールを独自に開発しています。ホルモン受容体に結合する蛍光プローブ、タンパク質間相互作用を定量するアッセイ系、細胞内オルガネラを可視化する色素群などを設計・合成し、それらを駆使してシグナル伝達、オートファジーによる細胞内品質管理、細胞運命の制御といった現象の機構を解明します。さらに、得られた理解をもとに、人為的に現象を制御する分子へと発展させていきます。

3. フィールドをめざした
植物ケミカルバイオロジー

実験室で生まれた分子と知見を、実際の農業現場で役立つ技術へと届けることが、私たちの最終的なゴールです。アフリカの食料生産を脅かす寄生植物ストライガの選択的防除剤、迅速な育種を可能にする化合物、作物の品質を診断するツール — そうした「フィールドで効く分子」の創出を通じて、化学の力で持続可能な食料生産に貢献することを目指しています。

― FEATURED PUBLICATION

論文

Microautophagy: current understanding of its molecular mechanisms and functions

Yasuyoshi Sakai, Christian Behrends, Jayanta Debnath, Masanori Izumi, Andreas Jenny,Maurizio Molinari, Shuhei Nakamura, Masahide Oku, Marisa S. Otegui, Laura Santambrogio, Han-Ming Shen, Tomohiko Taguchi, Michael Thumm,Takashi Ushimaru, Zhiping Xie, Ana Maria Cuervo and Fulvio Reggiori