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公益財団法人 サントリー生命科学財団




分子動態グループ

構成員

部長(兼G長)・主席研究員山垣 亮
研究員渡辺 健宏
 研究員 菅原 孝太郎
 協力研究員    北尾 和紀

※構成員名をクリックでプロフィール(PDF)をご覧いただけます。

研究概要

これまでの生命科学では、科学的分析手段の限界から生命現象を担う種々の生体分子が、「いつ」「どこで」「どのように」振舞うことで生命が維持されているのか?を明らかにする事は困難でした。近年、生体分子の質量分析法が飛躍的に発展したことで、ペプチドや糖鎖、様々な二次代謝物を極微量かつ網羅的に検出できる可能性が出てきています。我々は植物中の二次代謝物の時空間的変化を追跡することで、植物の生理現象をより詳細に明らかにできると考えています。そのために質量分析など最先端有機機器分析を駆使して極微量の二次代謝物の時空間的動態を解析する研究を行っています。

花の生長や色を制御する分子
植物の「花」は美しい色や模様を持つものもあり、ハチなどの受粉を促す昆虫を惹きつけるとも考えられていますが、子孫を伝えるために重要な働きをする器官の一部です。強い日光の光から遺伝子を守る必要から光を吸収するフラボノイドと呼ばれる有機化合物も含まれています。私たちは花弁に含まれるフラボノイド類に注目して花の色や生長との関係を研究しています。

ビオラ
ビオラ(三色スミレの一種)

私たちは「どのような」フラボノイド類が花弁の「いつ」「どこで」「どのように」振舞うのか?を質量分析によって追跡しています。これまでの生化学的な手法では花弁を破砕抽出してフラボノイドを分析するので、位置情報は失われていました。我々は花弁を破壊せずにそのまま用いて花弁の「どこに」化合物が存在するのかをMSイメージング*を使って明らかにしています。フラボノイドと花の色との関係や、花の生長に伴って分子の分布が時間的にどのように変化するのかを解析することで、植物におけるフラボノイドの生理的な役割を明らかにしようとしています。

*MSイメージング:
生体組織切片に数十マイクロメートル径のレーザーを直接照射し、その位置に存在する化合物を質量分析することで、どんな化合物が「いつ」、「何処に」存在するのかを可視化してくれる手法。

フラボノイド類のMSイメージング
フラボノイド類のMSイメージング



=生きた花弁に含まれる分子を観測する: 一細胞MS分析の可能性=
植物が生きたまま花弁の分析をできれば、植物が成長するに従い、どのようなフラボノイドがどこに現れるのか?が分かります。たくさんの細胞の内、一つの細胞だけを壊して分析することで、植物を生きたまま研究することが可能になると思っています。


一細胞質量分析

一細胞質量分析によって生きた植物を研究対象とすることができる

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研究成果

【原著論文】

<2014>
1. Yamagaki, T., Watanabe, T., Tanaka, M., Sugahara, K.,
“Laser-induced hydrogen radical removal in MALDI-MS allows for the differentiation of flavonoid monoglycoside isomers”
J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2014, 25, 88-94. [PMC Free full text]

2. Yamagaki, T., Sugahara,K.,, Watanabe, T.,
“Amino and acetamide functional group effects on the ionization and fragmentation of sugar chains in positive-ion mass spectrometry”
J. Am. Soc. Mass Spectrom. . 2014,
25, 95-103. [PMC Free full text]
<2012>
1. Yamagaki, T., Watanabe, T.
“Hydrogen Radical Removal Causes Complex Overlapping Isotope Patterns of Aromatic Carboxylic Acids in Negative-ion Matrix-assisted Laser Desorption/Ionization Mass Spectrometry”
Mass Spectrom. 2012, 1, A0005. [Publisher]
2. Yoshinaka-Niitsu A., Yamagaki T., Harada M., Tachibana K.
“Solution NMR analysis of the binding mechanism of DIVS6 model peptides of voltage-gated sodium channels and the lipid soluble alkaloid veratridine.” Bioorg. Med. Chem.
2012
, 20, 2796-2802. [PubMed]
3. Bahadadi, E.S.; Sharifi, M.; Behmanesh, M.; Safaie, N.; Murata, J.; Araki, R.; Yamagaki, T.; Satake, H.,
“Time-cource changes in fungal elicitors-induced lignan synthesis and expression of the relevant genes in cell cultures of Linum album”
J. Plant Physiol. 2012, 169, 487-491. [PubMed]
<2011>
1. Bahadadi, E.S.; Sharifi, M.; Safaie, N.; Murata, J.; Yamagaki, T.; Satake, H.,
“Increased lignan biosynthesis in the suspension cultures of Linum album by fungal extracts.”
Plant Biotechnol. Rep. 2011, 5,367-3732.
<2010>
1. Namba, K.; Kobayashi, K.; Murata, Y.; Hirakawa, H.; Yamagaki, T.; Iwashita, T.; Nishizawa, M.; Kusumoto, S.; Tanino, K.,
“Mugineic acid derivatives as molecular probes for the mechanistic elucidation of iron acquisition in barley.”
Angew Chem Int Ed Engl. 2010, 726-735. [PubMed]
<2009>
1. Yamagaki, T., Sato, A.
“Peak width-mass correlation in CID MS/MS of isomeric oligosaccharides using traveling-wave ion mobility mass spectrometry.”
J. Mass Spectrom. 2009, 44, 1509-1517. [PubMed]
2. Yamagaki, T., Sato, A.
“Isomeric oligosaccharides analyses using negative-ion electrospray ionization ion mobility spectrometry combined with collision-induced dissociation MS/MS.”
Anal. Sci. 2009, 25, 985-988. [PubMed]
3. Jung, K.H.; Ono, E.; Morimoto, K.; Yamagaki, T.; Okazawa, A.; Kobayashi, A. Satake, H.
“Metabolic engineering of lignan biosynthesis in forsythia Cell Culture.”
Plant Cell Physiol, 2009, 50, 2200-2209. [PubMed]
4. Washida, K., Yamagaki, T., Iwashita, T., Nomoto, K.
“Two new galloylated monoterpene glycosides, 4-O-galloylalbiflorin and 4'-O-galloylpaeoniflorin, from the roots of Paeonia lactiflora (Paeoniae radix) grown and processed in Nara Prefecture, Japan.”
Chem. Pharm. Bull. 2009, 57, 1150-1152. [PubMed]

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