RIKEN Center for Sustainable Resource Science Annual Report 2020

Contributing to a sustainable society

理化学研究所

環境資源科学研究センター

RIKEN Center for Sustainable Resource Science〒230-0045

神奈川県横浜市鶴見区末広町 1 丁目 7番 22号

1-7- 22 Suehiro-cho, Tsurumi-ku, Yokohama, Kanagawa 230-0045 Japan
Email : csrs@riken.jp
Copyright © RIKEN. Printed in Japan.
RIKEN 2021-037

RIKEN CSRS

Annual Report 2020

目次 Contents
センター長挨拶 ・
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・3

代謝システム研究チーム ・
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・ 58

Message from Director

Metabolic Systems Research Team

特別対談・
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環境代謝分析研究チーム ・
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Special Interview

Environmental Metabolic Analysis Research Teamセンター紹介／研究体制 ・
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天然物生合成研究ユニット ・
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About CSRS / Research Structure

Natural Product Biosynthesis Research Unit

フラッグシッププロジェクト／部門

先進触媒機能エンジニアリング / Innovative Catalysts
先進機能触媒研究グループ ・
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Flagship Projects / Divisions

革新的植物バイオ・
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Advanced Catalysis Research Group

Innovative Plant Biotechnology

触媒・融合研究グループ ・
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代謝ゲノムエンジニアリング・
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Catalysis and Integrated Research Group

環境負荷の少ない「モノづくり」
を理念に「課題解決型」
研究で、持続的社会の実現に貢献します
環境資源科学研究センターは2013年の設立以来、植物科学、
ケミカルバイオ
ロジー、触媒化学の異分野融合によって持続的な社会の実現に向け、先導的な役割を果たしてきました。2015年に国連で採択された「持続可能な開発目標

Metabolic Genome Engineering

機能有機合成化学研究チーム ・
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（SDGs）」
および温室効果ガス排出ゼロを目指す「パリ協定」
を指標とし、5つのフ先進触媒機能エンジニアリング・
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Advanced Organic Synthesis Research Team

Innovative Catalysts

グリーンナノ触媒研究チーム・
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ラッグシッププロジェクト「革新的植物バイオ」「代謝ゲノムエンジニアリング」「先

新機能性ポリマー ・
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Green Nanocatalysis Research Team

Leading-edge Polymers

生体機能触媒研究チーム ・
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先端技術プラットフォーム ・
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Biofunctional Catalyst Research Team

Advanced Research and Technology Platforms

新機能性ポリマー / Leading-edge Polymers
バイオプラスチック研究チーム・
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創薬・医療技術基盤連携部門 ・
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Drug Discovery Platforms Cooperation Division

理研 - マックスプランク連携研究部門 ・
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RIKEN-Max Planck Joint Research Division for Systems Chemical Biology

国際連携／国内連携／連携大学院 ・
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International / Domestic Collaborations / Cooperative Graduate Schools

産業連携／理研所内連携 ・
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Industrial / RIKEN Internal Collaborations

プレスリリースハイライト ・
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Press Release Highlights

プレスリリース・
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Press Releases

受賞・
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Awards

ニュース＆イベント／ CSRS 大学院生教育プログラム・
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News & Events / CSRS Graduate Student Training Program

研究室紹介
Laboratories

Bioplastic Research Team

植物ゲノム発現研究チーム ・
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Plant Genomic Network Research Team

細胞機能研究チーム・
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Cell Function Research Team

植物共生研究チーム・
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Plant Symbiosis Research Team

バイオ生産情報研究チーム ・
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Bioproductivity Informatics Research Team

適応制御研究ユニット ・
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Chemical Biology Research Group

分子リガンド標的研究チーム・
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Molecular Ligand Target Research Team

分子生命制御研究チーム ・
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Molecular Bioregulation Research Team

メタボローム情報研究チーム・
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Metabolome Informatics Research Team

分子構造解析ユニット ・
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斉藤 和季

Contributing to a sustainable society
through research oriented towards“problem-solving” based on the concept ofdeveloping manufacturing methods
with reduced environmental impact

Molecular Structure Characterization Unit

生命分子解析ユニット ・
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質量分析・顕微鏡解析ユニット・
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化合物リソース開発研究ユニット ・
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Since its establishment in 2013, RIKEN Center for Sustainable Resource
Science (CSRS) has been a leader in creating a sustainable society throughinterdisciplinary integration of plant science, chemical biology, and catalytic
chemistry. Using as guides the Sustainable Development Goals (SDGs)

Chemical Resource Development Research Unit

adopted by the United Nations in 2015 and the Paris Agreement on achieving

創薬・医療技術基盤連携部門/Drug Discovery Platforms Cooperation Division
創薬ケミカルバンク基盤ユニット ・
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zero greenhouse gas emissions, we are promoting five flagship projects;

Drug Discovery Chemical Bank Unit

創薬シード化合物探索基盤ユニット ・
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Drug Discovery Seed Compounds Exploratory Unit

創薬化学基盤ユニット ・
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“Innovative

Plant

Biotechnology”,“Metabolic

GenomeEngineering”,“Innovative Catalysts”, “Leading-edge Polymers”, and “Advanced Research
and Technology Platforms”.
The goal of the CSRS is to create a future world where people can live

Drug Discovery Chemistry Platform Unit

healthy and prosperous lives by carrying out “problem-solving” research and国際連携
理研 - マックスプランク連携研究部門 /RIKEN-Max Planck Joint Research Division for Systems Chemical Biology
バイオプローブ研究グループ ・
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contributing to a sustainable society based on the concept of developing

Bioprobe Research Group

ストレス適応研究ユニット ・
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バイオプローブ応用研究ユニット・
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Stress Adaptation Research Unit

Bioprobe Application Research Unit

環境応答研究ユニット ・
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理研 -KRIBB 連携研究ユニット ・
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代謝ゲノムエンジニアリング / Metabolic Genome Engineering
細胞生産研究チーム・
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センター長

ケミカルバイオロジー研究グループ ・
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Dormancy and Adaptation Research Unit

Environmental Response Research Unitの未来をリードしていきます。

Chemical Genomics Research Group

Mass Spectrometry and Microscopy Unit

Plant Immunity Research Group

社会の実現に貢献することで、人類が健康で豊かな生活を送ることのできる地球

先端技術プラットフォーム / Advanced Research and Technology Platforms
ケミカルゲノミクス研究グループ ・
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・ 78

Synthetic Genomics Research Group
Gene Discovery Research Group

環境負荷の少ない「モノづくり」
を理念に「課題解決型」研究を推進し、持続的Biomacromolecules Research Team

Biomolecular Characterization Unit

植物免疫研究グループ ・
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・ 38

を掲げています。

バイオ高分子研究チーム ・
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・ 76

革新的植物バイオ / Innovative Plant Biotechnology
合成ゲノミクス研究グループ・
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機能開発研究グループ ・
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進触媒機能エンジニアリング」「新機能性ポリマー」「先端技術プラットフォーム」

manufacturing methods with reduced environmental impact.
Kazuki SAITO
Director, CSRSRIKEN-KRIBB Joint Research Unit

2021 年度 組織図・
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FY 2021 Organization

Cell Factory Research Team

SDGs への貢献に向けた研究活動に関する寄附金について ・
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統合メタボロミクス研究グループ ・
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・ 56

Donation to support RIKEN CSRS activities for SDGs

Metabolomics Research Group
02

03

特別対談 ーコロナ禍における研究活動とCSRSへの期待ー
Special interview with Executive Director Dr. Harayama

コロナ禍での研究活動の変容
斉藤

2020年4月にセンター長に就任して以来、コロナ禍における新しい研究スタイルの確立が強く求められてきました。研究も以上にケアをしなければいけませんね。

少なくなり、情報交換や細かなニュアンスのやりとりには難しさ

斉藤を感じます。

原山 優子

ければならないのが、組織に慣れていない方への対応です。
いつ

室での実験は困難を伴いましたが、Webで効率的なミーティン

グやセミナーができるといった利点もありました。一方で雑談が理事／Executive Director

理解するのには苦労しました。
そこで個別にミーティングをセットして密な議論ができる場をつくるよう心掛けています。
気をつけな

原山

私も同じ時期に新たに理事としてスタートしたわけですが、フォーマルなオンライン会議のみで組織やメンバーの仕事を

その点はやはり個別の対応が必要だと感じます。総合的には、
むしろポジティブな面を積極的に捉えていく必要があるかと思います。
今までできたはずなのにやれなかったことが新しく始

まり、それが新しい規範、
ニューノルムになっていくということであCSRSセンター長／Director, CSRS

ろうと思います。

斉藤 和季

Yuko HARAYAMA

人文社会系との連携で実現するSDGs

Kazuki SAITO

原山

私が第5期科学技術基本計画を作るために内閣府にいた2015年は、ちょうど国連でSDGsの議論が盛り上がってきた
時と重なります。
そもそもなぜ我々が研究開発をして技術を生み出していくのか。
その根源のところで最終的には人が恩恵を得て、新センター長に就任してからの一つの目標に、環境資源

さらに地球そのものにもプラスの効果を生み出すという意味です。
それはとりもなおさずSDGsの実現と表裏一体にあるものでまた第5期にはSociety5.0という言葉を埋め込みました。
サイ斉藤

科学（Sustainable Resource Science）分野の確立がありま

含めたかったのがウェル・ビーイングでした。

す。私はSDGsを人間性と、その大前提である地球の持続性に関

バーフィジカルシステムを目指すのがSociety5.0と解釈される

する普遍的な問題と捉えており、今後、科学技術は自然科学だけではなくて、人文社会科学を含めてということになっていくと思います。

2021年4月から第6期の科学技術・イノベーション基本計画

が始まりますが、そこにも我が国が目指すべき社会として、国民「一人ひとりの多様な幸せ（well-being）
が実現できる社会」とあり、
ウェル・ビーイングが非常に重要なポイントになります。生物学、特に植物科学とケミストリーは、
そのサイエンスの本質からして最もこの問題に直接的に貢献できるとずっと考えてきました。

今後はSDGsの目標に向かってさらに具体的に進めることになります。2021年度以降、特に若手のセンター長補佐のような方を私の近くに集めて短い期間でタスクフォースを形成し、169の細かなターゲット一つひとつについてCSRSとして何が貢献できるか考えていきたいです。

もう一点は、人文社会系の研究者と議論しながら、私たちの研究を加速できるようなメカニズムをつくりたいと思っています。理研の未来戦略室とも合同で将来にわたる重要な議論を進めていきたいと考えていますが、原山理事はSDGsの担当でもあります

し、人文社会系との橋渡しのところではおそらく重要な役割を担われるでしょう。
04

こともありますが、一番の軸は技術のための技術ではなく、人のための技術であるという点です。
この場合の“人”はサステイナビ

斉藤

確かに接点が最もアクティブなところになると思います。

今まで考えていたのは植物科学と触媒化学、あるいはケミカルバ

イオロジーとの接点です。
しかし、さらに一歩進めて、SDGsを実現するために今まで想定していなかった人たちとの接点を求め、次世代を担うメンバーには積極的に関わっていってほしいと考えているところです。私たちの科学技術とイノベーションを人間性の実現のためにどのように推進するのか。そのために人文社

会系の人と連携し関係性を構築していくことはチャレンジングだからこそ、今後非常に重要な領域になると思います。

リティを考えた行動をするのが前提で、まさにSDGsコンパティ

が、
ここ数年はSDGsが浸透すればするほど何のために行動するのかを忘れがちになっている印象を受けます。

現在、理研の中で研究開発と直結したかたちでSDGsを公式な目標としているのはCSRSのみですね。
センターが持つSDGsと親和性が高い自然環境、地球環境に近いリソースを将来にわたって持続可能なものにしていくためには、
やはり社会的なシス
テムとして盛り込む必要があります。
そういう意味で先ほどセン

ター長がおっしゃったように、
自然科学分野からさらに相手を広げ、さまざまな考え方をぶつけ合いながら一緒に行動できるようお手伝いできればと思います。

チャレンジングで面白いことは、さまざまな分野の接点から始まります。
ネクサスという表現をよく使うのですが、接点をうまく理研、ＣＳＲＳにおける
ダイバーシティの推進斉藤

原山理事は理研においてダイバーシティの推進も担当していらっしゃいます。第6期の科学技術・イノベーション基本計画のドラフトでは、大学教員のうち、教授等（学長、副学長、教授）に占める女性割合を2019年度の17.2％から、早期に20％、女性のＰＩについては、
こうして各種の重要な会議でも、同様に女性の登用が叫ばれているため、負担が集中してしまいがちになる傾向もあります。女性の管理職を増やす努力は、研究者の絶

対数も少ないため容易ではありませんが、今後「加藤セチプログ

ラム 理研白眉制度」などを活用して取り組んでいきたいと考えています。

理研として設定した数値目標には女性比率と表現されてと幅広いものです。
男女の違いが一つのファクターであることは確かですが、
それだけではないということを認識しないとズレが生じるかもしれません。
日本の場合は培われてきた役割分担の重荷がありますし、公募しようにも分野によってはそもそも女性でPh.D.まで進んだ人が少ないという現状があります。
だからまだまだ努力しないことには状況は変わらないというのが私の認識です。同時に数を増やすことももちろん必要ですが、リーダーシップとは何かというこ

2025年までに23％という目標を具体的に設定しています。

とから見直さないと、この問題はなかなか解決しづらいのではな

副PIも含めて指導的な立場にある女性は約18％。研究系の非サポートをしていますが、さらに何が必要なのか当事者の声を伺

CSRSの現状を少し整理してデータを取ってみたところ、PI、

管理職、
いわゆる研究員の方はちょうど同じく18％になります。

さらに技術系も含めると女性割合はもっと増えてきます。

わけではなく入れ子になっていますから、面白いことはやはりそ

性スピーカー30％を目標に掲げ選定もいたしました。
その結果、れらの接点で起こる可能性があります。

用しなければ達成は難しいと感じます。

いますが、SDGsのロジックで考えたときのダイバーシティはもっ耕すことがこれから面白いことをしたいと思っている人にとって最適な方法だと思います。SDGsの17の目標はばらばらにある

ますが、何とか約30％をクリアしています。
とは言え意識して登原山

ブルにつくったつもりでした。背景には、人と地球が一体でサステイナブルである方向に向かうべきだとの考えがあるわけです

カーが2人とも男性なので、それを含めると28％に落ちてしまい

実は2021年の5月に企画している国際シンポジウムでは、女セッションスピーカー12名のうち4名が女性、
キーノートスピー

いでしょうか。理研は女性に対して家庭との両立のために手厚いいたいと思っています。
斉藤

女性からの要望を丁寧に汲み上げる必要がありますね。

リーダーは男性が多いため、男性の考えで物事が決まってしまう
傾向については、注意深い対応が必要です。
05

社会に貢献する研究のために理研の応援団づくりを
斉藤 原山理事は理研を代表して、2020年10月9日に開かれた「RD20（クリーンエネルギー技術に関するG20各国の国立研究所等のリーダーによる国際会議）」に参加されました。
また「理研と未来を創る会」
を通じた産業界の連携という動きもありました。

斉藤

募集特定寄附金については、おっしゃるように未来に対して豊かな夢を見られるサイエンスを進めていくために一緒に走る
仲間を募るという意味合いでも進めていきたいと思います。

若手研究者育成プログラム
への取り組みカーボンニュートラルに向けた革新的な技術開発について政府

斉藤

ではSDGsの貢献に向けた環境資源科学研究や若手研究者育成

リトリートを開催しました。
その中で発表された21提案を基にしによる2兆円規模の基金も用意されているようです。
また、CSRSを支援する募集特定寄附金が2021年1月にスタートしました。
資金の多様性という点から、税金というパブリックマネー、
企業と最後に、私たちにとって重要な役割である若手研究者の育成についてですが、
2020年11月にはオンラインで若手中心のた研究課題を募集し、若手研究者を支援する「CSRS次世代飛躍研究プログラム」をつくる予定です。次世代のメンバーによるプの共同研究によるプライベートマネー、
それから慈善的な寄付金

ロジェクト提案の試みとそのフィージビリティ・スタディという意

第4期中長期計画が終了する2025年の3月まで募集する予定でところです。

による3つのセクターで構成するのが理想的です。
この寄附金はす。
このあたりについて原山理事のお考えをお聞かせください。
原山

RD20は経産省系の研究所がリーダーシップをとっているのですが、理研が発表の機会を持ち、経済とは別の視点からエネルギーについて世界に発信し、CSRSのミッションである

味合いもあり、今後の若手育成の一つの柱にしたいと思っている
もう一つ、白須賢副センター長が中心になって2020年からスタートしたCSRSの大学院生教育プログラムは2021年度以降も続ける予定です。

原山 大学を超えた形での研究、教育プログラムはすごく大事だ“Sustainable Resource Science”を強調できたことはとてもと思うので、
ぜひ成功させていただきたいです。
若手研究者たちがらず、社会に対して実質的に貢献したい気持ちがあり、政府の方があり、私もアドバイザリーボードに入っているのですが彼らから良かったと思っています。
その際、新たな分野をつくることに留ま

自分たちの声を発信するGlobal Young Academyという組織

針もありますが、
世界レベルの動きを見ながら具体的な技術をこは学ぶことの方が多いですね。若手には、失敗してもいいのでらも継続するとのことで、今後は皆さんの研究成果を発表しつつます。
エネルギーのある若手の活動をシニアがサポートすること

こから生み出していくとの姿勢も打ち出しました。
RD20はこれか
次のフェーズを展開していくことが大事です。

寄附金の話がありましたが、交付金で運営している特定国立持っているものを試す機会を提示してあげる方が成長すると感じ

若い研究者には企業との連携に限らず、中・高校生が興味を持つて貢献する義務があり、そのためにさまざまなステイクホルダー

りはないとよく言われるのですが、そうした問題意識を持ち活動ないと思っています。

その一つとして、研究に興味を持ってくださる理研ファミリーのような応援団のネットワークをつくることも大きなゴールになります。
センターはSDGsや地球環境に関してアピールできるものをたくさん持っていますし、
シンポジウムから子ども向けまで仕掛けいった、外との接点を持っていただきたいと思います。
そんなゆとする研究者に今日多くの機関・組織は注目し、共感します。
また私たちから、
そういうことをやってもいいんだよと伝えてあげることがすごく大事だと思います。

斉藤 それはセンターとしても私自身としても重要だと感じます。
理研であれ、他の研究機関であれ民間であれ、どこにいても社会はいろいろあると思います。
うまく組み合わせながら進めることにのためにどのように活かせるかを考えながら日々の業務や研究活

くちゃいけないのか」といった発想をインスパイアできるような仕

持続性という社会への接点が強く求められているところではない

よってセンターの研究者たちも刺激を受け、「こういう事も考えな掛けを作れたら楽しいし意味があるのではないでしょうか。

Promotion of diversity
in RIKEN CSRS

In fiscal 2020, we were strongly required to establish a

RIKEN has set up the percentage of women as the

new style of research for the COVID-19 pandemic. We

numerical target of diversity, while the meaning ofexperienced extra challenges to conduct experiments indiversity in light of the logic of the SDGs covers morelaboratories, while benefited from efficiency of Web

widely. The gender gap is one of the factors for sure, but

meetings and seminars. Meanwhile, opportunities toif we were not aware that there were more factors ashave in-person chats with colleagues have decreased,

well, misunderstandings may arise. We cannot solve thismaking it difficult to exchange information and/or

problem without reviewing what the “leadership” is from

communicate subtle nuance.

scratch.

In general, however, there may be many positive
aspects in these changes. Some of those things that we
could do but had not tried have get started, which may
become a new norm in the future.

動をしたいですし、特に本センターは、そうした人間性や地球のかと思っています。

Creating RIKEN’s cheering squads
to support researches
contributing to the society
Acceptance of solicited donations was started in January,
2021, which seeks to support for sustainable resource

ような流れをつくるために自分たちの研究について対話するとの方たちに理研に目を向けていただけるよう努力しなければなら

Changes in research activities
during COVID-19 pandemicにこそ意味があるのかもしれません。

研究開発法人としてありながらも、
グローバルな研究をしていくのが理研の立ち位置です。政府だけでなくさまざまな機関に対しResearch activities during COVID-19 pandemic
and expectation toward RIKEN CSRS

（2021年2月24日対談）

Realizing SDGs
in cooperation with specialists inhumanities and social sciences

science research and development of researchers to

One of our goals is to establish the field of sustainable

researches. As it takes responsibilities for not only thecontribute to the SDGs. While RIKEN is a national
research institute depending on operating support funds
from the Japanese government, it also conducts global

resource science. Obviously, this is closely linked to thegovernment but also many organizations, we must keep

realization of Sustainable Development Goals (SDGs).

making efforts to raise various stakeholders’ interest in

In the sixth Science, Technology and Innovation BasicRIKEN. One of those attempts, which is also one of ourPlan will launch in April, 2021, the society for which

big goals, is to create a network of cheering squads like

Japan should aim is described as “a society where a

RIKEN families whose members are interested invariety of well-beings of each individual can beresearches we conduct.

achieved”, which is highly significant for us as well. We
have been considering that biology, especially plantscience and chemistry, would contribute most to solve
this problem directly from a view point of science.

Efforts to provide programs
to develop young researchers

F u r t h e r, w e h o p e t o e s t a b l i s h a m e c h a n i s m t o

To develop young researchers, CSRS educational

accelerate our studies through discussion with

program for graduate students has started since fiscal

researchers in humanities and social sciences. We
would like members of the next generation to play activeroles in these efforts.

2020. In addition, CSRS Next Generation Acceleration
Research Program will be established in fiscal 2021, tosupport attempts to propose projects and conduct of theirfeasibility studies by the next generation members. We
hope these programs will become backbones ofdevelopment of young scientists in the future.
(Interview on February 24th, 2021)

06

07

センター紹介 About CSRS
基礎的研究から応用、
そしてイノベーションへ。
情報科学を活用し、地球規模の課題に貢献する
5つのフラッグシッププロジェクト
2015 年 国 連 総 会 で「持 続 可 能 な 開 発 目 標：The

国際連携
産業連携

International
Industry

Sustainable Development Goals (SDGs)」が採択され、2030 年までに達成すべき 17 の目標が設定されました。
これらの地球規模の課題を解決するためには、科学とイノ
ベーションの力が不可欠です。環境資源科学研究センター
では、これまで培ってきた研究の強みを活かし、SDGｓの
7 つの目標に視点を定めて、５つのフラッグシッププロジェ
クトを推進しています。植物科学、ケミカルバイオロジー、
触媒化学、バイオマス工学の異分野融合研究に加え、デー

大学連携
府省連携

タ科学や AI（人工知能）、ゲノム解析など最先端の技術をUniversities
Inter-Ministry

理研内の横断連携
CSRS異分野連携

CSRS
コア研究
研究基盤

CSRS
Core Research
Research
Platforms

RIKEN / CSRSInterdisciplinary
Research

取り入れ、革新的な成果を創出していきます。

From basic research toapplication and innovation:
Five flagship projects,
using information science,
providing solutions
to global issues
In 2015, the United Nations General Assembly adopted a
set of 17 SDGs to be achieved by 2030. The power ofscience and innovation is essential when addressingthese global issues. CSRS leverages its strength inresearch and promote five flagship projects focusing onseven goals. In addition to interdisciplinary research in

B

革新的植物バイオInnovative Plant Biotechnology

Innovative Catalysts

C

持続的な食料、
バイオマス生産への貢献
Contributing to sustainable productionof foods and biomass

M

先進触媒機能エンジニアリング
高効率な新規触媒の開発と天然資源の利活用
Developing high-performance catalysts for
efficient utilization of natural resources

新機能性ポリマー

代謝ゲノムエンジニアリング
Metabolic Genome Engineering

Leading-edge Polymers

P

植物や微生物からのバイオ生産と利用の拡大
Expanding production and use of bioproducts
from plants and microorganisms

有用機能を持つ新規ポリマー、バイオポリマーの開発
Developing new polymers and biopolymers
with beneficial functions

先端技術プラットフォーム

Advanced Research and Technology Platforms

TP 新資源開発のための研究・技術基盤の構築と利用
Building and using research and technology
platforms for development of new resources

小分子

化合物
代謝物
ペプチド

Small Molecules
Compounds
Metabolites
Peptides

データ

ゲノム

物質データ
生物データ
人工知能

エピゲノム
ゲノム編集
合成ゲノム

Data

GenomeMolecule data
Genome data
AI

Epigenome
Genome editing
Synthetic genomics

plant science, chemical biology, catalytic chemistry, andbiomass engineering, CSRS adopts latest technology indata science, artificial intelligence (AI), and genome
analysis to produce innovative results.
08

09

研究体制 Research Structure
青字 プロジェクトリーダー

B

M

C

P

革新的植物バイオ

代謝ゲノム
エンジニアリング

先進触媒機能エンジニアリング

新機能性ポリマー

先端技術

TP プラットフォーム

Blue letter Project Leader

合成ゲノミクス研究グループ

松井 南

Synthetic Genomics Research GroupMinami MATSUI

機能開発研究グループ

篠崎 一雄

Gene Discovery Research Group

Kazuo SHINOZAKI

植物免疫研究グループ

白須 賢

Plant Immunity Research GroupKen SHIRASU

植物ゲノム発現研究チーム

関 原明

Plant Genomic Network Research Team

Motoaki SEKI

細胞機能研究チーム

杉本 慶子

Cell Function Research Team

Keiko SUGIMOTO

植物共生研究チーム

林誠

Plant Symbiosis Research Team

Makoto HAYASHI

バイオ生産情報研究チーム

持田 恵一

Bioproductivity Informatics Research Team

Keiichi MOCHIDA

適応制御研究ユニット

瀬尾 光範

Dormancy and Adaptation Research Unit

Mitsunori SEO

ストレス適応研究ユニット

ラム−ソン・ファン・チャン

Stress Adaptation Research Unit

Lam-Son Phan TRAN

環境応答研究ユニット申怜

Environmental Response Research Unit

Ryoung SHIN

細胞生産研究チーム

近藤 昭彦

Cell Factory Research Team

Akihiko KONDO

統合メタボロミクス研究グループ

斉藤 和季

Metabolomics Research Group

Kazuki SAITO

代謝システム研究チーム

平井 優美

Metabolic Systems Research Team

Masami HIRAI

環境代謝分析研究チーム

菊地 淳

Environmental Metabolic Analysis Research TeamJun KIKUCHI

天然物生合成研究ユニット

高橋 俊二

Natural Product Biosynthesis Research Unit

Shunji TAKAHASHI

先進機能触媒研究グループ

侯 召民

Advanced Catalysis Research Group

Zhaomin HOU

触媒・融合研究グループ

袖岡 幹子

Catalysis and Integrated Research Group

Mikiko SODEOKA

機能有機合成化学研究チーム

ラウレアン・イリエシュ

Advanced Organic Synthesis Research Team

Laurean ILIES

グリーンナノ触媒研究チーム

山田 陽一

Green Nanocatalysis Research Team

Yoichi YAMADA

生体機能触媒研究チーム

中村 龍平

Biofunctional Catalyst Research Team

Ryuhei NAKAMURA

バイオプラスチック研究チーム

阿部 英喜

Bioplastic Research Team

Hideki ABE

Biomacromolecules Research Team

Keiji NUMATA

B

M

フラッグシップ
プロジェクトFlagship
Projects

CP

Innovative
Plant Biotechnology

Metabolic Genome
Engineering

Innovative Catalysts

Leading-edge Polymers

バイオ高分子研究チーム

沼田 圭司

先進機能触媒研究グループ

侯 召民

Advanced Catalysis Research Group

Zhaomin HOU

ケミカルゲノミクス研究グループ

吉田 稔

Chemical Genomics Research Group

Minoru YOSHIDA

ケミカルバイオロジー研究グループ

長田 裕之

Chemical Biology Research Group

Hiroyuki OSADA

分子リガンド標的研究チーム

チャールズ・ブーン

Molecular Ligand Target Research TeamCharles M. BOONE

分子生命制御研究チーム

萩原 伸也

Molecular Bioregulation Research Team

Shinya HAGIHARA

分子構造解析ユニット

越野 広雪

Molecular Structure Characterization Unit

Hiroyuki KOSHINO

生命分子解析ユニット

堂前 直

Biomolecular Characterization Unit

Naoshi DOHMAE

化合物リソース開発研究ユニット

長田 裕之

Chemical Resource Development Research Unit

Hiroyuki OSADA

代謝システム研究チーム

平井 優美

Metabolic Systems Research Team

Masami HIRAI

統合メタボロミクス研究グループ

斉藤 和季

Metabolomics Research Group

Kazuki SAITO

環境代謝分析研究チーム

菊地 淳

Environmental Metabolic Analysis Research TeamJun KIKUCHI

メタボローム情報研究チーム

有田 正規

Metabolome Informatics Research Team

Masanori ARITA

質量分析・顕微鏡解析ユニット

平井 優美

Mass Spectrometry and Microscopy Unit

Masami HIRAI

Research and
TP Advanced
Technology Platforms

吉田 稔
創薬・医療技術基盤連携部門

理研-マックスプランク
連携研究部門理研-KRIBB連携研究ユニット

創薬ケミカルバンク基盤ユニット

長田 裕之

創薬シード化合物探索基盤ユニット

吉田 稔

創薬化学基盤ユニット

小山 裕雄

Minoru YOSHIDA
Drug Discovery Platforms
Cooperation Division

部門
国際連携

長田 裕之
バイオプローブ研究グループ

長田 裕之

バイオプローブ応用研究ユニット

渡邉 信元
高橋 俊二

RIKEN-Max Planck Joint Research
Division for Systems Chemical Biology
RIKEN-KRIBB Joint Research Unit

青字 部門長10

Divisions /International
Collaborations

Drug Discovery Chemical Bank Unit

Hiroyuki OSADA

Drug Discovery Seed Compounds Exploratory Unit

Minoru YOSHIDA

Drug Discovery Chemistry Platform Unit

Hiroo KOYAMA
Hiroyuki OSADA

Bioprobe Research Group

Hiroyuki OSADA

Bioprobe Application Research Unit

Nobumoto WATANABE
Shunji TAKAHASHIBlue letter Division Director
11革新的植物バイオ

Innovative Plant Biotechnology
Contributing to sustainable food andbiomass production through developmentof plant trait improvement technologies

持続的な食料・バイオマス生産への貢献のため、植物の形質改良技術を開発します
地球温暖化や気候変動、人口増加なども加わって、持続的な食料の供給と確保は今や地球規模の課題となっている。環境資源科学
研究センターはモデル植物を用いた有用遺伝子の探索と機能解明に取り組み、作物への橋渡しとなる研究を進めてきた。
これらの研究成果をもとに、本プロジェクトでは、環境ストレスに適応し耐病性等を備えた、質的・量的付加価値の高い植物の開発を目指す。
さらにオミックス解析を用いて、ペプチドをはじめとするさまざまな制御因子を探索するとともに、ケミカルバイオロジーの手法を活With global warming, climate change, and population increase,

研究成果● 植物においてキノン化合物の認識に必要な受容体を発見した。

sustainable food supply and procurement is now a global issue.
CSRS has been working on model plants to explore and elucidate● 草本植物の紋枯病に対する抵抗性の仕組みを解明した。

the functions of beneficial genes and promoting research for● 共生窒素固定を負に制御する根粒菌のシグナルを同定した。

translating the results in actual crops. Based on these research● 根が重力方向に曲がる新たな仕組みを解明した。

results, the Innovative Plant Biotechnology project aims to develop● 統合オミックス解析を行い、キャッサバ塊根の形成に関わる分子メカニ
ズムを解明した。

Research Results● We identified a novel receptor that is required for sensing quinone
compounds in plants.
● We elucidated resistance mechanism in grass plants against thenecrotrophic fungus.

plants with high qualitative and quantitative value added with● We identified the rhizobial signal that negatively regulates symbiotic
nitrogen fixation.

resistance to environmental stress and diseases.

● We elucidated novel mechanism of root gravitropism.

In addition, the project will use omics analysis to explore

用し、食料やバイオマスの生産性向上、機能性向上につながる重要

peptides and other regulators and employ chemical biology

因子を解明していく。
また圃場での成果をさまざまな条件下にある

approaches to elucidate main factors leading to improvement of● We elucidated molecular mechanism involved in cassava tuberous root
formation by integrated omics analysis.

productivity and functionality of foods and biomass. To ensure

実際の農地へと確実に転換するために、情報科学を駆使してデータ

transfer of the results in the field to the actual farmland underを多角的に蓄積、解析し、形質改良に活かす。

varying conditions, the project will also use information science tostore and analyze data from multiple angles for trait improvement.

今 後 のビジョン

Future Vision● 環境ストレス適応、
バイオマス生産に関わる転写因子、機能性小分子、ペプチド等の探索● Exploration of novel factors including transcription factors, small
functional molecules and peptides involved in environmental
stress responses and biomass production● 上記因子の解析による生物と環境の相互作用データの収集● Data collection of interaction between living organism andenvironment by analyses of the factors above● 植物の環境ストレス適応、
バイオマス生産等を定量的データとして解析するためのフェノタイピング技術の開発● Development of quantitative phenotyping technologies toanalyze plant’s environmental stress response, biomass
production and growth● ゲノム編集、化合物等により機能向上した植物創出のための研究の推進● 遺伝系統選抜や環境条件、栽培方法等の最適化による地球規模の気候変動に対応した食料・バイオマスの安定的確保への貢献

Parasitic plants attack crops when defending themselves from microbes

Elucidation of novel mechanism of root gravitropism● Promotion of research to create functionally improved plants by
the technologies such as genome editing and chemical biology● Contribution to sustainable food and biomass production to meetglobal warming by selection of genetic variants and optimizationof environmental and cultivation conditions

プロジェクトリーダー
Project Leader

松井南

副プロジェクトリーダー／Vice Project Leaders

理学博士

Minami MATSUI D.Sci.

白須

賢

Ph.D.

Ken SHIRASU Ph.D.
12

関

原明

博士
（理学）

Elucidation of resistance mechanism in grass plants against the necrotrophic fungus

Motoaki SEKI Ph.D.
13

代謝ゲノムエンジニアリング
Metabolic Genome Engineering

Maximizing capacities of plants andmicroorganisms for chemical synthesis
in expanding the production and use of bioproducts

植物と微生物の化学合成能力を引き出し、
バイオプロダクトの生産と利用を拡大します
化石資源から脱却するためには、革新的な方法によって、私たち

Departure from our dependence on fossil resources requires

研究成果の暮らしに欠かせないバイオプロダクトを創出する必要がある。
そこ● ブタジエンを生合成する人工代謝経路の構築に成功した。

で、飛躍的に増えつつあるゲノム解析情報を活用し、合成生物学を含めたゲノムエンジニアリングやデータサイエンスを駆使することによって、植物や微生物の化学合成能力を人工的に最大限に引き出し、
持続可能な生産システムを開発・構築する。
複数の細胞の相互作用から代謝経路をデザインするスマート
オーガニズムや、生産システムとなる植物・微生物などの育種の高度

methods. Using genomic analysis data that are increasing● オミクス解析によりダイズイソフラボン生合成におけるユニークなメチル基転移酵素を同定した。

exponentially as well as synthetic biology, genome engineering,● 種子を保護するネオリグナンの生合成機構を解明した。

artificially maximize capacities of plants and microorganisms for● 分析データから順方向予測のみならず、逆方向の予測モデリングが可能な解析手法を構築した。

chemical synthesis in developing and configuring sustainable● 放線菌異種発現によって新規ヴァーティシラクタム誘導体の安定生産と化、従来の化学合成では困難だった化合物の合成などにチャレンジ

creation of bioproducts essential to our lives through innovative

構造決定に成功した。

and data science, the Metabolic Genome Engineering project willproduction systems.
The project will promote the synthesis of useful substancesfrom plants and microorganisms by taking on the challenge ofdeveloping smart organisms through designing metabolic

し、植物・微生物を用いた有用物質の合成を進める。化学工業の原

Research Results● We succeeded in constructing an artificial metabolic pathway forbutadiene biosynthesis.
● We identified a unique type of methyltransferase in soybean isoflavone
biosynthesis based on omics analysis.
● We elucidated how plants produce seed-protective neolignans.
● We constructed data science method for not only forward prediction, butalso reverse prediction from the analytical data.
● We succeeded in the stable production and structure determination ofnovel verticilactam derivatives by heterologous expression in
actinomycetes.

pathways from the interactions of multiple cells, creating advanced

料、機能性食品、医薬品、化粧品原料等ターゲットは広く、技術基盤

Moduleの開発、産業界との連携によってさらなる展開が期待される。

forms of breeding of plants and microorganisms that make up the
production systems, and synthesizing compounds that had beendifficult to develop using existing chemical synthesis. There aremany potential targets, including raw materials for the chemicalindustry, functional foods, drugs, and raw materials for cosmetics.

今後 のビジョンDevelopment of the technology base and partnership with the● 特異的（二次）植物代謝産物の生合成遺伝子とネットワークの解明およびゲノム編集や合成生物学への応用

industry is expected to bring about further advances in this field.
Module● 有用物質生産に利用可能な植物バイオリソースの探索● 目的の代謝反応を触媒する高機能酵素の開発および有用化合物を生産するセルファクトリーの構築

Future Vision● 代謝エンジニアリングによる微生物生合成プラットフォームの構築および遺伝子資源活用による有用物質の生産● Identification of plant genes and networks involved inbiosynthesis of useful specialized (secondary) metabolites, andapplying them to genome engineering and synthetic biology● 環境要因で変動する代謝の最適化および生物生産効率を向上する機械
学習手法の開発● Search for plant bio-resources utilizable for useful compound
production● Development of high functional enzymes catalyzing target
metabolic reactions, and building cell factories for production ofvaluable chemicals

Verticilactam biosynthetic genes and the putative biosynthetic pathway
プロジェクトリーダー
Project Leader

近藤 昭彦● Construction of microbial biosynthetic platform by metabolicengineering and producing useful compounds by utilization ofgenetic resources

Seed-protective neolignan biosynthetic pathway in Arabidopsis(Yonekura-Sakakibara, K. et al. Plant Cell doi:10.1093/plcell/koaa014 (2020))● Methodological advances for better bio-production based onblack-box optimization by machine-learning

副プロジェクトリーダー／Vice Project Leaders

工学博士

Akihiko KONDO Ph.D.

平井 優美

博士
（農学）

Masami HIRAI Ph.D.
14

高橋 俊二

博士
（理学）

Shunji TAKAHASHI D.Sci.

菊地 淳

Bio-butadiene production with an artificial reaction catalyzed by a high functional enzyme
博士（工学）

Jun KIKUCHI Ph.D.
15

先進触媒機能エンジニアリング
Innovative Catalysts

天然資源の利活用に貢献する
高効率の新規触媒を開発します
化石燃料に頼らない生活への転換は、持続的社会の実現にとって重要なテーマである。天然資源は有限だが、高機能触媒によって新たな有用資源を生み出す可能性が生まれる。本プロジェクトでは、環境資源の安定的確保と、循環的な利活用に貢献するため、地球環境に存在する大気・水・地殻資源の有効利用を目指す先進的な触媒の開発に取り組む。
重点的には、窒素と水素から温和な条件の下でアンモニアを合成する技術や、温暖化の最大の要因とされる二酸化炭素を原料としたカルボン酸等の合成に有効な触媒の開発を目指す。
さらには水を分解して水素等の製造を促す金属触媒、水中で機能する生体機能触Developing new catalysts forhighly efficient use of natural resources
Transformation of our lifestyle to one without dependence on

研究成果● リジッドなPNP配位子をもつ二核チタンヒドリド錯体を用いることにより、窒素分子の切断を伴う多様な変換反応を実現した。
● カテコールと持続性三級炭素ラジカルとの位置多様性、酸化的クロス
カップリング反応を開発した。

fossil fuel is an important theme for bringing about a sustainable
society. Even though natural resources are finite, new beneficial
resources can be produced from natural resources through theactions of highly functional catalysts. The Innovative Catalysts
project will develop advanced catalysts that enable efficient use of● 硝酸を無害化するモリブデン触媒の中間体を検出し、生体酵素と類似した立体構造を有していることを明らかにした。

the atmosphere, water, and earth crust resources of the global● 不溶性高分子ピリジンニッケル触媒を開発し、これを用いることでアリー
ルハライドのアミド化反応が効率的に進行することを見出した。

environmental resources.

● 立体制御による芳香族炭化水素のメタ位選択的官能基化反応を開発した。

technology for synthesizing ammonia from nitrogen and hydrogenenvironment to contribute to stable supply and recycling ofSome of the focal points will be development of new catalyst

Research Results● We have achieved diverse transformations of dinitrogen by using a rigid
PNP-ligated dititanium hydride complex.
● We have developed regiodivergent oxidative cross-coupling of catecholswith persistent tert-carbon radicals.
● We have identified the active intermediate of an artificial molybdenum
based catalyst for nitrate reduction, and have found that they are
structurally similar to those used in enzymes.
● We have developed an insoluble polymeric pyridine Ni catalyst, which
can efficiently promote the amidation of aryl halides.
● We have developed sterically-controlled meta functionalization of arenes.

under mild conditions and development of catalysts for synthesis

媒、安価で豊富な地殻資源や各種金属の特徴を活かした触媒の開of carboxylic acids using carbon dioxide, which is considered as

発などを行う。
これらのイノベーションを通して、「日本は資源に乏しthe major cause of global warming, as raw material. In addition,い国」との発想を転換していく。

the project will develop catalysts for producing hydrogen andother useful products through water splitting, biofunctional
catalysts that function in water, and catalysts that are based oncheap, earth-abundant elements and that take the advantage of

今後 のビジョンthe features of all available metals for chemical synthesis.

● 二酸化炭素や窒素分子の活性化と有効利用を可能とする先進的触媒の開発

Through such innovation, the project will change the notion that
“Japan is a country poor in resources”.

● 分子状酸素を酸化剤として用いる触媒反応の開発● 各種金属元素の特性を生かした精密有機合成触媒の開発
An oxo-containing molybdenum sulfide catalyst was found to perform nitrate reduction
using a molybdopterin-like intermediate. This intermediate is structurally similar to theactive site of the biological nitrate reductase, and was found to be critical to facilitate thiscomplex multi-electron transfer reaction under mild conditions.

● 太陽エネルギーにより駆動する水分解システムの開発● 回収・再利用可能な触媒系の構築

Future Vision

Activation and Diverse Transformations of Dinitrogen at a Dititanium Dihydride Framework● Development of innovative catalysts for activation and utilizationof CO2 and N2● Development of new catalytic reactions using O2 as an oxidant● Development of new catalysts based on element features forsynthesis of fine chemicals● Exploration of water splitting systems powered by solar energy● Development of reusable and recyclable catalysts

プロジェクトリーダー
Project Leader

侯

召民

副プロジェクトリーダー／Vice Project Leaders

工学博士

Zhaomin HOU D.Eng.

袖岡 幹子

薬学博士

Mikiko SODEOKA D.Pharm.
16

中村 龍平

Regiodivergent oxidative cross-coupling of catechols with persistent tert-carbon radicals
博士（理学）

Ryuhei NAKAMURA D.Sci.
17新機能性ポリマー
Leading-edge Polymers

Developing new polymers with
beneficial functions improving efficiency
in the use of resources and creating new industries

資源利用効率の向上、新産業創出に貢献する
有用機能を持つ新規ポリマーを開発します「持続可能な開発目標（SDGs）」の「つくる責任、つかう責任」とは、
環境と経済が両立する持続的社会の実現に向けて努力することでもある。本プロジェクトでは、分子性触媒技術を駆使した未到の合成技術によって、植物・バイオマス・化石資源から新しい機能を持つ
バイオポリマーを開発し、実用化へと橋渡ししていく。
現代社会を支える高分子素材の7割はポリエチレンに代表される
ポリオレフィン系である。
その可能性をさらに拡げるべく、他材料との接着性に優れた機能性ポリオレフィン素材や有機ガラス等に使われるアクリル樹脂の開発、高強度・高耐熱性を持つスーパーエンジ● ハーフサンドイッチ型希土類触媒を用いることにより、
ヘテロ原子官能基を有するプロピレン類とスチレンとのシンジオタクチック交互共重合を初めて実現した。
● クロトン酸エステル類の重合物の立体規則性と固体構造並びに熱物性の相関を明らかにした。
● クロトン酸誘導体の重合における速度論解析を行い開始剤の構造効果を明らかにした。
● アントラキノン骨格を有するポリエステルの側鎖置換基を選択すること
により、液晶性から結晶性までのさまざまな固体凝集構造を形成するポリマーの創出に成功した。

ニアリングポリマー素材の創出、強度としなやかさを兼ね備えた高タフネスペプチドポリマー素材の創製技術の開発を行う。
こうした取り組みは、産業との連携によって、資源利用効率の向上を促すと同Achieving the Sustainable Development Goal (SDG) of

研究成果● クモ糸の形成過程において液液相分離の存在を明らかにした。

“Responsible Consumption and Production” also means that we
make efforts towards achieving a sustainable society that strikes
a balance between the environment and economy. Throughgroundbreaking synthesis techniques using molecular catalysis,
the Leading-edge Polymers project will develop, from plants,
biomass, and fossil resources, biopolymers having new
functionalities, and lead efforts towards their commercialization.
Polyethylene and other polyolefins make up about 70% of allpolymers used in our world today. To further broaden its potential,
the project will develop functional polyolefin materials that haveexcellent adhesive properties with other materials, develop● We have achieved for the first time the co-syndiospecific alternating
copolymerization of functionalized propylenes with styrene by using
half-sandwich rare-earth catalysts.
● We found the relationship between the tacticity and solid-state structure
and thermal properties for polycrotonates.
● We demonstrated the kinetic modeling study of polymerization of
crotonates and elucidated the steric factor of initiators.
● We produced the polyesters formed crystalline or liquid-crystalline phasestructure from the polyesters with anthraquinone backbone structure byvarying the side-chain substitution.
● We discovered a liquid-liquid phase separation plays a critical role toform spider dragline.

acrylic resins used in organic glass, create super engineering
polymers

時に、化学産業に革新をもたらす。

Research Results

withhigh-strengthandhigh-temperatureheat

resistance properties, and develop the technology for creating
high-toughness peptide polymer materials that combine strengthand flexibility. These efforts will, through collaboration with theindustry, promote efficiency in the use of resources as well as

今後 のビジョン

bring innovation in the chemical industry.

● 極性・非極性オレフィンモノマーの共重合化を自在に達成できる分子触媒の開発と新規機能性ポリオレフィンの創製● バイオマス由来オレフィンモノマーを利用した新規機能性ポリマー素材の創出

Future Vision● 超耐熱性バイオマスポリマー素材の創製● クモ糸を超越した熱成形可能な高タフネス高分子の合成
Confocal laser scanning microscopy images of spider silk protein (MaSp2)
At pH 7 and 8, liquid-liquid phase separation is observed and around pH 5, fiber
network is formed. The bars denote 10 micron.

● 天然ゴムを超越した構造タンパク質材料の創製● Developments of new catalysts for the synthesis of copolymers
from polar and nonpolar olefinic monomers and creations of new
functional olefin polymers

Co-syndiospecific alternating copolymerization of functionalized propylenes
and styrene by half-sandwich rare-earth catalysts● Creations of new functional polymers from bio-based olefinicmonomers● Creations of super heat-resistant polymers from biomass chemicals● Synthesis of high toughness thermoformable polymers exceeding
spider silks● Creations of structural protein materials exceeding natural rubber

プロジェクトリーダー
Project Leader

阿部 英喜

副プロジェクトリーダー／Vice Project Leaders

博士
（工学）

Hideki ABE Ph.D.

Kinetic analysis of group-transfer polymerization of crotonates and structure
characterization of the obtained polymers

侯

召民

工学博士

Zhaomin HOU D.Eng.
18

沼田 圭司

博士
（工学）

Keiji NUMATA Ph.D.
19

先端技術プラットフォーム

Advanced Research and Technology Platforms
Advancing analytical technology andinformation platforms and leading innovation
as a science and technology hub in Japan

解析技術基盤・情報基盤を高度化し、日本の科学技術のハブとしてイノベーションを牽引します
最先端の分子解析基盤が揃う理研では、技術基盤部門がコアとなり、他の研究所や大学との共同研究が活発に行われている。
これ
らの解析技術基盤、情報基盤を活用・高度化し、各フラッグシッププ
ロジェクトの効率的な推進をバックアップしていく。
具体的には化合物同定を自動化する解析技術の開発、細胞内のRIKEN, with its state-of-the-art platform for molecular analysis, is

研究成果● 光学顕微鏡と電子顕微鏡で捉える光電子相関顕微鏡システムを改良するとともに、連続切片自動撮像システムを用いた三次元解析と組合せた
新たな解析技術開発を行なった。

actively conducting joint research with other research institutes anduniversities, with the Technology Platform Division at the core. The
Advanced Research and Technology Platforms project will use andfurther refine RIKEN's analytical and information platforms and全代謝の理解につながる植物ホルモンも含めた統合メタボローム● ヒトHAP1細胞を浮遊培養することによりハイスループット化したケミカ
ルゲノミクス解析系を確立した。

解析基盤、電子顕微鏡などを用いたイメージング技術基盤や表現● トマトが実をつけるためのエネルギー代謝の仕組みを解明した。

型解析基盤の高度化、あるいは植物から微生物まで多岐にわたる● トマト苗の昼夜温度差処理による茎の伸長抑制は、細胞壁修飾遺伝子の制御を伴ったジベレリンとオーキシンの生合成抑制によることを明らかにした。

of the integrated metabolome analytical platform, including plant● NMRとMSなどの機器分析と化学合成の組合せにより、幾つかの新規天phenotype analytical platform; establishment of the platform for

研究を束ねた生理活性物質開発プラットフォームの確立、化合物バ
ンクの拡張などがあげられる。
さらにこれらの解析技術を支えるために、横断的な情報基盤の活用・高度化も目指す。先端技術プラット
フォームは理研の科学技術ハブ機能形成を牽引し、産業界との連携

然化合物の構造決定および構造訂正を行なった。

support the efficient promotion of the flagship projects.
Specifically, such efforts will include development of analyticaltechnology for automatic identification of compounds; sophistication
hormones that help us understand all intracellular metabolism, theimaging technology platform using electron microscopy, and thedevelopment of bioactive substances that combines research

Research Results● We improved correlative light and electron microscopy (CLEM) using
light microscopes and electron microscopes, and developed array
tomography for 3D image reconstruction.
● We developed CRISPR screens using human haploid HAP1 cells insuspension cultures, which increased throughput and efficiency.
● We revealed a mechanism of energy metabolism for fruit setting intomato.
● Negative DIF-dependent inhibition of tomato stem elongation ismediated by the repression of GA and IAA synthesis accompanied by
the regulation of cell wall-related genes.
● We determined structures of some new natural products and revisedsome reported structures by NMR and MS spectral analyses combinedwith chemical synthesis.

covering an extensive field from plants to microorganisms; andを深めながら次代を担うイノベーションを創出していく。

further expansion of the chemical bank. To support these analyticaltechnologies, the project will also use and refine the cross-cutting
information platform. The project will lead RIKEN's efforts in forminga science and technology hub and bring about the next-generation

今後 のビジョン

innovation while deepening collaboration with the industry.

● ER-MS に基づく分子解析法を発展させ、より広い範囲の小分子についての「その場」
同定および局在解析への応用
2● CRISPR-Cas9によるノックアウト細胞のスクリーニング系を用いたケミ
カルゲノミクスネットワーク解析プラットフォームの確立

Future Vision● 構築したケミカルゲノミクスネットワーク基盤から得られた化合物と遺伝子の相関性の検証実験の実施● ケモインフォマティクスによる植物メタボロミクス解析手法の高度化● 蛍光顕微鏡法、CLEM法、
アレイトモグラフィー法、高圧凍結技法など光学および電子顕微鏡法の開発と改良● Extend and apply the ER-MS2–based molecular characterization
method for in-situ identification and localization analysis ofdiverse small molecules
CLEM & array tomography system for electron microscope, serial sections and 3Dimage● Establishment of a platform for chemical genomics analysis
using a CRISPR-Cas9 knockout screening system in humancells● Biochemical validation of chemical genetic interactions based on
our chemical genomic network analysis

Negative DIF inhibits stem elongation via regulation of GA and IAA synthesis● Improvement of plant metabolomics analysis methods based on
chemo-informatics

プロジェクトリーダー
Project Leader

平井 優美

副プロジェクトリーダー／Vice Project Leaders

プロジェクトリーダー
Project Leader

吉田

博士
（農学）

農学博士

Minoru YOSHIDA D.Agr.

Masami HIRAI Ph.D.

堂前

直

博士
（学術）

Naoshi DOHMAE Ph.D.
20

稔● Development and improvement of optical and electron
microscopy applications such as fluorescence microscopy,
CLEM, array tomography and high-pressure freezing technique

豊岡 公徳

博士
（理学）

A genome-wide CRISPR screens in suspension cultures

Kiminori TOYOOKA Ph.D.
21

創薬・医療技術基盤連携部門

Drug Discovery Platforms Cooperation Division

新薬創製を目的とする
HTSと創薬化学によってシード／リード化合物を創製します

Discovery of seed/lead compounds by
HTS and medicinal chemistry fordevelopment of new drugs

理研-マックスプランク連携研究部門
RIKEN-Max Planck Joint Research Division
for Systems Chemical Biology
システムズケミカルバイオロジー研究を
ドイツ・マックスプランク研究所と連携して進めます

Proceeds the systems chemical
biological study withMax Planck Institute in Germany

近年急速に解明が進んだ膨大なゲノム情報から数多くの新た

The increased availability of genomic sequence information has

マックスプランク研究所（ヘルベルト・ワルドマン教授およびピー

Exchanges of researchers and their resources between Max

な創薬標的が明らかになってきている。
こうした基礎研究の輝か

already allowed the identification of numerous novel drug targets. The

ター・ジーバーガー教授のグループ）との連携を中心に、
システムズ

Planck Institutes (Groups of Prof. Herbert Waldmann and Prof. Peter

しい成果から生まれた情報を最大限に応用し活用するためには、
実際の医療につなげるための新しい技術や評価方法の開発が不可欠であり、それらが多くの生命科学者の次なる挑戦となりつつある。大学や公的研究所による創薬研究（アカデミア創薬）
は世界の潮流であり、理研では創薬・医療技術基盤プログラム

next challenge lies in developing new technology and assays, to further
expand and exploit available genomic information obtained from basic
research, and begin translational programs that will lead towards actual
application and patient treatment. Academic drug discovery has becomea world-wide movement at universities and research institutions, in

ケミカルバイオロジーに携わる研究者間の交流促進、ならびに研究資源や情報、技術の有効活用を図る。理研側では、独自の化合物ライブラリー（NPDepo）に加え、化合物ライブラリーから効率良く阻害剤を見つけ出す技術、
マックスプランク研側では誘導体展開によSeeberger) and RIKEN promote more effective use of researchresources as well as information and technology in the field ofsystems chemical biology. In addition to our unique chemical libraries(NPDepo), both of the laboratories have different technologies tosolve chemical biological issues, such as methods for exploring

response to which the RIKEN launched the Drug Discovery and Medical

る、
より良い生物活性を有する化合物を創出する手法など、両研究（DMP）を開始して、理研の卓越した科学技術をプラットフォー

Technology Platforms (DMP). Capitalizing on RIKEN’s excellent track

機関のコアとなる技術・手法は異なっており、その効果的な組み合

derivatization by chemical synthesis for making new compounds withムとして提供することにより、アカデミア創薬を加速することを目

record in basic science and technology, including a vast library ofわせによる相乗的なケミカルバイオロジー研究の進展を目指す。

better biological activities, opening the way for not only understanding

今後 のビジョン

Future Vision

指している。
当部門はDMPのメンバーとして、多様性に富んだ天然化合物ライブラリーとそれをハイスループットにスクリーニン
グ（HTS）
するための適切な評価系と機器システム、およびヒットからリード化合物を創製するための創薬化学をプラットフォー

bioactive natural products, state of the art equipment for high throughput

specific interactions between ligands and proteins of interest, andof various biological phenomena but also drug discovery.

screening (HTS), and medicinal chemistry for hit-to-lead and lead
optimization, our division aims at making innovative contributions to theacademic drug discovery effort.

ムとして提供し、アカデミア創薬へ貢献することを目指す。

今後 のビジョン

Future Vision● ユニークなHTS用化合物ライブラリーの構築● Construction of unique chemical libraries for HTS● iPS細胞や幹細胞を利用したHTSやフェノタイプによるHTSの推進● Promoting HTS using iPS and stem cells, and phenotypic HTS in order
to find unique bioactive compounds● タンパク質分解誘導キメラ分子を含めた中分子創薬のプラット
フォーム構築● Establishment of the platform for middle-molecular drug discovery
including proteolysis-targeting chimeric molecules● 国際的研究者を育成するための人材交流● Personnel exchange to grow international-level researchers● 双方が有する独自性のある化合物ライブラリーの交換● Exchange of original chemical library of both RIKEN and Max-Planck
Institute● 共通のスクリーニングプラットフォームの構築● Construction of common screening platform

Max-Plank Instutes (MPI)MPI of Molecular Physiology
Prof. Herbert Waldmann

Biology Oriented Synthesis “BIOS”

RIKEN
RIKEN-Max Planck Joint Research Division
for Systems Chemical Biology, CSRS○

Bioprobe Research Group○

Bioprobe Applicaon Research Unit

Group Director Hiroyuki Osada

Unit Leader Nobumoto Watanabe

RIKEN Natural Product Depository “NPDepo”

MPI of Colloids and Interfaces
Prof. Peter H. Seeberger
Chemical Glycomics

部門長／Division Director

部門長／Division Director

吉田

長田 裕之

稔

農学博士

Minoru YOSHIDA D.Agr.

22

Facilities for HTS

農学博士

Biofunconal SynthecChemistry Laboratory

Chief Scienst Katsunori Tanaka
Disease Glycomics

Collaboration between RIKEN and Max-Planck Institute

Hiroyuki OSADA D.Agr.

23

国内連携 Domestic Collaborations

国際連携 International Collaborations

研究協力協定Research Collaboration Agreements

慶應義塾大学

Keio University

神戸大学大学院科学技術イノベーション研究科

Graduate School of Science, Technology and Innovation, Kobe University

筑波大学 つくば機能植物イノベーション研究センター

Tsukuba-Plant Innovation Research Center, University of Tsukuba② Beihang University, China

名古屋大学 トランスフォーマティブ生命分子研究所

Institute of Transformative Bio-Molecules, Nagoya University③ International Center for Tropical Agriculture, Columbia

横浜市立大学 木原生物学研究所

Kihara Institute for Biological Research, Yokohama City University④ John Innes Centre and the Sainsbury Laboratory, UK

千葉大学 植物分子科学研究センター等

Plant Molecular Science Center, Chiba University, etc.

⑤ Umeå Plant Science Center, Sweden

宇都宮大学 バイオサイエンス教育研究センター

Center for Bioscience Research and Education, Utsunomiya University

森林研究・整備機構

Forest Research and Management Organization

かずさDNA研究所

Kazusa DNA Research Institute国立遺伝学研究所

National Institute of Genetics

主な共同研究Principal Joint Research Agreements

岡山大学

Okayama University

東京大学

The University of Tokyo

名古屋大学大学院生命農学研究科

Graduate School of Bioagricultural Sciences, Nagoya University

北海道大学

Hokkaido University

東京工業大学Tokyo Institute of Technology

京都大学

Kyoto University

九州大学

Kyushu University

奈良先端科学技術大学院大学

Nara Institute of Science and Technology

筑波大学

University of Tsukuba

東北大学

Tohoku University

神戸大学

Kobe University

大阪大学

Osaka University

海洋研究開発機構

Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology

国際農林水産業研究センター

Japan International Research Center for Agricultural Sciences

産業技術総合研究所

National Institute of Advanced Industrial Science and Technology

農業・食品産業技術総合研究機構

National Agriculture and Food Research Organization

水産研究・教育機構

Japan Fisheries Research and Education Agency

連携大学院

Cooperative Graduate Schools

横浜市立大学大学院生命医科学研究科 /生命ナノシステム科学研究科（木原生物学研究所）

Graduate School of Medical Life Science / Graduate School of Nanobioscience(Kihara Institute for Biological Research), Yokohama City University

名古屋大学大学院生命農学研究科

Graduate School of Bioagricultural Sciences, Nagoya University

東京大学大学院
農学生命科学研究科 / 理学系研究科

Graduate School of Agricultural and Life Sciences / Graduate School of Science,
The University of Tokyo

埼玉大学大学院理工学研究科

Graduate School of Science and Engineering, Saitama University

研究協力協定Research Collaboration Agreements① Max Planck Institute of Molecular Plant Physiology, Germany⑥ University of California at San Diego, USA⑦ Agricultural Genetics Institute, Viet Nam⑧ National Taiwan Normal University, Taiwan⑨ University of Toronto, Canada⑩ National Laboratory of Genomics for Biodiversity, Cinvestav, Mexico⑪ Plant Resilience Institute, Michigan State University, USA⑫ Zhejiang Hangzhou Future Science and Technology City Management Committee /Zhejiang Ivy Institute of Technology, China⑬ Biotechnology Center and College of Agriculture and Natural Resources,

National Chung Hsing University, Taiwan⑭ VIB-UGent Center for Plant Systems Biology, Belgium

⑤

G

④
⑭ F①
E

A

②

⑨
C ⑪
⑥

⑫ ⑧
⑬

⑩

⑦
B

③
D

主な共同研究Principal Joint Research Agreements

24

A

The University of British Columbia, Canada

京都大学大学院理学研究科

Graduate School of Science, Kyoto University

B

Universiti Sains Malaysia, Malaysia

東京工業大学物質理工学院

School of Materials and Chemical Technology, Tokyo Institute of Technology

C

University of Minnesota, USA

立教大学大学院理学研究科

Graduate School of Science, Rikkyo University

東京電機大学大学院工学研究科

Graduate School of Engineering, Tokyo Denki University

東京医科歯科大学大学院医歯学総合研究科

Medical Research Institute, Tokyo Medical and Dental University

東京都立大学大学院理学研究科

Graduate School of Science, Tokyo Metropolitan University

群馬大学大学院理工学府

Graduate School of Science and Technology, Gunma University

筑波大学大学院生命環境系

Faculty of Life and Environmental Science, University of TsukubaDIndonesian Rubber Research Institute, Indonesia

E

Gregor Mendel Institute of Molecular Plant Biology, Austria

F

Max Plank Institute for Plant Breeding Research, GermanyG

KTH Royal Institute of Technology, Sweden

25産業連携 Industrial Collaborations

プレスリリースハイライト Press Release Highlights
2020.4.2

当センターでは下記連携をはじめ、これまでに培った知見や技術の実用化を目指し、35社の企業と共同研究を実施しています。
CSRS conducts collaborative research with 35 companies with the aim of practical application of our knowledge and technologies.

生体機能触媒研究チーム / Biofunctional Catalyst Research Team

酵素の仕組みを再現した硝酸還元触媒
A friendlier way to deal with nitrate pollution

横浜ゴム(株)/ 日本ゼオン(株)合成ゴムの材料イソプレンの生物による効率的な生産(株)ユーグレナ

微細藻のバイオ燃料増産のための技術開発

2017年に硝酸イオンを無害化するための触媒として、モリブデン硫化物が有望な候補であることを見いだした研究チームは、触媒作用の起源を明らかにするため、モリブデン硫化物の性質を電子スピン共鳴分光法などで評価しました。
その結果、酸素を含む5価のモリブデン（Mov=O、
オキソモリブデン）
が、反応を促進するための活性種であることを突き止め、この活性種が天然の硝酸還元酵素と類似した構造を持つことを明らかにしました。本成果は、水質汚染物質として規制されている硝酸イオン（NO3-）を無害化するための、新たな触媒開発につながると期待できます。
生体酵素が持つオキソモリブデン構造（左）は、硝酸イオン（NO3-）
を還元する能力が高い。

The Yokohama Rubber Co., Ltd.
Zeon Corporation
Efficient production of isoprene, a synthetic rubber material,by organism

euglena Co., Ltd.

© euglena Co., Ltd.

An oxo-containing molybdenum sulfide catalyst
was found to perform nitrate reduction using amolybdopterin-like intermediate.

Technology development for biofuel production increase
from microalgae

Recently, the research team had succeeded in chemically synthesizing an oxo-containing
molybdenum sulfide, which was able to catalyze nitrate into nitrite in an aqueous electrolyte atneutral pH. In this research, their main finding was that oxygen-ligated pentavalent molybdenum—
one of the intermediate products—functioned as an active species which accelerates the reaction,and showed that this active species has a structure similar to the active core of the natural nitrate
reductase. Using EPR, they found that the oxygen and sulfur ligands of the molybdenum also play
an important role in efficiently producing the pentavalent oxo-molybdenum species on the catalyst
surface. It is expected that this will promote the development of new technology for synthesizing
ammonia from waste liquid.

Original article
Enzyme Mimetic Active Intermediates for Nitrate Reductionin Neutral Aqueous Media.
Angew. Chem. Int. Ed. 59, 9744-9750 (2020)

理研所内連携 RIKEN Internal Collaborations
当センターでは、研究者の“個人知”を組織の総合力で融合し、“社会知”につなげる取り組みとして、理研の各センターとの分野横断型研究を行っています。
また、理研が保有する最先端研究基盤を活用し、新たな研究成果の創出に取り組んでいます。
CSRS carries out interdisciplinary field research with several centers in RIKEN as activity of the wisdom of individual researchers
to be combined with the comprehensive power of an organization and expand into social wisdom.
Also we use the leading-edge research facilities of RIKEN for creation of new research results.

2020.9.3

植物免疫研究グループ / Plant Immunity Research Group

植物においてキノン化合物を認識する受容体を発見

Parasitic plants attack crops when defending themselves from microbes

最先端研究基盤の活用
Leading-edge research facilities

非寄生植物のシロイヌナズナを用い、キノン化合物を認識できない変異体を単離し、全ゲノ
ムシークエンス解析により原因遺伝子「CARD1」を同定しました。CARD1は受容体様キナー
ゼ（RLK）をコードしており、キノン化合物の認識に重要な役割を果たすと考えられます。
また、
CARD1変異体では病原菌に対する抵抗性が低下したことから、CARD1は植物免疫にも重要な因子であることが示されました。
さらに、寄生植物ストライガとコシオガマのCARD1相同遺伝子が変異体のキノン化合物認識機能を相補できることから、寄生植物もキノン化合物を認識することが明らかになりました。本成果は、穀物の収穫量を大幅に減らす寄生植物「ストライガ」の寄生機構の理解とその防除、および植物の免疫機構の解明と病原耐性の向上などに貢献すると期待できます。

開拓研究本部（CPR)

Cluster for Pioneering Research

革新知能統合研究センター（AIP)

Center for Advanced Intelligence Project

生命医科学研究センター（IMS)

Center for Integrative Medical Sciences

NMR

生命機能科学研究センター（BDR)

Center for Biosystems Dynamics Research

脳神経科学研究センタ−（CBS)Center for Brain Science

創発物性科学研究センター（CEMS)

SPring-8

Center for Emergent Matter Science

光量子工学研究センター（RAP)

Center for Advanced Photonics

コシオガマの根におけるCARD1相同性遺伝子の発現部位

仁科加速器科学研究センター（RNC)

Nishina Center for Accelerator-Based Science

SRC

Expression pattern of receptor-like kinases thatare important for quinone perception in parasitic
plants

計算科学研究センター（R-CCS）
Center for Computational Science

放射光科学研究センター（RSC)

SPring-8 Center

バイオリソース研究センター（BRC)

BioResource Research Center

K computer
As of Mar. 2021

26

左から / From left

中村 龍平（チームリーダー）/ Ryuhei NAKAMURA (Team Leader)
李 亜梅（研究員）*研究当時 / Yamei LI (Research Scientist) *at the time

Original article
Quinone perception in plants via leucine-rich-repeat
receptor-like kinases.
Nature 587, 92-97 (2020)

This study shows that both parasitic and non-parasitic plants can detect and react to a class oforganic compounds called quinones. While parasitic plants sense quinones in their prey and use
it to invade, quinones trigger defensive responses in non-parasitic plants that can protect themfrom bacteria and other microbes. The researchers found that the Arabidopsis responded toquinones by producing a calcium signal. They found 11 mutants in which this response wasabsent, and named CARD1 (CAnnot Respond to DMBQ). The card1 mutants were more easily
infected by a common bacteria that affects Arabidopsis and many other plants such as tomatoes.
One of the next steps is to figure out how exactly quinone production istriggered in non-parasitic plants, and if the chain of events can be initiateddownstream when quinones are missing.
白須 賢（グループディレクター）
Ken SHIRASU (Group Director)27

プレスリリース Press Releases
RG: Research Group RT: Research Team RU: Research Unit G: Group T: Team U: Unit

タイトル / Titles

Date

研究室 / Labs

タイトル / Titles

Date

研究室 / Labs

2020.04.02

酵素の仕組みを再現した硝酸還元触媒
A friendlier way to deal with nitrate pollution

生体機能触媒研究 T
Biofunctional Catalyst RT

2020.09.03

植物においてキノン化合物を認識する受容体を発見
Parasitic plants attack crops when defending themselves from microbes

植物免疫研究 G
Plant Immunity RG

2020.04.22

細胞の職業選択を決めるスイッチの発見
Discovery of the switch that determines the “job choice” of cells

質量分析・顕微鏡解析 U
Mass Spectrometry and Microscopy U

2020.09.07

トマトが実をつけるためのエネルギー代謝の仕組みを解明
Mechanism of energy metabolism for fruit setting in tomato

メタボローム情報研究 T
Metabolome Informatics RT

2020.04.23

アルカロイドを標的としたメタボローム解析手法を開発
Development of metabolome analysis method targeting alkaloids

統合メタボロミクス研究 G
Metabolomics RG

2020.09.08

草本植物の紋枯病に対する抵抗性の仕組みを解明
Molecular mechanisms of disease resistance against sheath blight in grass plants

バイオ生産情報研究 T
Bioproductivity Informatics RT

2020.05.06

リボソームの交通渋滞を見つける方法
How to find “traffic jams” in the ribosome

ケミカルゲノミクス研究 G
Chemical Genomics RG

2020.09.09

植物の形づくりを促すアミノ酸代謝を発見
Amino acid metabolism that boosts plant body forming

代謝システム研究 T
Metabolic Systems RT

2020.05.18

進化すると色素タンパク質が増える？
珪藻の光化学系 I- 集光性色素タンパク質複合体の立体構造解明
Does evolution increase pigment protein?

生命分子解析 U
Biomolecular Characterization U

2020.09.09

キャッサバ開花の謎に迫る
Mystery of cassava flowering

植物ゲノム発現研究 T
Plant Genomic Network RT

植物の耐塩性を強化する化合物を新たに発見
Discovery of a new compound that increases salt tolerance in plants

植物ゲノム発現研究 T
ケミカルバイオロジー研究 G
Plant Genomic Network RT
Chemical Biology RG

2020.09.11

2020.05.26

天然化合物の生産を増強する小分子
Small molecules that enhance the production of natural products

天然物生合成研究 U
ケミカルバイオロジー研究 G
Natural Product Biosynthesis RU
Chemical Biology RG

農業生態系のデジタル化に成功
Using multiomics in an agricultural field, scientists discover thatorganic nitrogen plays a key role in plant growth

環境代謝分析研究 T
植物免疫研究 G
Environmental Metabolic Analysis RT
Plant Immunity RG

2020.10.05

2020.06.09

バイオマス由来難重合性モノマーの効率的な重合技術を開発
Nippon Shokubai and RIKEN Developed the Efficient Polymerization System for
Biomass-derived Hardly Polymerizable Monomers

バイオプラスチック研究 T
Bioplastic RT

2020.10.06

エノコログサのゲノムを高精度解読
High-precision mapping of green millet (Setaria viridis)

合成ゲノミクス研究 G
質量分析・顕微鏡解析 U
Synthetic Genomics RG
Mass Spectrometry and Microscopy U

2020.06.16

生命の脂質多様性を解明
Advancing lipidomics: researchers establish atlas of lipids in living organisms

メタボローム情報研究 T
Metabolome Informatics RT

2020.06.26

150 回繰り返し使える水素化触媒
A hydrogenation catalyst that can be reused 150 times

グリーンナノ触媒研究 T
Green Nanocatalysis RT

2020.10.12

バイオマスベースの機能性ポリマーを開発
Development of biomass-based functional polymers

バイオプラスチック研究 T
Bioplastic RT

2020.06.26

生物個体中成分の組成・物性・位置を非破壊計測
Nondestructive measurement of compositions, physical properties,
and positions of components in individual organisms

環境代謝分析研究 T
Environmental Metabolic Analysis RT

2020.10.13

がんの進行を引き起こす物質が入っているナノサイズの小さな袋を放出する仕組みを解明
Mechanism for secretion of nano-sized small bags containing substances thatcause cancer progression

生命分子解析 U
Biomolecular Characterization U

2020.06.29

三井情報、核酸医薬の創薬を加速する AQXeNA の提供を開始
Mitsui Knowledge Industry begins to supply AQXeNA,
accelerating the development of nucleic acid based-drugs

生命分子解析 U
Biomolecular Characterization U

2020.10.14

スーパー作物キヌアの多様性を解明
Elucidating the diversity of the super crop quinoa

機能開発研究 G
Gene Discovery RG

光合成細菌がクモ糸を作る
Spider silk made by photosynthetic bacteria

バイオ高分子研究 T
Biomacromolecules RT

2020.10.16

2020.07.08

鉄欠乏環境で耐え忍ぶための光合成反応：isiA 遺伝子の多様な発現機構と機能の解明
Photosynthetic reactions to withstand iron-deficient environments: various expression
mechanisms and functions of the isiA genes

生命分子解析 U
Biomolecular Characterization U

2020.07.13

二大分解系が独立に支える植物の成長戦略
The two major degradation systems work independently
to support the growth strategy of plants

分子生命制御研究 T
Molecular Bioregulation RT

2020.10.22

位置多様性・脱水素型クロスカップリング
Regiodivergent, dehydrogenative cross coupling

触媒・融合研究 G
Catalysis and Integrated RG

茎が伸長を開始する仕組みの発見
Discovery of the mechanism that triggers stem elongation

質量分析・顕微鏡解析 U
Mass Spectrometry and Microscopy U

2020.10.27

2020.07.16

かび毒を作るメカニズム
Mechanism for producing mycotoxin

ケミカルバイオロジー研究 G
Chemical Biology RG

農薬が害虫だけでなく有機汚染物質からも作物を守る
Pesticides can protect crops from hydrophobic pollutants

ケミカルバイオロジー研究 G
Chemical Biology RG

2020.10.29

2020.07.27

寄生植物の宿主植物への侵入に必要な遺伝子を同定
Identification of genes necessary for parasitic plant to invade host plants

植物免疫研究 G
Plant Immunity RG

キャッサバ塊根の形成メカニズムを解明
The mechanism of tuberous root formation revealed in cassava

植物ゲノム発現研究 T
Plant Genomic Network RT

2020.11.05

2020.08.05

クモ糸の階層構造を初めて再現
Hierarchical structure of spider silk reproduced for the first time

バイオ高分子研究 T
Biomacromolecules RT

植物の接木が成立するメカニズムを解明
The mechanism that enables plant grafting is revealed

植物免疫研究 G
Plant Immunity RG

2020.11.10

2020.08.07

機能低下したミトコンドリアを活性化させる化合物
Compound that activates mitochondria with respiratory dysfunction

創薬シード化合物探索基盤 U
Drug Discovery Seed Compounds Exploratory U

寄生植物が宿主植物に寄生する時に働く遺伝子を発見
Discovery of genes that function when parasitic plants infect host plants

植物免疫研究 G
Plant Immunity RG

2020.11.16

2020.08.07

植物の甘味成分グリチルリチンの酵母生産に成功
Newly discovered enzyme helps make valuable bioactive saponins

統合メタボロミクス研究 G
Metabolomics RG

細胞内への取り込み経路を観る
Visualizing uptake pathways of cells

バイオ高分子研究 T
Biomacromolecules RT

2020.11.24

2020.08.20

環境変化に応じて遺伝子が空間配置を変化させ発現を ON にする仕組みの解明
Mechanism by which genes change spatial positioning and turn gene expression on
in response to environmental changes

質量分析・顕微鏡解析 U
Mass Spectrometry and Microscopy U

28

29

プレスリリース Press Releases

受賞 Awards
RG: Research Group RT: Research Team RU: Research Unit G: Group T: Team U: Unit

Date

タイトル / Titles

研究室 / Labs

2020.11.25

根が重力方向に曲がる新たな仕組みを解明
Mechanism of roots to grow toward gravity

適応制御研究 U
Dormancy and Adaptation RU

2020.11.26

オオムギ遺伝資源のゲノム多様性を解明
Genomic diversity of barley genetic resources

バイオ生産情報研究 T
Bioproductivity Informatics RT

2020.12.01

種子を保護するネオリグナンの生合成機構を解明
How plants produce seed-protective neolignans

統合メタボロミクス研究 G
Metabolomics RG

2020.12.07

珪藻の強光に対する防御策：集光性色素タンパク質の分子調節機構の解明
Defenses against excess light in diatoms:
molecular regulatory mechanism of light-harvesting pigment proteins

生命分子解析 U
Biomolecular Characterization U

2020.12.09

窒素施肥が植物をリン酸欠乏から救うメカニズムを解明
Mechanism by which nitrogen fertilization saves plants from phosphate deficiency

分子生命制御研究 T
Molecular Bioregulation RT

2020.12.10

翻訳阻害抗がん剤の二つ目の標的を同定
Identification of the alternative target for translation inhibitory antitumor drugs

触媒・融合研究 G
Catalysis and Integrated RG

2020.12.15

遺伝子資源を化合物資源へ
From gene resources to compound resources

ケミカルバイオロジー研究 G
天然物生合成研究 U
Chemical Biology RG
Natural Product Biosynthesis RU

アミノ酸・フラボノイド分析データの相違によるシャロット在来品種とタマネギ栽培品種のメタボローム識別解析
Metabolome-based discrimination analysis of shallot landraces and bulb onion cultivars
associated with differences in the amino acid and flavonoid profiles

代謝システム研究 T
Metabolic Systems RT

2020.12.17

電気化学反応の選択性を高める秘訣
The secret to increase the selectivity of electrochemical reactions

生体機能触媒研究 T
Biofunctional Catalyst RT

2020.12.23

植物ミトコンドリアの品質管理経路を発見
Discovery of a quality control pathway for plant mitochondria

分子生命制御研究 T
Molecular Bioregulation RT

2020.12.24

分解されない、ホンモノそっくりの糖脂質アナログを開発
Development of non-degradable analogue similar to glycolipid

触媒・融合研究 G
分子構造解析 U
Catalysis and Integrated RG
Molecular Structure Characterization U

2020.12.16

Date

賞 / Awards

受賞者 / Awardees

研究室 / Labs

2020.04.27

米国科学アカデミー 国際会員
National Academy of Sciences International member

篠崎 一雄 特別顧問
Kazuo SHINOZAKI Senior Advisor

CSRS
CSRS

2020.07.13

ASPB Enid MacRobbie Corresponding Membership AwardASPB Enid MacRobbie Corresponding Membership Award

榊原 均 客員主管研究員
Hitoshi SAKAKIBARA Senior Visiting Scientist

質量分析・顕微鏡解析U
Mass Spectrometry and Microscopy U

2020.08.20

2020 ACS Macro Letters/Biomacromolecules/Macromolecules Young Investigator Award
2020 ACS Macro Letters/Biomacromolecules/Macromolecules
Young Investigator Award沼田 圭司 チームリーダー
Keiji NUMATA Team Leader

バイオ高分子研究T
Biomacromolecules RT

2020.09.07

国際生物学賞International Prize for Biology

篠崎 一雄 特別顧問
Kazuo SHINOZAKI Senior Advisor

CSRS
CSRS

2020.09.09

第38回(2020年度)日本土壌肥料学会奨励賞
The 38th Japanese Society of Soil Science and Plant Nutrition
Encouragement Prize

泉 正範 研究員
Masanori IZUMI Research Scientist

分子生命制御研究T
Molecular Bioregulation RT

2020.09.10

日本植物バイオテクノロジー学会 論文賞
The JSPB Excellent Paper Award

斉藤 和季 センター長
Kazuki SAITO Director

統合メタボロミクス研究G
Metabolomics RG

梅基 直行 上級研究員
Naoyuki UMEMOTO Senior Scientist
2020.09.10

日本植物バイオテクノロジー学会 奨励賞
The JSPB Award for Young Scientists

中林 亮 研究員
Ryo NAKABAYASHI Research Scientist

統合メタボロミクス研究G
Metabolomics RG

2020.09.20

Journal of Plant Rearch 2020 Best Paper 賞
Journal of Plant Rearch 2020 Best Paper Award

瀬尾 光範 ユニットリーダー
Mitsunori SEO Unit Leader

適応制御研究U
Dormancy and Adaptation RU

2020.10.22

2021年度中国科学院院長の国際フェロ-シップイニシアティブによる卓越科学者賞
Distinguished Scientists under the CAS President's International
Fellowship Initiative(PIFI) for 2021

近藤 昭彦 副センター長Akihiko KONDO Deputy Director

CSRS
CSRS

2020.10.26

Banting & Best Distinguished Scholar (The Temerty
Faculty of Medicine, University of Toronto)
Banting & Best Distinguished Scholar (The Temerty Faculty of
Medicine, University of Toronto)

Charles M. BOONE チームリーダーCharles M. BOONE Team Leader

分子リガンド標的研究T
Molecular Ligand Target RT

2020.11.18

Highly Cited Researchers 2020
Highly Cited Researchers 2020

斉藤 和季 センター長
Kazuki SAITO Director

CSRS
CSRS

篠崎 一雄 特別顧問
Kazuo SHINOZAKI Senior Advisor

2021.01.06

イネの初期成長を促進する因子を発見
Discovery of a factor promoting initial growth of rice seedlings

適応制御研究 U
Dormancy and Adaptation RU

2021.01.18

抗がん性成分を生産する植物チャボイナモリの全ゲノムを高精度に解読
Highly accurate whole genome sequence was revealed for Ophiorrhiza pumila,a plant producing anti-cancer substance

統合メタボロミクス研究 G
Metabolomics RG

2021.02.22

脳梗塞急性期における炎症増悪に血管内腔の糖衣損傷が関与することを解明
Stroke of Luck: Scientists Discover Target for Stroke Therapy in Blood-Brain Barrier

生命分子解析 U
Biomolecular Characterization U

2021.02.22

重水素で解き明かす脂肪酸の抗がん作用
Deuterium reveals anticancer activity of fatty acid

触媒・融合研究 G
Catalysis and Integrated RG

ジャガイモの毒 α- ソラニンはトマトの苦味成分から分岐進化した
3RWDWRWR[LQĮVRODQLQHZDVHYROXWLRQDOO\GLYHUJHGIURPELWWHUFRPSRXQGVRIWRPDWR

統合メタボロミクス研究 G
Metabolomics RG

2021.03.02

植物は概日時計因子によって低温ストレスに対する耐性を獲得している
Posttranslational regulation of multiple clock-related transcription factors triggers
cold-inducible gene expression in Arabidopsis

機能開発研究 G
Gene Discovery RG

2020.11.27

日本農学進歩賞
Japan Prize in Agricultural Sciences, Achievement Award forYoung Scientists

浅井 秀太 研究員
Shuta ASAI Research Scientist

植物免疫研究G
Plant Immunity RG

2021.03.19

葉緑体との相互作用におけるミトコンドリア運動を発見
Mitochondrial movement during its association with chloroplasts is discovered

バイオ高分子研究 T
Biomacromolecules RT

2021.03.16

アラブ首長国連邦(UAE)国際賞
The Khalifa International Award for Date Palm and Agricultural
Innovation Award

篠崎 一雄 特別顧問
Kazuo SHINOZAKI Senior Advisor

CSRS
CSRS

2021.03.26

トランスゴルジ網における積荷選別様式を可視化
Visualization of cargo sorting system in the trans-Golgi network

質量分析・顕微鏡解析 U
Mass Spectrometry and Microscopy U

2021.03.20

化学工学会賞：研究奨励賞（内藤雅喜記念賞）
The SCEJ Award for Outstanding Young Researcher Winner

野田 修平 研究員
Shuhei NODA Research Scientist

細胞生産研究T
Cell Factory RT

2021.03.30

スプライシング調節化合物がもたらす新たな作用を発見
A new activity provided by a chemical splicing modulator is discovered

ケミカルゲノミクス研究 G
Chemical Genomics RG

2021.03.26

2021年度日本薬学会賞
The Pharmaceutical Society of Japan Award (The PSJ Award)

袖岡 幹子 グループディレクター
Mikiko SODEOKA Group Director

触媒・融合研究G
Catalysis and Integrated RG

2021.02.26

30

白須 賢 副センター長
Ken SHIRASU Deputy Director
関 原明 チームリーダー
Motoaki SEKI Team Leader

植物ゲノム発現研究T
Plant Genomic Network RT

瀬尾 光範 ユニットリーダー
Mitsunori SEO Unit Leader

適応制御研究U
Dormancy and Adaptation RU

Lam-Son Phan TRAN ユニットリーダー
Lam-Son Phan TRAN Unit Leader

ストレス適応研究U
Stress Adaptation RU

榊原 均 客員主管研究員
Hitoshi SAKAKIBARA Senior Visiting Scientist

質量分析・顕微鏡解析U
Mass Spectrometry and Microscopy U

小嶋 美紀子 専門技術員
Mikiko KOJIMA Expert Technician

31

ニュース＆イベント News & Events
2020.04.01

2020.11.06

Dr. Kazuki Saito appointed to the director of RIKEN CSRSCSRS Retreat 2020

斉藤和季がセンター長に就任

CSRSリトリート2020

2020.06.17

2019年度CSRS成果報告会

FY2019 CSRS
Annual Progress Report2020.11.19

CSRSの研究者9名が「Highly Cited Researchers 2020」に選出
Nine CSRS researchers have been selectedfor Highly Cited Researchers 2020

Laboratories
研究室ページに掲載されている下記アイコンは、

2020.07.16

2020.11.30

Career Support Seminar

Plant Science Symposium 2020

キャリアサポートセミナー

植物科学シンポジウム2020

参画しているフラッグシッププロジェクトおよび部門を表します。
The following icons on the laboratory page
represent flagship projects or divisions involved.

2020.10.10

2020.12.18

革新的植物バイオRIKEN Yokohama Campus Open Day

CSRS signed MoU on collaboration with Chiba University

Innovative Plant Biotechnology

2021.03.08

代謝ゲノムエンジニアリング

理研 横浜地区 一般公開

千葉大学と連携・協力に関する協定書を締結

2020.10.12

理研と未来を創る会セミナー

Industry Memberships to Create the Future with RIKEN Seminar

データ推進プログラム成果報告会

Programs for the promotion of informatics and data science
Progress Report

CSRS大学院生教育プログラム
CSRS Graduate Student Training Program (CSRS-GSTP)

Metabolic Genome Engineering

先進触媒機能エンジニアリング
Innovative Catalysts

新機能性ポリマー
Leading-edge Polymers

先端技術プラットフォーム
Advanced Research and Technology Platforms

2020年4月より、CSRSに在籍する大学院生を対象とした2020年度討論会 / FY2020 Discussion Session

CSRS大学院生教育プログラムを開始しました。本プログ

創薬・医療技術基盤連携部門

ラムは、CSRSの下で将来の科学技術を支え発展させてい

1. Introduction

く優秀な科学者・技術者を発掘・育成していくことを目的と

2. So you wanna be a researcher?

しています。
初年度となった2020年度は、修士課程13名を対象に、
オ
ンライン討論会を全10回実施しました。

3. Sustainable Resource Science
4. メタボローム解析から見えてくる植物の代謝生理

Drug Discovery Platforms Cooperation Division

理研-マックスプランク連携研究部門
RIKEN-Max Planck Joint Research Division
for Systems Chemical Biology

5. 研究の心構え

The

CSRS

Graduate

Student

Training

Program(CSRS-GSTP) was launched in April 2020 for graduate
students enrolled in the CSRS. Under the supervision of
CSRS, this program aims to identify and foster talentedyoung

scientists

capableofcontributing

to

the

advancement of science for the future.
In FY2020, the first year of the program, a total of 10 online

6. バイオプラスチックの可能性と課題
7. 植物ケミカルバイオロジー
8. バイオ高分子の研究を通して幸せになる方法を考える
9. 生態機能触媒とは
10. 自ら作るトレーニングプログラム

discussion sessions were held for 13 master students.

32

33

合成ゲノミクス研究グループ
Synthetic Genomics Research Group

Contributing sustainable production of
useful biomass materials withgenome information and gene expression profile

ゲノム情報と遺伝子発現解析を利用し、バイオマスの安定的な生産に貢献する研究を目指します

グループディレクター／Group Director

我々は、パラゴムノキやC4光合成植物であるソルガムのゲノ

松井

Our group conducts on research for elucidation of central

ム解読を通じて、
バイオマス生産向上に繋がる中心的な遺伝子

genes that connect to biomass increase through the

南

理学博士

Minami MATSUI D.Sci.

analysis of useful plant genome including Pará-rubber treeの探索を行う。植物の光環境に対応した遺伝子発現制御機構

and sorghum, a C4 photosynthesis crop. We also study on

解明により効率的な成長制御のための研究を進める。
これらのthe control of gene expression respond to light environment.

研究を通じて有用バイオマスの安定的な生産に貢献する研究

We will contribute sustainable production of useful biomassを目指す。

materials through these researches.

研究テーマ

研究成果

● パラゴムノキの遺伝子発現解析とゲノム解析によるバイオマス
生産向上に関わる研究● 天然ゴムの生合成に関わる遺伝子のb-HLH型転写因子による制御を解析した。

● ケミカルバイオロジーによるバイオマス生産向上に関わる研究

Research Subjects● C4光合成作物ソルガムのゲノム、遺伝子発現解析と遺伝子導入● シロイヌナズナの光照射後の光誘導性遺伝子発現についてbZIP型転写因子の作用について調べた。

● 植物の光環境に応答するメカニズムの解析● 海洋メタゲノムから新規光受容体の探索を行なった。

● Research on the improvement of plant biomass production
through analysis of gene expression profile and genome of
Pará-rubber tree
● Research on plant biomass improvement through chemical
biology● Genome and expression studies and gene transformation ofSorghum a C4 photosynthesis cropResearch Results● We analyzed control of natural rubber biosynthesis-related genes by
b-HLH transcription factors.
● We revealed mode of bZIP transcription factors on light exposure in
Arabidopsis through time-course transcriptome study.
● We identified new photoreceptor from Marine-metagenome data.

● Analysis of mechanism for plant’s response to lightenvironment

bZIP transcription factors orchestrally regulate gene expression upon light exposure.

Two bHLH transcription factors can regulate rubber biosynthetic genes
by directly binding to their promoters in Hevea brasiliensis.

主要論文 / Publications

2020年度メンバー / FY2020 Members
Group Director

Student Trainee

OhtersMinami MATSUI

Chika AKAGIHaruka SHIMOHIRA
Ami KAGEYAMA

Rieko SATO
Mieko KOMOCHI
Junko ENOKIDO
Kyoko YOKOMIZO
Masaharu KAWAUCHIEmi OSADA

Research Scientist

Yuko MAKITA
Yukio KURIHARA
Setsuko SHIMADA
Emiko KURIHARA
Technical Staff

Tomoko KURIYAMA

34

Visiting Scientist

Eli KAMINUMA
Yuki YANAGAWA
Hidefumi HAMASAKI
Nyok Sean LAU
Misao ITOUGA
Takatoshi KIBA
Yoshiharu YAMAMOTO

Yamaguchi, T. et al.
Regulatory Potential of bHLH-Type Transcription Factors on the Road to Rubber
Biosynthesis in Hevea brasiliensis.
Plants 9, 674 (2020)
Kurihara, Y., Makita, Y., Shimohira, H., Matsui, M.
Time-Course Transcriptome Study Reveals Mode of bZIP Transcription Factors on
Light Exposure in Arabidopsis.
Int. J. Mol. Sci. 21, 1993 (2020)
Kurihara, Y. et al.
Translational landscape of protein-coding and non-protein-coding RNAs upon light
exposure in Arabidopsis.
Plant Cell Physiol. 61, 536-545 (2020)35

機能開発研究グループ

Gene Discovery Research Group
Discovering important and useful genes
involved in plant growth andenvironmental stress responses

植物の生産性向上・環境ストレス応答に関与する
重要な機能を持つ遺伝子を探索します

グループディレクター／Group Director

当グループでは植物の生産性向上に関わるシロイヌナズナや

Our group is discovering plant genes of which functions

作物での重要な機能を持つ遺伝子の探索(ジーンディスカバ

are linked to quantitative improvements in plant growth and発現法や遺伝子導入法の開発をすすめ、植物の環境ストレス耐性や水利用効率の向上、さらには光合成機能の向上を目指す。
これらの研究成果を基に栽培環境の影響を最小限にして最大の収量が得られる作物の開発に関与する基盤技術を開発する。

理学博士

environmental stresses to achieve maximum productivity.

に注目し、環境ストレス応答や環境適応、
さらに光合成機能に関達因子などの探索と解析を進める。同時に、効率の良い遺伝子

一雄

those with new functions for minimizing the effects of theリー)を進めている。
とくに植物の量的な向上に関わる生理機能
与する遺伝子、それらの発現を調節する制御因子、
シグナル伝

篠崎

Kazuo SHINOZAKI D.Sci.

Based on the genomic analysis including transcriptomics and研究成果

metabolomics, we explore key genes involved in regulation● タンパク質リン酸化酵素による、乾燥ストレス適応獲得の分子メカニズムを明らかにした。

of useful metabolites for the improvement of plant● 水利用効率向上に関わる膜輸送体が単子葉植物にも保存されていることを示した。

of abiotic stress response, photosynthesis and productions
productivity.

● メチル化DNAによる新規エピアレルの形成とその遺伝を妨げる分子機構を明らかにした。

研究テーマ

Research Results● We identified the molecular mechanism of drought stress adaptation via
protein kinase.
● We identified a functional homolog of membrane transporters improving
water use efficiency of monocotes.
● We provided a practical evidence for how de novo epi-allele establishes
its inheritability.

Research Subjects● 乾燥及びABA応答に関わる制御因子、
シグナル伝達因子及び代謝産物の探索と解析● Discovery of genes, signaling molecules, transporters andmetabolites involved in dehydration stress and ABA
responses● 環境ストレス耐性、水利用効率の向上に関する分子育種への展
開とコムギ、
イネ、
ダイズなどの作物への応用● Improvement of drought stress tolerance and water use
efficiency of crops by international collaboration● 葉緑体機能の制御に関する遺伝子解析と気候変動下での光合成機能向上への展開● Analysis of chloroplast functions in photosynthesis understress conditions● 変異体リソースと表現型解析技術を利用した新規遺伝子の探索● Development of systematic phenotype analysis platform(phenome analysis) for functional analysis of mutated genes● 比較ゲノム科学による作物への応用展開を目指した基盤研究● Comparative genomics and its application to crop
improvement

Raf-like kinases regulate the mRNA stability for drought stress adaptation.

Wako

2020年度メンバー / FY2020 Members

主要論文 / Publications

Group Director

Technical Staff

Kazuo SHINOZAKI

Yukiko KAMIDE
Saho MIZUKADO
Eriko SUGIMOTO
Saya KIKUCHI
Fuyuko SHIMODA

Soma, F., Takahashi, F., Suzuki, T., Shinozaki, K., Yamaguchi-Shinozaki, K.
Plant Raf-like kinases regulate the mRNA population upstream of ABA-unresponsive
SnRK2 kinases under drought stress.
Nat. Commun. 11,1373 (2020)

Senior Research Scientist

Takashi KUROMORI
Research Scientist

Miki FUJITA
Fumiyoshi MYOUGA
Fuminori TAKAHASHI
Kaoru URANO
June-Sik KIM
Tsukuba36

BdABCG25 is a functional homolog of AtABCG25 improving water use efficiency.

Kuromori, T., Sugimoto, E., Shinozaki, K.
Brachypodium BdABCG25 is a homolog of Arabidopsis AtABCG25 involved in thetransport of abscisic acid.
FEBS lett. 595, 954-959 (2021)
Kim, JS., Kidokoro, S., Shinozaki, K., Yamaguchi-Shinozaki, K.
DNA demethylase ROS1 prevents inheritable DREB1A/CBF3 repression bytransgene-induced promoter methylation in the Arabidopsis ice1-1 mutant.
Plant Mol. Biol. 104, 575-582 (2020)
37植物免疫研究グループ

Plant Immunity Research Group
Understanding plant immunity mechanisms
and developing sustainabledisease resistant crops

植物の免疫システムを理解し、持続的な耐病性作物の作出を目指します

グループディレクター／Group Director

当グループでは主に生化学的手法、遺伝学的手法を用いて、Our group’s ultimate goal is to fully describe functions of

耐病性および病原性に関与する遺伝子、タンパク質および低分

genes, proteins and small molecular compounds that are

モデル植物等を用い耐病性変異体を獲得して、新規耐病性原因
遺伝子の特定を進める。総合メタボロミクス研究グループと協力して耐病性に関与する低分子化学物質の同定を推進し、作物of resistance signaling complexes and protein modifications

研究成果

that control defense responses. In addition, we plan to identify● 植物におけるキノン認識に重要な受容体を発見した。

mutants in model plants. We also collaborate with thenovel genes involved in plant immunity by isolating defense● 寄生植物における宿主との道管接合メカニズムを明らかにした。
● 寄生植物においてエチレンが宿主の認識に重要であることを明らかにした。

Metabolomics Research Group to isolate small moleculecompounds involved in disease resistance.

へ応用するための基盤技術を開発する。

研究テーマ

Research Results● We identified a receptor essential for quinone perception in plants.
● We elucidated molecular mechanism of xylem connection between
parasitic plants and hosts.
● We found that ethylene is important for host perception in parasitic
plants.

Research Subjects● 植物の免疫と成長を促進する根圏の有用微生物の単離● To identify useful microbes from rhizosphere to promote
plant immunity and growth● 植物の免疫を制御する低分子化合物の単離とそのターゲットの解析● To identify small molecules to regulate plant immunity andcharacterize their targets● 植物病原体の病原性に関与する新規遺伝子および代謝物の同定● To isolate novel genes/metabolites for pathogen virulence● 植物免疫の分子機構解明● To identify novel mechanisms for plant immunity

Expression pattern of receptor-like kinases that are important for quinone perception inparasitic plants

Group Director

Postdoctoral Researcher

Student Trainee

Ken SHIRASUYu AYUKAWA
Kazuki SATO
Satoshi OGAWA
Max FISHMAN
Nino ESPINAS
Yukihisa GOTO

Erika IINO
Yuki TANAKA
Katsuma YONEHARA

Senior Research Scientist

Yasuhiro KADOTA
Research Scientist

Pamela Hui Peng GAN
Anuphon LAOHAVISIT
Nobuaki ISHIHAMA
Shuta ASAI
Sachiko MASUDA
Naoyoshi KUMAKURA

Technical Staff

Kaori TAKIZAWA
Ryoko HIROYAMA
Noriko MAKI
Arisa SHIBATA

Expression pattern of auxin transporters in parasitic plants

主要論文 / Publications

2020年度メンバー / FY2020 Members

38

Ph.D.

the regulatory mechanism of immunity by studying dynamics

明らかにする研究を行っている。耐病性シグナル複合体の研究、
タンパク質レベルでのダイナミックな制御機構を解明する。
また賢

essential for immunity in plants. As the first step, we focus on

子化学物質を解析し、免疫システムの分子機構、病原性機構を
免疫システムの制御に関与するタンパク質の修飾などに注目し、白須

Ken SHIRASU Ph.D.

OthersYoko NAGAI
Kanako HORI

Laohavisit, A. et al.
Quinone perception in plants via leucine-rich repeat receptor-like kinases.
Nature 587, 92-97 (2020)
Wakatake, T., Ogawa, S., Yoshida, S., Shirasu, K.
Auxin transport network underlies xylem bridge formation between the hemi-parasitic
plant Phtheirospermum japonicum and host Arabidopsis.
Development 147, dev187781 (2020)
Cui, S. et al.
Ethylene signaling mediates host invasion by parasitic plants.
Sci. Adv. 6, eabc2385 (2020)

39

植物ゲノム発現研究チーム

Plant Genomic Network Research Team
Analyzing plant genomic networks forenvironmental stress adaptation andimproved productivity

植物の環境ストレス適応や生産性向上に関与する
ゲノム発現制御機構を解析しますチームリーダー／Team Leader

統合オミックス解析により、環境ストレス適応・馴化に関するWe are analyzing novel epigenetic, RNA and peptide

エピジェネティクス・RNA・ペプチドの制御機構を明らかにする。

regulation mechanisms in environmental stress adaptation

integrated omics analyses in cassava, an important tropical

研究成果

crop for carbon utilization. We aim to develop useful plant● FSL0260は、ミトコンドリアの電子伝達系複合体Ⅰの阻害・代替呼吸系の活性化、活性酸素の蓄積抑制を介して、耐塩性強化することを明らかにした。

plant productivity by use of chemical compounds and● 統合オミックス解析を行い、キャッサバ塊根の形成に関わる分子メカニズムを解明した。
● ベトナム圃場での遺伝子発現解析から、キャッサバの開花に適した環境とFT1遺伝子の発現上昇による開花促進が示唆された。

研究テーマ

resources, such as increased stress tolerance and improved
transformation technology.

Research Subjects● Analysis of epigenetic, RNA and peptide regulation
mechanisms in environmental stress adaptation● 最先端科学技術を用いたキャッサバ分子育種の推進● Advancement of cassava molecular breeding by
cutting-edge technologies● 化合物、
ペプチド、形質転換技術の活用による有用植物資源（ストレス耐性強化など）の作出

Research Results● We revealed that FSL0260 enhances salt tolerance through inhibition of
mitochondrial complex I, activation of alternative respiration pathway,
and reduction of ROS accumulation.
● We elucidated the molecular mechanism involved in cassava tuberous
root formation by integrated omics analysis.

● 環境ストレス適応に関与するエピジェネティクス、RNA、ペプチド制御機構の解析● Transcriptome analysis in the Vietnamese field indicated environmental
factors suitable for cassava flowering and induction of flowering byincreased expression of FT1 gene.

● Development of useful plant resources, such as increased
stress tolerance by chemical compounds, peptides andtransformation technology

FSL0260 enhances high-salinity stress tolerance in plants.

Crosstalk among phytohormones during tuberous root development in cassava

主要論文 / Publications

2020年度メンバー / FY2020 Members
Team Leader

Technical Staff

Part-time Worker

Motoaki SEKI

Junko ISHIDA
Maho TANAKA
Satoshi TAKAHASHI
Chikako UTSUMI

Chieko TORII
Kayoko MIZUNASHI
Yoshie OKAMOTO
Megumi MIYAMOTO
Akiko SATO

Research Scientist

Akihiro MATSUI
Kentaro NAKAMINAMI
Yoshinori UTSUMI
Minoru UEDA
Khurram BASHIR

40

博士
（理学）

analyzing regulatory networks of tuberous root formation by

解析により、塊根形成の制御ネットワークを明らかにする。化合など新たな有用植物資源の創出法の開発を目指す。

原明

Motoaki SEKI Ph.D.

and acclimation by integrated omics analyses. We are also

キャッサバ
（炭素の資源化に有用な熱帯作物）の統合オミックス
物などの活用や形質転換により環境ストレス耐性・生産性向上

関International Program Associate

Zarnab AHMAD
Thu ANH VU

Postdoctoral Researcher

Student Trainee

Hiroki TOKUNAGA

Yuiko SATO

Assistant

Nobuko KIMURA

Sako, K. et al.
Inhibition of mitochondrial complex I by the novel compound FSL0260 enhances highsalinity-stress tolerance in Arabidopsis thaliana.
Sci. Rep. 10, 8691 (2020)
Utsumi, Y. et al.
Integrative omics approaches revealed a crosstalk among phytohormones during
tuberous root development in cassava.
Plant Mol. Biol. 10.1007/s11103-020-01033-8. (2020)
Tokunaga, H. et al.
Field transcriptome analysis reveals a molecular mechanism for cassava-flowering ina mountainous environment in Southeast Asia.
Plant Mol. Biol. 10.1007/s11103-020-01057-0. (2020)
41

細胞機能研究チーム

Cell Function Research Team

植物の成長や再生を制御する
シグナルネットワークを解明します

Uncovering the regulatory network underlying
plant organ growth and regeneration
チームリーダー／Team Leader

植物の葉や根などの器官の成長は様々な発生プログラムやWe investigate how plants integrate developmental and環境情報によって調節されるが、その具体的な仕組みはまだ解

environmental cues to maximise organ growth under theand maintain cellular differentiation status and how various

構を明らかにし、植物が発生プログラムや環境情報を統合的に
また植物細胞の脱分化、再分化の分子機構を解明し、過酷な環境ストレスによって植物の多様な再生現象が引き起こされる仕組みを解明しようとしている。一方、これらの基礎研究から得られた成果を利用し、作物の生産性向上や有用物質生産を目指した新技術の開発を進めている。

stress stimuli override the developmental commitments to

研究成果

undergo cellular reprogramming. These strategies should● タンパク質のSUMO化修飾を触媒するSIZ1が茎葉再生を負に制御することを明らかにした。

reprogramming, thus providing molecular basis for crop

● SIZ1が傷害応答を負に制御することを明らかにした。

allow us to identify key modulators of organ growth andimprovement.

● 細胞のリプログラミング中にWIND1が制御する転写ネットワークを明らかに
した。

研究テーマ

Research Results● We uncovered that SUMO E3 ligase SIZ1 negatively regulates shootregeneration.
● We found that SIZ1 negatively regulates the wound response.
● We revealed the transcriptional network governed by WIND1 duringcellular reprogramming.

Research Subjects● 植物の器官成長を司る分子メカニズムの解明● Molecular dissection of plant organ growth● 植物の細胞リプログラミングを司る分子メカニズムの解明● Molecular dissection of cellular reprogramming in plants● 分子組織培養法の確立と作物への応用展開● Molecular manipulation of organ regeneration in crops

in vitro shoot regeneration is strongly enhanced in Arabidopsis siz1 mutants.

Team Leader

Technical Staff

InternKeiko SUGIMOTO

Ayako KAWAMURA
Arika TAKEBAYASHI

Robin LARDON

Student Trainee

Mariko MOURI
Chika IKEDA
Noriko DOI
Akiko HANADA

Research Scientist

Akira IWASE
Postdoctoral Researcher

David FAVERO
Michitaro SHIBATA
Duncan COLEMAN

Yuki SAKAMOTO
Alice LAMBOLEZ
Yu CHEN
Robin JOURNOTThe siz1 mutation causes hyperactivation of the wound response.

主要論文 / Publications

2020年度メンバー / FY2020 Members

Part-time Worker

Assistant

Takako FURUKAWA

42

Ph.D.

changing environment. We also explore how plants establish

明されていない。私達は植物細胞の増殖、成長、分化の制御機処理して、器官成長を調節する分子機構の解明を目指している。

杉本 慶子

Keiko SUGIMOTO Ph.D.

Coleman, D. et al.
The SUMO E3 Ligase SIZ1 Negatively Regulates Shoot Regeneration.
Plant Physiol. 184, 330-344 (2020)
Favero, DS. et al.
AT-hook transcription factors restrict petiole growth by antagonizing PIFs.
Curr. Biol. 30, 1454-1466.e6. (2020)
Martinez, CC. et al.
Spatial transcriptional signatures define margin morphogenesis along theproximal-distal and medio-lateral axes in tomato (Solanum lycopersicum) leaves.
Plant Cell (2021) 33, 44-65 (2021)43

植物共生研究チーム

Plant Symbiosis Research Team植物・微生物間の共生を理解し、持続的農業の実現を目指します

Understanding plant-microbe symbiosis
in order to establish sustainable agriculture
チームリーダー／Team Leader

窒素肥料は現代の農業で最も多く利用されるが、その生産おNitrogen is the most heavily used fertilizer in present

よび施用は温室効果ガスの排出など生態系に悪影響を及ぼす。

agriculture. Its production and use however damage the系に優しい持続的な農業が実現できる。
このために私たちは、根粒共生の分子機構を明らかにするとともに、マメ科植物と根粒菌との共生における進化的要因を探ることで、穀物への窒素固

博士
（理学）

bacteria called rhizobia infect legume roots, and fix

大気窒素を固定することで、宿主植物に窒素栄養を供給する。
共生できれば窒素肥料の大幅な使用削減が可能となり、生態誠

Makoto HAYASHI Ph.D.

ecosystem due to the emission of greenhouse gases. Soil

一方、根粒菌はダイズなどマメ科植物の根に感染し、根粒内でしたがってイネ・トウモロコシ・コムギなどの穀物と根粒菌とが林

atmospheric nitrogen in root nodules. Consequently, if

研究成果

cereals such as rice, corn, and wheat could establish● 共生窒素固定を負に制御する根粒菌のシグナルを同定した。

of nitrogen fertilizer, which would result in ecosystem-friendly,● 植物の根圏微生物叢を解析した。
● 植物における効率的な核単離法を確立した。

symbiosis with rhizobia, we can dramatically reduce the use
sustainable agriculture. In order to achieve our goals, we aim
to confer the ability to fix nitrogen on cereals, by elucidating
molecular functions of root nodule symbiosis, as well as by

定能の賦与を目指す。

Research Results● We identified the rhizobial signal that negatively regulates symbiotic
nitrogen fixation.
● We analyzed plant root microbiota.
● We established an efficient method for isolating plant nuclei.

investigating evolutionary aspects of the legume-rhizobia
symbiosis.

研究テーマ

Research Subjects● 根粒形成における分子機構の解明● Elucidation of molecular mechanisms in nodulation● 根粒菌の感染における分子要因の同定● Identification of molecular components in infection by rhizobia● 穀物における根粒共生の応用● Application of root nodule symbiosis to cereals

Gene for gene regulation of nodule symbiosis
Left: Wild type Lotus japonicus inoculated with Wild type Mesorhizobium loti TONO
Middle: apn1 L. japonicus inoculated with Wild type M. loti TONO
Right: apn1 L. japonicus inoculated with dca1 M. loti TONO
Top: Inoculated plants
Bottom: Developed nodules

Isolated nuclei from Lotus japonicus seedlings

2020年度メンバー / FY2020 Members

主要論文 / Publications

Team Leader

Visiting Scientist

Makoto HAYASHI

Takashi SOYANO

Research Scientist

Technical Staff

Tsuneo HAKOYAMA
Akihiro YAMAZAKI

Atsuko HIROTA
Shoko YAMAZAKI

Shimoda, Y. et al.
The rhizobial autotransporter determines the symbiotic nitrogen fixation activity ofLotus japonicus in a host-specific manner.
Proc. Natl. Acad. Sci. USA 117, 1806-1815 (2020)

Postdoctoral Researcher

Kai BATTENBERG
Teruki SUGIYAMA

Ichihashi, Y. et al.
Multi-omics analysis on an agroecosystem reveals the significant role of organic
nitrogen to increase agricultural crop yield.
Proc. Natl. Acad. Sci. USA 117, 14552-14560 (2020)
Ichihashi, Y. et al.
Common Mechanisms of Developmental Reprogramming in Plants—Lessons fromRegeneration, Symbiosis, and Parasitism.
Front. Plant Sci. 11, 1084 (2020)

4445

バイオ生産情報研究チーム

Bioproductivity Informatics Research Team
Exploring useful genes forplant productivity and developing technology
to increase grass biomass

植物の生産性に関わる有用遺伝子を探索し、草本バイオマス増産技術の開発を目指します

チームリーダー／Team Leader

草本系のセルロースバイオマスの量的・質的な生産性を向上

Our team aims to develop plants with improvements in theさせた植物の開発を目指す。草本モデル植物を用いて植物の高quantitative and qualitative productivity of cellulosic biomass.
improve biomass productivity and environment adaptability

伝子探索を進める。
また、バイオマス資源用植物への応用研究

in plants. Furthermore, we are promoting applied researches

研究成果

for plants for biomass resources in collaboration with

● ミドリムシの高効率ゲノム編集法の詳細な方法を公表した。

研究テーマ● 異質倍数体の高生産性機構の理解と植物バイオマス増産への
利用

博士
（理学）

By using model grass, we carry out gene discovery to

生産性、環境ストレス耐性などの有用形質を付与するための遺を、大学や他の研究機関と連携して推進する。

持田 恵一

Keiichi MOCHIDA Ph.D.

● ミナトカモジグサの系統特異的な紋枯病抵抗性には、
サリチル酸応答性の
WKRY転写因子の1つであるBdWRKY38が重要であることを明らかにした。
● オオムギパンゲノムプロジェクトにおいて、
日本オオムギ品種の全ゲノムの解読に貢献した。

● 草本バイオマスの生産性向上に有用な遺伝子の同定

universities and institutes.

Research Subjects● Elucidation of molecular mechanisms of higher productivity
in allopolyploid and its application to increase plant biomass
production● Identification of useful genes for improving biomass
productivity in grasses● 草本植物における糖代謝システムの合理的改変によるセルロー
スバイオマスの増産

Research Results● We provided a detailed protocol for highly efficient CRISPR-associatedprotein 9 ribonucleoprotein-based genome editing in Euglena gracilis.
● We found that BdWRKY38, a salicylic acid responsive WRKY
transcription factor is required for the incompatible interaction ofBrachypodium distachyon with the necrotrophic fungus Rhizoctonia
solani.
● We contributed to chromosome-scale sequence assemblies for a
Japanese accession in the international Barley Pan-genome project.

● Enhancement of cellulosic biomass by rational modificationof the sugar metabolism system in grasses

BdWRKY38

Overexpression

WT

Bd21 (susceptible)
Overexpression of BdWRKY38 increases R. solani
resistance in a susceptible accession of B. distachyon.

BdWRKY38 is a hub transcription factor in the gene regulatory
network for the incompatible interaction of Brachypodium
distachyon with the necrotrophic fungus Rhizoctonia solani.

2020年度メンバー / FY2020 Members

主要論文 / Publications

Team Leader

Student Trainee

Keiichi MOCHIDA

Shun TAKAYA

Research Scientist

OthersToshihisa NOMURA
Yuusuke KOUZAIAkiko SUZUKI
Hiromi OJIMA
Kyoko TOYAMA
Toshie KITA
Tomoko OKACHI
Etsuko KITADA

Nomura, T., Yoshikawa, M., Suzuki, K., Mochida, K.
Highly Efficient CRISPR-Associated Protein 9 Ribonucleoprotein-Based Genome
Editing in Euglena gracilis.
STAR Protoc. 1, 100023 (2020)

Technical Staff

Yukiko UEHARA
Minami SHIMIZU
Asaka KANATANI

Kouzai, Y. et al.
BdWRKY38 is required for the incompatible interaction of Brachypodium distachyonwith the necrotrophic fungus Rhizoctonia solani.
Plant J. 104, 995-1008 (2020)
Jayakodi, M. et al.
The barley pan-genome reveals the hidden legacy of mutation breeding.
Nature 588, 284-289 (2020)

4647

適応制御研究ユニット

Dormancy and Adaptation Research Unit

種子機能と環境適応力を高める
遺伝子・化合物を探索します

Discovering genes and chemicals that improveseed quality and plant adaptation responses
ユニットリーダー／Unit Leader

当ユニットでは種子休眠、発芽、ストレス応答に代表される植Our unit studies the mechanisms that regulate plant

物の適応反応の制御機構を明らかにする研究を行っている。
こadaptation responses such as seed dormancy, germinationtransport of plant hormones such as abscisic acid,

シシン酸、
ジベレリン、
ジャスモン酸、
オーキシンなどの植物ホルいる。
さらに遺伝的、化学的な制御により、輸送体や生合成制御
因子の機能を有効に利用することで、植物の生産性や環境適応力を高める技術開発に取り組む。

博士
（理学）

Mitsunori SEO D.Sci.

and stress responses. We will reveal how biosynthesis and

れらの生理作用に重要な役割を果たすことが知られているアブモンに着目し、その生合成および輸送機構の解明に取り組んで瀬尾 光範

gibberellin, jasmonates and auxin are regulated. We will

研究成果
● シロイヌナズナNPF7.3がインドール酪酸の輸送体であることを明らかにした。

optimize plant adaptation responses by genetic and chemical
regulation of hormone transport and biosynthesis.

● イネSWEET3aがジベレリンとグルコースの輸送体であることを明らかにした。

● We revealed that Arabidopsis NPF7.3 functions as an indole-3-butyricacid transporter.
● We revealed that rice SWEET3a transports gibberellin and glucose.

● トマトNPF4.5がアブシシン酸の輸送体であることを明らかにした。

研究テーマ

Research Results● We revealed that tomato NPF4.5 is an abscisic acid transporter.

Research Subjects● 植物ホルモン輸送体の同定と機能解析● Identification and functional characterization of plant
hormone transporters● 植物の成長制御およびストレス応答に関与する代謝物質の同定● Identification of metabolites involved in plant growth andstress responses● 種子の休眠、発芽、寿命に関与する因子の同定● 一細胞からの植物代謝物質量分析法の確立● Identification of factors involved in seed dormancy,
germination and longevity● Development of a system to quantify plant metabolites froma single cell

Wavy root growth (A) and defective root gravitropism observed in npf7.3

2020年度メンバー / FY2020 Members

主要論文 / Publications

Unit Leader

Watanabe, S. et al.
The Arabidopsis NRT1/PTR FAMILY protein NPF7.3/NRT1.5 is an indole-3-butylicacid transporter involved in root gravitropism.
Proc. Natl. Acad. Sci. USA 117, 31500-31509 (2020)

Mitsunori SEO
Special Postdoctral Researcher

Shunsuke WATANABE
Yi-Lun TSAI
Postdoctral Researcher

Hiromi SUZUKI
Technical Staff

Yuri KANNO

48

Distribution of auxin activities (shown in red) in the root tip
regions of wild type and npf7.3

Morii, M. et al.
The dual function of OsSWEET3a as a gibberellin and glucose transporter isimportant for young shoot development in rice.
Plant Cell Physiol. 61, 1935-1945 (2020)
Shohat, H., Illouz-Eliaz, N., Kanno, Y., Seo, M., Weiss, D.
The tomato DELLA protein PROCERA promotes abscisic acid responses in guard
cells by upregulating an abscisic acid transporter.
Plant Physiol. 184, 518-528 (2020)49

ストレス適応研究ユニット
Stress Adaptation Research Unit

Understanding plant responses toenvironmental stresses for improvement ofcrop productivity

作物の生産性向上に向けて
植物の環境ストレス応答の研究に取り組みます

ユニットリーダー／Unit Leader

地球の人口は急速に増加しており、特に開発途上国では食糧

The population of the earth is rapidly increasing, settingの安定供給が主要問題の1つである。
さらに、近年の気候変化

food security one of the major issues in the world, especiallyput a great burden on food production. Environmental

食および土壌汚染のような環境ストレスは、作物の生産量に悪ニットの研究テーマは、（i）植物生長レギュレータの役割および非生物学ストレス応答との相互作用、（ii）環境ストレス条件下で作物の生産性を向上させることを目標とするトランスレーショナ
ルゲノミクス、の２つである。

Lam-Son Phan Tran Ph.D

in developing countries. Additionally, climate changes also

は、食糧生産の大きな負担になっている。干ばつ、塩害、土壌侵
影響を及ぼす要因で、安定的な農業生産を脅かしている。当ユ

ラム−ソン・ファン・チャン Ph.D

stresses, such as drought, high salinity, soil erosion and

研究成果

pollutants are factors affecting yield and stability of crop

● 単独および複合的なリン酸塩/硝酸塩欠乏に対するヒヨコマメの分子応答を調べた。

Unit has interest in (i) studying the roles of plant growth● ダイズの乾燥順化能の向上において酢酸の果たす役割を研究した。
● SMXL6、7、8がシロイヌナズナの乾燥耐性を負に制御する因子であることを
解明した。

研究テーマ

production, thereby threatening sustainable agriculture. Our
regulators and their interactions in abiotic stress responses,
as well as (ii) translational genomics aiming to enhance crop
productivity under adverse environmental stress conditions.

Research Results● We investigated the molecular responses of chickpea to individual andcombined phosphate and nitrate deficiencies.
● We studied role of acetic acid in improving drought acclimation insoybean.
● We elucidated the functions of SMXL6, 7 and 8 as negative regulators ofdrought resistance in Arabidopsis.

Research Subjects● 乾燥および塩ストレス応答における、ホルモン調節ネットワークの分子機構の解明● Molecular elucidation of hormonal regulatory networks inplant responses to drought and salt stress● リン欠乏下におけるマメ科植物の窒素固定を制御するメカニズ
ムの解明● Mechanisms controlling nitrogen fixation in legumes underphosphate deficiency● 劣悪環境下での作物の生産性向上を目的とした作物の機能ゲノ
ミクス● Functional genomics of food crops for improvement of crop
productivity in adverse conditions● 非生物的ストレス緩和における植物生長レギュレータの役割解明● Role of plant growth regulators in abiotic stress mitigation

Changes in the expression levels of genes involved in lipid metabolism inchickpea plants grown under individual and combined phosphate and nitrate
deficiency conditions

The Arabidopsis smxl6,7,8 mutant is more resistant to drought than wild-type plants,suggesting the involvement of SMXL6, 7 and 8 proteins as negative regulators ofdrought resistance.

2020年度メンバー / FY2020 Members

主要論文 / Publications

Unit Leader

International Program Associate

Lam-Son Phan TRAN

Cuong TRAN

Postdoctoral Researcher

Research Fellow

Mostafa ABDELRAHMAN

Hengxia YIN

Nasr Esfahani, M. et al.
Phosphate or nitrate imbalance induces stronger molecular responses than combined
nutrient deprivation in roots and leaves of chickpea plants.
Plant Cell Environ. 44, 574-97 (2021)

Visiting Scientist

Part-time Worker

Weiqiang LI

Yuko KANEKOTechnical Staff

Yasuko WATANABE

Rahman, M. et al.
Acetic acid improves drought acclimation in soybean: an integrative response ofphotosynthesis, osmoregulation, mineral uptake and antioxidant defense.
Physiol. Plant doi: 10.1111/ppl.13124 (2020) in press
Li, W. et al.
Negative roles of strigolactone-related SMXL6, 7 and 8 proteins in drought resistancein Arabidopsis.
Biomolecules 10, 607 (2020)

5051

環境応答研究ユニット

Environmental Response Research Unit

栄養素利用効率の向上、海藻類の生存メカニズム、
金属汚染土壌浄化のファイトレメディエーションの研究に取り組みます

ユニットリーダー／Unit Leader

カリウムは植物の生長を制御する主要栄養素のひとつであり、

it has entailed increased use of fertilizers. However, increased

ル伝達に働く因子の単離に取り組んでいる。また紅藻類
Pyropia yezoensis（スサビノリ）
を用い、海藻が塩分の高い海洋環境に適応してナトリウム／カリウムの恒常性を保つメカニズ
ムを模索し、陸上植物であるシロイヌナズナと比較分析を行っている。有害な金属を土壌から効率的に除去するファイトレメディ
エーションの手法を確立するため、ケミカルスクリーニングで植Ph.D.

and excess fertilizer run-off creates soil pollution. Growing

起こす要因となる。環境保護意識が高まる昨今、地球にやさしい

シロイヌナズナを用いてカリウムの感知および欠乏時のシグナ

怜Ryoung SHIN Ph.D.

fertilizer usage does not result in comparable production increase,

いるが、生産量には正比例せず、余った肥料は土壌汚染を引き続的農業の実現が求められている。
当ユニットでは解決策として、

申

Potassium is one of major nutrients for plant growth, and lack of

生産量を増加させるためこれらを含む肥料の使用量が増加して新しい方法による生産量の増加と、食糧の確保を可能にする持Plant nutrient use efficiency, seaweeds survival
mechanism, developing methods for removal ofunwanted metals from the environment

ecological awareness necessitates new solutions to increase

研究成果● リグニンはセシウムシグナル伝達で役割を果たしているが、シリング酸によって失われるセシウムストレスの減退はリグニン生合成構成因子によって仲介されることを解明した。
● セシウムにさらされた植物は、セシウム誘導性の成長阻害を緩和するためにグルタチオンの蓄積を増加させることを実証した。
● 複数の海洋大型藻類（Pyropia yezoensis）の遺伝子を過剰発現させると、植物におけるカリウム蓄積が向上し、低カリウムストレス耐性をもたらすことを明らかにした。

agricultural production without endangering the environment, andachieve food security via sustainable agriculture. As solutions tothese issues, we aim to elucidate the components of plantpotassium sensing and deficiency signaling in Arabidopsis using
various approaches. In parallel, we are using a marine red
macroalga, Pyropia yezoensis (susabinori) in order to understandthe mechanisms that enable seaweeds to survive in salty
condition and to compare these mechanisms with those of theland plant Arabidopsis thaliana in terms of Na+/K+ homeostasis. In

Research Results● We elucidated that lignin plays a role in cesium signaling but theattenuation of cesium stress defects by syringic acid is mediated bylignin biosynthesis components.
● We demonstrated that plants exposed to cesium increase glutathione
accumulation to alleviate the cesium-induced growth inhibition.
● We revealed that the overexpression of multiple marine macroalgae(Pyropia yezoensis) genes resulted in low potassium stress tolerances
via improving potassium accumulation in plants.

addition, to establish a new method of phytoremediation, chemical

物によるセシウムや重金属の吸収に影響を与える化合物の研究、

screenings to elucidate the chemicals which affect cesium and多領域にわたる手法を用いた解析を進めており、汚染土壌から

heavy metals uptake in plants were conducted and thecharacterization of selected chemicals are on-going using

植物が有害な金属を吸収するメカニズムの分析も行っている。

multidisciplinary approaches. As an extension, the roles of theseselected chemicals for the removal of unwanted metals
contamination are studying. We are also intensively elucidating
regulatory components of unwanted metals uptake that selectively
inhibit/suppress/prevent uptake of metals from contaminated soil.

研究テーマ

Research Subjects● 植物における栄養欠乏応答のシグナル伝達系の解明● Dissection of signaling cascades in plant response to nutrient
deprivation● 栄養欠乏時における植物の栄養素利用効率の向上に関する研究● Improvement of plant nutrient use efficiency in response tonutrient limitation● 海藻類の海洋環境における生存メカニズムの解析● 金属汚染土壌の浄化を目指した化合物併用ファイトレメディ
エーション方の確立
The application of syringic acid alleviates cesium-induced growth inhibition via lignin accumulation.
(A) Phenotype analysis of cesium-induced growth inhibition by syringic acid(B) Histochemical analysis of lignin deposition in Arabidopsis treated with cesium or syringic acid

● Establishment of remediation methods for land contaminatedwith unwanted metals using plants and chemical compounds

The phenotypic analysis and K content analysis of marine
macroalgae (Pyropia yezoensis) genes overexpressing plants

2020年度メンバー / FY2020 Members

主要論文 / Publications

Unit Leader

Adams, E. et al.
Syringic acid alleviates cesium-induced growth defect in Arabidopsis.
Int. J. Mol. Sci. 21, 9116 (2020)

Ryoung SHIN
Postdoctoral Researcher

Ju Yeon MOON
Technical Staff

Takae MIYAZAKI
Ayako MIYA
OthersMiho TANAKA

52● Understanding of marine macroalgae life in the marine
environment

Adams, E. et al.
Glutathione and its biosynthetic intermediates alleviate cesium stress in Arabidopsis.
Front. Plant Sci. 10, 1711 (2020)
Mohammad-Sidik, A. et al.
Annexin 1 Is a component of eATP-induced cytosolic calcium elevation in Arabidopsis
thaliana roots.
Int. J. Mol. Sci. 22, 494 (2021)53

細胞生産研究チーム

Cell Factory Research Team
Designing and constructing
optimal cell factories forvaluable chemical compounds

有用化合物生産を目指した
最適な細胞の設計技術の確立を目指します

チームリーダー／Team Leader

バイオマスを化石資源の代替として活用するには、原材料・プ

Cost reduction of raw materials and processes is needed

ロセスコストの削減が重要である。
当チームでは、植物によるセin order to use biomass as an alternative to fossil resources.

近藤 昭彦

工学博士

Akihiko KONDO Ph.D.

Our team aims to integrate conventional processes, which

ルロースの生産性・易分解性と、微生物によるバイオマスの分

are typically complicated and costly, into a bio-process that is

解・合成過程を一体的に最適化する事により、従来の複雑で高innovative, consistent, less costly and energy-saving. This

コストなプロセスを一体化し、低コストで省エネルギー化された

will be achieved by optimizing, in an integrated manner, a

革新的な一貫バイオプロセスの開発を目指している。

plant's capacity to produce and degrade cellulose and theprocess of microorganisms' degrading and synthesizing
biomass.

研究テーマ

研究成果

● 有用化合物を生産するセルファクトリーの構築● 合成生物学を用いた新規代謝経路の構築により、イソブタノールを大腸菌で生産することに成功した。

● 人工代謝経路を設計するインシリコツールの開発● 目的の代謝反応を触媒する高機能酵素の開発

Research Subjects● ビニル化合物をバイオ合成するために必要な酵素群の機能化に成功した。
● ブタジエンを生合成する人工代謝経路の構築に成功した。

Bio-butadiene production with an artificial reaction catalyzed by a high functional enzyme● Building cell factories for production of valuable chemicals● Developing in silico tools for designing artificial metabolic
pathways● Developing high functional enzymes catalyzing target
metabolic reactions● We succeeded in producing isobutanol with Escherichia coli constructeda novel metabolic pathway using synthetic biology.
● We succeeded in functionalizing enzymes needed for biosynthesis ofvinyl compounds.
● We succeeded in constructing an artificial metabolic pathway forbutadiene biosynthesis.

Isobutanol production with Escherichia coli constructed a novel metabolic pathway.

2020年度メンバー / FY2020 Members

主要論文 / Publications

Team Leader

Postdoctoral Researcher

Akihiko KONDO

Yutaro MORI
Ryosuke FUJIWARA
Nunthaphan VIKROMVARASIRI

Fujiwara, R., Noda, S., Tanaka, T., Kondo, A.
Metabolic engineering of Escherichia coli for shikimate pathway derivative production
from glucose-xylose co-substrate.
Nat. Commun. 11, 279 (2020)

Deputy Team Leader

Tomokazu SHIRAI
Research Scientist

Shuhei NODA

54

Research Results

Technical Staff

Ryoko ORISHIMO

Kobayashi, S. et al.
Automatic Redirection of Carbon Flux between Glycolysis and Pentose Phosphate
Pathway Using an Oxygen-Responsive Metabolic Switch in Corynebacterium
glutamicum.
ACS Synth Biol. 9, 814-826 (2020)55

統合メタボロミクス研究グループ
Metabolomics Research Group

Developing integrated metabolomics
to explore mechanisms and regulation ofplant metabolite production

植物の有用物質生産の原理を解明するために
統合メタボロミクスを推進します

グループディレクター／Group Director

細胞内の全代謝産物（メタボローム）
を同定および定量し、
ゲ

Metabolomics involves the identification and quantification

ノム機能と対応させることがメタボロミクス研究である。植物界

of all metabolites in a cell and correlating these to genomic
diverse chemically, with estimates indicating as many as

化学物質があると言われている。植物が生産するこれらの多様
く、食料、工業原料、エネルギー、医薬品、健康機能成分など我々
人間の生存にも欠かせない機能を有する。
当グループでは、主に高性能質量分析計を用いた網羅的な非ターゲット代謝産物解析とそれに基づいた未知遺伝子機能同定および代謝ネットワー

200,000 different types of chemical substances. The various

研究成果

compounds produced by plants are important for the● アルカロイドを標的とした新しいメタボローム解析手法を開発した。
● 種子を保護するネオリグナンの生合成機構を解明した。
● 抗がん性成分を生産する植物チャボイナモリの全ゲノムを高精度に解読した。

lives as food, industrial materials, energy and medicines. Ourgroup performs cutting-edge metabolomics analyses byhigh-performance mass spectrometry. These non-targeted
unknown gene functions and elucidation of metabolic

理の解明をシロイヌナズナなどのモデル植物を用いて行い、さら産物の生産システムをゲノムレベルで解明するファイトケミカル

existence of the plant itself, and also play a vital role in our

metabolomic analyses are applied to the identification of

ク解明を行っている。植物のもつ多様な物質生産機能の基本原に農作物、薬用植物などの有用資源植物における特異的代謝

薬学博士

Kazuki SAITO Ph.D.

functions. The plant kingdom metabolome is extremelyの代謝産物の化学的多様性は非常に大きく、20万種にのぼるな化合物群は、植物自身の生存にとって重要であるばかりでな

斉藤 和季

H
N
H

NH2

NH2

N
H

TDC

N
H H

CHO COOCH3
H
O
H

NH
COOCH3

To diverse MIAs(Camptothecin, Raucaffricine, Ajmalicine,
Mayumbine, Ajamaline, Catharanthine...)

H

O

STR

H

OGlc

OGlc

Secologanin

礎的な知見を代謝ゲノムエンジニアリングに応用して循環的資● We elucidated how plants produce seed-protective neolignans.
● We assembled the chromosome-level genome of Ophiorrhiza pumila
producing an anticancer compound.

wide variety of plant production functions, using Arabidopsis

Tryptamine

ゲノミクス研究を進めている。同時に、それらの結果得られた基● We developed a novel method of metabolome analysis targetingalkaloids.

networks. We are investigating the basic principles behind the

COOH

L-Tryptophan

Research Results

Strictosidine

as a model. In the field of Phytochemical Genomics, we arealso elucidating the production systems for specialized plant
products in crops, medicinal plants and other useful plants at

源開発に資する研究も推進していく。

the genome level. Another important aspect of our research isGelsemium sempervirens

Monoterpene Indole Alkaloids
Producing plants

Catharanthus roseus

an application of basic findings from these results tometabolic genome engineering for the development of

Ophiorrhiza pumila
Gene cluster
C1541

sustainable resources.
Coffea canephora

TDC
Tryptophan decarboxylse
Strictosidine synthase

研究テーマ

STR

Multi antimicrobial extrusion protein
Peroxidase 1 Amino acid transporter

NAC domain-containing protein
Cytochrome P450 71A3

STR

TDC

No separate
grouping● メタボロミクスにおける実験的および情報学的手法の組み合わせによる代謝物アノテーション

Group A
(Present across all plants)

8

6* 7*

Color code for species
In the phylogenetic tree

● メタボロミクス解析プラットフォームのゲノム機能学とバイオテク
ノロジーへの応用● 特異的（二次）植物代謝産物の生合成遺伝子とネットワークの解明● 有用化合物生産に向けた代謝ゲノムエンジニアリングと合成生
物学研究

14

*

15

Positively selected BUSTED
P-value < 0.01

* 18

*

Group B (Functionally chacaterized STRs)(Present only in MIA producing plants)

Positive selection of functional strictosidine synthase (STR) gene, centered at thegene-cluster, is key for the evolution of monoterpene indole alkaloids biosynthesis in plants(Rai, A. et al. Nat. Commun. 12, 405, DOI: 10.1038/s41467-020-20508-2 (2021))● Improving metabolite peak annotation in metabolomics byempirical and bioinformatics strategies● Application of the metabolomics platform to functional
genomics and biotechnology● ,GHQWL¿FDWLRQRISODQWJHQHVDQGQHWZRUNVLQYROYHGLQ
biosynthesis of useful specialized (secondary) metabolites● Metabolic genome engineering and synthetic biology for
production of useful compounds

Seed-protective neolignan biosynthetic pathway in Arabidopsis(Yonekura-Sakakibara, K. et al. Plant Cell DOI: 10.1093/plcell/koaa014 (2020))

2020年度メンバー / FY2020 Members

主要論文 / Publications

Group Director

Technical Staff

Kazuki SAITO

Tomoko NISHIZAWA
Satoko SUGAWARA
Kouji TAKANONakabayashi, R. et al.
Metabolomics with 15N labeling for characterizing missing monoterpene indole
alkaloids in plants.
Anal. Chem. 92, 5670-5675 (2020)

Senior Research Scientist

Keiko SAKAKIBARA
Naoyuki UMEMOTO
Tsubasa SHOJI
Research Scientist

Yasuhiro HIGASHI
Ryo NAKABAYASHI
Amit RAI

56

17

*

16

Papaver somniferum
Amborella trichopoda
Arabidopsis thaliana
Lupinus angustifolius
Camptotheca accuminata
Helianthus annuus
Coffea canephora
Ophiorrhiza pumila
Gelsemium sempervirens
Catharanthus roseus
Solanum lycopersicum
Nicotiana bentimiana
Vitis vinifera

Research Subjects

Yonekura-Sakakibara, K. et al.
Seed-coat protective neolignans are produced by the dirigent protein AtDP1 and thelaccase AtLAC5 in Arabidopsis.
Plant Cell 33, 129-152 (2021)
Rai, A. et al.
Chromosome-level genome assembly of Ophiorrhiza pumila reveals the evolution of
camptothecin biosynthesis.
Nat. Commun. 12, 405 (2021)
57

代謝システム研究チーム

Metabolic Systems Research Team
Understanding the mechanisms and physiologyof plant metabolism andimproving production of useful materials

代謝のメカニズムと生理機能を理解して、植物による有用物質生産の向上を目指します

チームリーダー／Team Leader

代謝は生命現象の根幹であり、巧妙かつ精緻に制御されていMetabolism is the basis of life and is finely regulated. Plant

る。特に、一次代謝産物に加え多様な特化代謝産物を作る植物

metabolism and its regulation are complicated, because
specialized metabolites. Since ancient times, humans have

源、薬、香料などとして古来利用してきた。
当チームは、植物代謝
有用代謝産物をよりよく植物に作らせることを目指す。
アミノ酸
およびそれを生合成前駆体とする植物特化代謝産物を主対象として、生合成・分解に関わる遺伝子を同定し、制御機構を解明する。代謝産物の一斉解析技術であるメタボロミクスを推進し、得られるメタボロームデータから最大限に情報を抽出するための数理モデリングや機械学習を行う。

博士
（農学）

Masami HIRAI Ph.D.

plants produce primary metabolites as well as diverseの代謝とその制御は複雑である。人間は、植物代謝産物を栄養のメカニズムと生理機能を理解すること、その理解に基づいて

平井 優美

used plant metabolites for nutrients, medicine, flavors, etc.

研究成果

We aim to understand the mechanisms and physiology of● ヒメツリガネゴケ茎葉体の成長がアルギニン代謝を介して促進されていることを明らかにした。
● オミクス解析によりダイズイソフラボン生合成におけるユニークなメチル基転移酵素を同定した。
● 多収イネ品種の改良に向けて、その登熟制限要因を代謝産物レベルの炭素フロー解析で明らかにした。

研究テーマ

plant metabolism and improve plant productivity of usefulmetabolites based on our findings. We identify genes
involved in biosynthesis/degradation of amino acids and theirderivative specialized metabolites and elucidate regulatory
mechanism. We also develop metabolomics techniques andexploit mathematical modelling and machine learning fordata mining from metabolome data.

Research Results● We found that arginine metabolism promotes gametophore shootformation in Physcomitrium patens.
● We identified a unique type of methyltransferase in soybean isoflavone
biosynthesis based on omics analysis.
● By metabolite-level carbon-flow analysis, we clarified the limiting factor
of grain filling in a high-yielding rice cultivar for the further improvementof rice grain yields.

Research Subjects● アミノ酸生合成制御機構の解明● Elucidation of the regulatory mechanism of amino acidbiosynthesis● 植物特化代謝産物の生合成と分解に関わる遺伝子同定● Identification of genes involved in biosynthesis/degradationof plant specialized metabolites● 植物の発生を制御する代謝経路の同定● 機械学習や数理モデリングによるメタボロームのデータマイニング● Identification of metabolic pathways regulating plantdevelopment● Data mining from metabolome data through machinelearning and mathematical modeling

Heatmap of enzymatic gene expression in soybean
isoflavone biosynthesis under biotic stress conditions

主要論文 / Publications

2020年度メンバー / FY2020 Members
Team Leader

Visiting Scientist

Junior Research Associate

Masami HIRAI

Mengyao WANG
Yimeng LI
Ryosuke SUGIYAMA
Takashi OSANAI
Kensuke KAWADE
Kentaro YANO
Kinuka OHTAKA

Mai UZAKI

Research Scientist

Ratklao SIRIWACH
Postdoctoral Researcher

Kai UCHIDA
Ryoichi SATO
Yushiro FUJI

Technical Staff

Ayuko KUWAHARA
Muneo SATO
Jun INABA

58

PpAN3 family is a key for arginine-mediated gametophore shoot formation.

Student Trainee

Rui LI
Hiromitsu TABETA
Part-time Worker

Junko TAKANOBU

Kawade, K. et al.
Metabolic control of gametophore shoot formation through arginine in the Moss
Physcomitrium patens.
Cell Rep. 32, 108127 (2020)
Uchida, K. et al.
Identification of a unique type of isoflavone O-methyltransferase, GmIOMT1, basedon multi-omics analysis of soybean under biotic stress.
Plant Cell Physiol. 61, 1974-1985 (2020)
Okamura, M. et al.
Analysis of carbon flow at the metabolite level reveals that starch synthesis fromhexose is a limiting factor in a high-yielding rice cultivar.
J. Exp. Bot. 72, 2570-2583 (2021)59環境代謝分析研究チーム

Environmental Metabolic Analysis Research Team
Exploring sustainability ofenvironmental metabolic system
based on a data-driven approach

データ駆動型アプローチにより
環境調和システムの理解と持続性を探求します

チームリーダー／Team Leader

自然環境では、多様な生物種間の摂食および共生関係により

Our team intends to develop novel environmental analysis

化学資源が生産・消費・分解され、物質代謝の恒常性が保たれ

such as by a bird’s-eye view of metabolism caused byの分析技術を高度化し、IoT/ビッグデータ蓄積/AIを駆使した統合的解析により、各種生物種が担う物質代謝の将来予測、特性分類と重要因子抽出、および制御工学的アプローチを推進す
る。

博士
（工学）

our NMR approaches toward metabolite and biomass

究が多く、こうした自然の理を俯瞰するアプローチは少ない。
当
高分子バイオマス群計測に加え、無機元素群および微生物群集

淳

Jun KIKUCHI Ph.D.

ecosystem biodiversity, based on technical advancements ofている。従来の環境分析は特定の物質や生物に焦点を当てた研研究室では、
これまで培ってきたNMR法による低分子代謝物群、菊地

mixtures, as well as inorganic elements and microbial

研究成果

ecosystem analyses combined with bioinformatics and● 生物個体中成分の組成、物性、位置を非破壊計測する新手法SMOOSYを開発した。
● 機械学習による魚類棲息域の「エコタイピング」と、筋肉の物性と組成に関与する因果関係をベイジアンネットワーク法にて可視化した。
● 時間・周波数解析を用いた信号分離法および生成的トポグラフィック回帰法
による材料物性と固体NMR予測法を開発した。

研究テーマ

chemoinformatics approaches. Namely, we promote bothinternational and industrial collaboration in order to contributefor effective utilization of chemical resources, by analyzinglaboratory systems, industrial (agriculture, forestry, andfishery) process, and natural environment (hydrosphere andgeosphere, as well as outer space).

Research Subjects● 生体分子・微生物群複雑系に対する多彩な分光学的解析技術
高度化

Research Results● Novel method, SMOOSY (Spatial Molecular-dynamically Ordered
SpectroscopY) was developed for non-invasive analysis of intact
organism.
● Through Bayesian network analysis, we visualized fish ecotyping basedon machine learning, and chemical and physical properties from muscle
analytical data.
● We developped time-frequency analysis for signal deconvolution andgenerative topographic mapping regression for prediction of solid-state
NMR signals in relation to material properties.

● Technological advancement of various spectrometricmeasurements for complex biomolecular mixtures andmicrobiota● 環境分析のデータマイニング開発およびデータベース構築● Methodology development of data mining and accumulationof databases for environmental measurements● 自然の物質循環能に学ぶ水陸バイオマスの持続的活用● 動物・共生微生物の栄養応答に関するメタボノミクス解析● Sustainable utilization of land- and aquatic biomass basedon studies of natural material cycles● Symbiotic metabonomic analysis between animal andsymbiotic microbiota in relation to their food nutrients

Spatial Molecular-dynamically Ordered SpectroscopY (SMOOSY) experiment wasdeveloped for non-invasive analysis of the spatial composition andmolecular-dynamics of intact samples.

Scheme for the fish ecotyping. 1) Machine learning based on the chemical profiles of fishmuscle samples to establish a predictive model for the ecological characterization of the
movement patterns and home ranges of fish and 2) the use of Bayesian-algorithm-inferred
ecological category-dependent metabolic networks of machine-learned chemical features
combined with Markov blanket-based feature selection for an integrated network ofchemical, physical and phenotypic data and ecological categories to extract the hidden
patterns and interactions related to the functional diversity of fish.

2020年度メンバー / FY2020 Members

主要論文 / Publications

Team Leader

Postdoctoral Researcher

Jun KIKUCHI

Feifei WEI
Kengo ITO
Atsushi KUROTANIDaiki YOKOYAMA

Ito, K., Tsuboi, Y., Kikuchi, J.
Spatial molecular-dynamically ordered NMR spectroscopy of intact bodies andheterogeneous systems.
Commun. Chem. 3, 1-8 (2020)

Senior Research Scientist

Shigeharu MORIYA
Research Scientist

Kenichi AKAGI
Hideaki SHIMASpecial Postdoctoral Researcher

Ayari TAKAMURA

Technical Staff

Yuuri TSUBOIKenji SAKATA
Tomoko MATSUMOTO
Akiyo TEI

Wei, F. et al.
Fish ecotyping based on machine learning and inferred network analysis of chemicaland physical properties.
Sci. Rep. 11, 3766 (2021)
Yamada, S., Chikayama, E., Kikuchi, J.
Signal Deconvolution and Generative Topographic Mapping Regression for
Solid-state NMR of Multi-component Materials.
Int. J. Mol. Sci. 22, 1086 (2021)

60

61

天然物生合成研究ユニット

Natural Product Biosynthesis Research Unit
Exploring microbial gene resources andelucidating biosynthetic mechanisms
to produce valuable compounds

微生物遺伝子資源を探索し、有用物質生産に向けて生合成機構を解明します

ユニットリーダー／Unit Leader

放線菌や糸状菌などの微生物は有用二次代謝物の宝庫であ0LFURRUJDQLVPV VXFK DV DFWLQRP\FHWHV DQG ILODPHQWRXV

る。微生物代謝物を効率的に生産するためには生合成機構の理

IXQJLDUHDULFKUHSRVLWRU\RIYDOXDEOHVHFRQGDU\PHWDEROLWHVWRXWLOL]HPLFURELDOPHWDEROLWHVHIILFLHQWO\)RUWKLVUHDVRQZH

を進めている。
さらに生合成経路改変により、微生物が本来有しに加え、小分子化合物を用いた生合成遺伝子クラスターの活性化手法を開発し天然物を創出する。有用天然物の効率的生産を可能とする微生物生合成プラットフォームを構築し、遺伝子資源を活用した有用化合物生産を目指す。

博士
（理学）

7KHXQGHUVWDQGLQJRIELRV\QWKHWLFPHFKDQLVPVLVLPSRUWDQW

解が重要であり、遺伝学的・生化学的に生合成の鍵反応の解明ている化合物多様化機能の拡張を図る。転写制御因子の利用

高橋 俊二

Shunji TAKAHASHI D.Sci.

HOXFLGDWHDNH\UHDFWLRQVRIELRV\QWKHWLFSDWKZD\VE\JHQHWLF

研究成果

DQGELRFKHPLFDOPHWKRGV:HGLYHUVLI\PLFURELDOPHWDEROLWHV

● β-カルボリン化合物（BR-1）
によるリベロマイシン産生増強機構を明らかにした。

DGGLWLRQ WR XWLOL]LQJ WUDQVFULSWLRQDO UHJXODWRUV ZH GHYHORS

● 放線菌異種発現によって新規ヴァーティシラクタム誘導体の安定生産と構造決定に成功した。

E\ PRGLI\LQJ JHQH FOXVWHUV DQG SDWKZD\ HQJLQHHULQJ ,Q
QRYHOPHWKRGVWRDFWLYDWHELRV\QWKHWLFJHQHFOXVWHUVE\VPDOOPROHFXOHVDQGFUHDWHQDWXUDOSURGXFWV:HDUHFRQVWUXFWLQJPLFURELDO ELRV\QWKHWLF SODWIRUPV DQG HIILFLHQWO\ SURGXFH

Research Results● :HIRXQGWKHPHFKDQLVPE\ZKLFKȕFDUEROLQHFRPSRXQG %5 
HQKDQFHVWKHSURGXFWLRQRIUHYHURP\FLQ● :HVXFFHHGHGLQWKHVWDEOHSURGXFWLRQDQGVWUXFWXUHGHWHUPLQDWLRQRIQRYHOYHUWLFLODFWDPGHULYDWLYHVE\KHWHURORJRXVH[SUHVVLRQLQ
DFWLQRP\FHWHVYDOXDEOH QDWXUDO SURGXFWV XVLQJ JHQHWLF UHVRXUFHV IURP
nature.

研究テーマ

Research Subjects● 遺伝子、生化学、及び構造解析による生理活性を持つ微生物代
謝産物の生合成機構解明● (OXFLGDWLRQRIELRV\QWKHWLFPDFKLQHU\RIELRDFWLYHPLFURELDOPHWDEROLWHVE\JHQHWLFELRFKHPLFDODQGVWUXFWXUDODQDO\VHV● 二次代謝生合成遺伝子クラスターに存在する転写制御因子群の評価● (YDOXDWLRQRIWUDQVFULSWLRQDOUHJXODWRUVDVVRFLDWHGZLWKVHFRQGDU\PHWDEROLWHJHQHFOXVWHUV● ゲノム配列解析より見出された未知遺伝子クラスターからの新規二次代謝物の生産● 3URGXFWLRQRIQRYHOVHFRQGDU\PHWDEROLWHVIURPXQNQRZQ
JHQHFOXVWHUVXQYHLOHGE\JHQRPHVHTXHQFHDQDO\VLV● 二次代謝産物の生産を高める小分子の開発● 'HYHORSPHQWRIVPDOOPROHFXOHVWKDWHQKDQFHSURGXFWLRQRIVHFRQGDU\PHWDEROLWHV● 微生物を利用した生合成プラットフォームの構築

Module● &RQVWUXFWLRQRIELRV\QWKHWLFSODWIRUPVXVLQJPLFURRUJDQLVPV(QKDQFHGSURGXFWLRQRIUHYHURP\FLQE\DGGLWLRQRI%5

9HUWLFLODFWDPELRV\QWKHWLFJHQHVDQGWKHSXWDWLYHELRV\QWKHWLFSDWKZD\

2020年度メンバー / FY2020 Members

主要論文 / Publications

Unit Leader

Technical Staff

6KXQML7$.$+$6+,

1DRNR025,7$+LURVKL7$.$*,<XPL6$72

Panthee, S. et al.
$FWLYDWLRQRI/X[5IDPLO\UHJXODWRUE\ȕFDUEROLQHFKHPLFDOVLJQDOVLQGXFHG
reveromycin in StreptomycesVS61
Sci. Rep. 10, 10230 (2020)

Postdoctoral Researcher.DWVX\XNL6$.$,
9R1JRF4X\QK1+8=KHQJ<8
Visiting Scientist(LML2.$085$
6RQJ/,862

ModulePart-time Worker$NLNR7$.$+$6+,,VODP$GHO$EGHOKDNLP$0,1

1RJDZD7et al.
+HWHURORJRXVH[SUHVVLRQRIWKHELRV\QWKHWLFJHQHFOXVWHUIRUYHUWLFLODFWDPDQG
LGHQWLILFDWLRQRIQHZDQDORJXHV
J. Nat. Prod. 83 63

先進機能触媒研究グループ
Advanced Catalysis Research Group

省資源・省エネ型化学合成を実現できる
新しい触媒を開発します

Developing new catalysts for more efficient,selective chemical transformations
グループディレクター／Group Director

新触媒の開発は、従来にない優れた新機能を持つ物質の創

2XU JURXS DLPV WR GHYHORS QHZ JHQHUDWLRQV RI FDWDO\VWV

製につながり、不可能だと思われていた化学反応を可能にする

ZKLFKDUHVXSHULRURUFRPSOHPHQWDU\WRH[LVWLQJRQHVIRUWKH

合活性化と不斉変換、希土類金属とヘテロ原子との特異な相互作用を生かした極性―非極性オレフィンの精密共重合や新規機能性ポリマー合成、多金属ヒドリドクラスターの特徴を生かした小分子の活性化と有効利用など、新触媒の設計・創製から新反応・新機能性材料の開発まで統合的に研究を進め、また実用化も念頭に多方面にわたる研究を行う。

工学博士

efficient use of untapped resources. Our research interestsである。当研究グループでは、各種金属元素の特徴を活かした物質創製を追求する。特に希土類触媒の特性を生かしたC-H結召民

Zhaomin HOU D.Eng.

synthesis of fine chemicals and functional polymers and for theなど、様々な分野にインパクトを与える極めて重要な研究課題
革新的触媒の開発を通じて、省資源・活資源・省エネルギー型

侯

include: (1) precision copolymerization of non-polar and polar

研究成果

ROHILQVIRUWKHV\QWKHVLVRIQHZIXQFWLRQDOSRO\PHUVE\XQLTXH

● ハーフサンドイッチ型希土類触媒を用いることにより、
ヘテロ原子官能基を有するプロピレン類とスチレンとのシンジオタクチック交互共重合を初めて実現した。
● 希土類触媒の中心金属と配位子の組み合わせを調節することにより、キノリン類の位置多様性C­Hアルキル化を初めて実現した。
● リジッドなPNP配位子をもつ二核チタンヒドリド錯体を用いることにより、窒素分子の切断を伴う多様な変換反応を実現した。

研究テーマ

rare-earth metal catalysts, (2) development of regio-, stereo-,and enantioselective and atom-, operation-efficient chemicaltransformations for the synthesis of fine chemicals by designing
QHZ FDWDO\VWV DQG QHZ UHDFWLRQV DQG   DFWLYDWLRQ DQGtransformation of small molecules such as N2, CO, and CO2 bysynergistic molecular multimetallic polyhydride clusters.

Research Results● We have achieved for the first time the co-syndiospecific alternating
FRSRO\PHUL]DWLRQRIIXQFWLRQDOL]HGSURS\OHQHVZLWKVW\UHQHE\XVLQJKDOIVDQGZLFKUDUHHDUWKFDWDO\VWV● :HKDYHDFKLHYHGIRUWKHILUVWWLPHWKHUHJLRGLYHUJHQW&í+DON\ODWLRQRITXLQROLQHVZLWKDONHQHVE\XVLQJUDUHHDUWKFDWDO\VWVZLWKGLIIHUHQW
metal/ligand combinations.
● We have achieved diverse transformations of dinitrogen by using a rigid
PNP-ligated dititanium hydride complex.

Research Subjects● 希土類触媒の特徴を活かした新規重合反応の開発● 3UHFLVLRQROHILQSRO\PHUL]DWLRQE\XQLTXHUDUHHDUWKPHWDO
catalysts● 元素特性を活かした新規有機合成反応の開発● ,QQRYDWLYHRUJDQLFV\QWKHVLVEDVHGRQQHZFDWDO\VWDQG
reaction designs● 多核金属ヒドリドクラスターによる小分子の活性化と有効利用● Small molecule activation and transformation by molecularmultimetallic hydride clusters$FWLYDWLRQDQG'LYHUVH7UDQVIRUPDWLRQVRI'LQLWURJHQDWD'LWLWDQLXP'LK\GULGH)UDPHZRUN

主要論文 / Publications

2020年度メンバー / FY2020 Members

64&DWDO\VW&RQWUROOHG5HJLRGLYHUJHQW&í+$ON\ODWLRQRI3KHQ\OTXLQROLQHZLWK6W\UHQH

Group Director

Special Postdoctoral Researcher

Visiting Researcher

Zhaomin HOU

Xuefeng CONG

Senior Research Scientist

Postdoctoral Researcher

Gang XIONGNa HAO

Satoshi KAMIGUCHI
Masayoshi NISHIURA
7DNDQRUL6+,0$
Masanori TAKIMOTO
Liang ZHANG
Shigeru YAMAGUCHI

Haobing WANG
Shaojie LOU
Zhenghua LI
Yang YANG+DUHNULVKQD6$+22
Lin HUANG
Xiaobin LIN

Technical Staff

Hisashi SOGA
Junior Research Associate

Wenxuan XU

Wang, H., Wu, X., Yang, Y., Nishiura, M., Hou, Z.
Co-syndiospecific Alternating Copolymerization of Functionalized Propylenes andStyrene by Rare-Earth Catalysts.
Angew. Chem. Int. Ed. 59, 7173-7177 (2020)
Lou, S. et al.
5HJLRGLYHUJHQW&í+$ON\ODWLRQRI4XLQROLQHVZLWK$ONHQHVE\+DOI6DQGZLFKRare-Earth Catalysts.
J. Am. Chem. Soc. 142, 18128-18137 (2020)
Mo, Z., Shima, T., Hou, Z.
Synthesis and Diverse Transformations of a Dinitrogen Dititanium Hydride Complex
Bearing Rigid Acridane-Based PNP-Pincer Ligands.
Angew. Chem. Int. Ed. 59, 8635-8644 (2020)65触媒・融合研究グループ

Catalysis and Integrated Research Group
Developing new transition metal-catalyzed
reactions and conducting integrated researchof chemistry and plant science

遷移金属触媒を用いる新規反応の開発と、化学と植物科学との融合研究に取り組みます

グループディレクター／Group Director

環境資源科学に資する、遷移金属触媒を用いる新規反応のOur

開発と、植物科学と化学との融合研究に取り組んでいる。特に、にも取り組んでいる。
さらに、植物や微生物の機能調節能をもつ化合物の開発や作用機序解明研究も行い、当研究センターの植物や微生物科学と化学の連携研究に貢献することも目指す。

ondeveloping

new

袖岡 幹子

transition

薬学博士

Mikiko SODEOKA D.Pharm.

science and chemistry research with emphasis on sustainable
resource science. In particular, we aim to develop transition

酸素を利用した反応、含フッ素化合物の合成反応などを開発し、独自に開発した触媒反応によって合成した化合物の機能開発

focuses

metal-catalyzed reactions, and on conducting integrated plant

遷移金属触媒を用いる不斉炭素-炭素結合形成反応や分子状
炭素資源や金属資源の有効活用に貢献することを目指す。
また、

group

metal-catalyzed asymmetric carbon-carbon bond-forming

研究成果

reactions, reactions utilizing molecular oxygen, and reactions● カテコールと持続性三級炭素ラジカルとの位置多様性、酸化的クロスカップ
リング反応を開発した。

we further examine the functions of our original catalytic● 炭素連結型ガングリオシドGM3誘導体の合成と生物活性評価を行い、CHF
連結型誘導体が優れた活性を持つ事を明らかにした。
● 重水素化プローブの合成とラマンイメージングにより、
γ-リノレン酸の抗がん活性に脂肪滴が重要であることを明らかにした。

研究テーマ

for the synthesis of fluorine-containing molecules. In addition,
reaction products. Furthermore, this group will also contributeto enhancing collaboration between plant/microbiology
research and chemical research activities inside CSRS
through development of new modulators of plants andmicroorganisms and elucidation of their action mechanisms.

Research Results● :HGHYHORSHGUHJLRGLYHUJHQWR[LGDWLYHFURVVFRXSOLQJRIFDWHFKROVZLWK
persistent tert-carbon radicals.
● Synthesis and biological evaluation of C-linked ganglioside GM3 analogs
revealed that CHF-linked GM3 acts as an excellent GM3 mimic.
● 6\QWKHVLVDQG5DPDQLPDJLQJRIGHXWHUDWHGȖOLQROHQLFDFLG */$ 
revealed that GLA shows the tumor-selective cytotoxicity through lipid
droplets.

Research Subjects● 遷移金属触媒を用いるフルオロアルキル化反応の開発● Development of catalytic fluoroalkylations● 遷移金属触媒を用いる不斉炭素-炭素結合形成反応の開発● Development of asymmetric carbon-carbon bond-forming
reactions● 酸素を用いる遷移金属触媒反応の開発● Utilization of O2 for oxidation reactions● 遷移金属触媒を用いる反応の計算化学的手法による解析● Computational analysis of transition metal-catalyzed
reactions● プローブ分子の開発と生物学的応用● Development of new probe molecules and their application
to biological research

5DPDQLPDJLQJRIIXOO\GHXWHUDWHGȖOLQROHQLFDFLG DOO'*/$ LQ:,DQG9$FHOOVRegiodivergent oxidative cross-coupling of catechols with persistent tert-carbon radicals

2020年度メンバー / FY2020 Members

主要論文 / Publications

Group Director

Special Postdoctoral Researcher

Mikiko SODEOKA

Kyohei KANOMATA

Senior Research Scientist

Postdoctoral Researcher

Kosuke DODO
Yoshihiro SOHTOME

7HWVX\D(=$:$
Subrata MUKHERJEE

Sugawara, M. et al.
Regiodivergent oxidative cross-coupling of catechols with persistent tert-carbon
radicals.
ACS Catal. 10, 12770-12782 (2020)

Research Scientist

Technical Staff

6KLQWDUR.$:$085$

Naoki TERAYAMA
Kana OONUMA

Hirai, G. et al.
Ganglioside GM3 Analogues Containing Monofluoromethylene-Linked Sialoside:
Synthesis, Stereochemical Effects, Conformational Behavior, and Biological Activities.
JACS Au 1, 137-146 (2021)
Dodo, K. et al.
6\QWKHVLVRIGHXWHUDWHGȖOLQROHQLFDFLGDQGDSSOLFDWLRQIRUELRORJLFDOVWXGLHV
metabolic tuning and Raman imaging.
Chem. Commun. 57, 2180-2183 (2021)

66

67

機能有機合成化学研究チーム

Advanced Organic Synthesis Research Team

持続可能な社会を支える
次世代有機合成を開拓します

Exploring next generation organic synthesis
for an environmentally sustainable society
チームリーダー／Team Leader

当チームは、『次世代有機合成法』の開発及びその合成法を

Our team aims at the development of “next generation

利用した機能性有機分子の創製に取り組んでいる。我々が目指

synthesis” and its utilization for the creation of functional

ラウレアン・イリエシュ Ph.D.
Laurean ILIES Ph.D.

organic molecules. Our vision of “next generation synthesis”

す『次世代有機合成法』とは、高効率で進行する生体内反応にis inspired by the highly efficient reactions the Nature uses:

インスパイアされた、反応活性点や保護基を持たない分子を直direct and highly selective coupling of organic molecules

裁的かつ選択的に反応させる方法である。我々は精密に設計しwithout prefunctionalization with reactive groups. We envision

た触媒系を用いて、複雑な化合物を簡便かつ選択的に合成する

that by precise design of ligands, efficient and selective

ことで『次世代有機合成』の実現を目指す。
マンガン、鉄、コバル

catalysts enable the rapid assembly of complex functional

ト、モリブデンなどの普遍金属触媒反応や有機ナトリウム化合molecules from simple building blocks. We are also interested

物を用いた有機合成反応の開発にも取り組んでいる。

in the development of sustainable catalysis based on
Earth-abundant metals such as manganese, iron, cobalt,
molybdenum, and the utilization of organosodium compounds
for organic synthesis.

研究テーマ

研究成果

● 次世代有機合成法の開発：有機化合物の直裁的かつ選択的
カップリング● 立体制御による芳香族炭化水素のメタ位選択的官能基化反応を開発した。

● 普遍金属を用いた触媒系の開発● 有機ナトリウム化合物を用いた有機合成

Research Subjects● 配位子設計によるフルオロアレーンのオルト位選択的官能基化反応を開発した。
● 有機ナトリウム化合物の調製法および有機合成への利用法を開発した。

Selective C-H functionalization of arenes● Development of Earth-abundant metal catalysis● Organic synthesis with organosodium● We developed sterically-controlled meta functionalization of arenes.
● We developed ligand-enabled ortho functionalization of fluoroarenes.
● We found new methods to generate organosodium, and we used it fororganic synthesis.

Halogen-sodium exchange

2020年度メンバー / FY2020 Members

主要論文 / Publications

Team Leader

Technical Staff

Laurean ILIESYuna MORIMOTO

Senior Scientist

Student Trainee

Asako, S., Takahashi, I., Nakajima, H., Ilies, L., Takai, K.
Halogen-Sodium Exchange Revisited.
ChemRxiv. preprint (2020)

Sobi ASAKO
Yuichiro MUTOH

Masaya NAGATA

Postdoctoral Researcher

Ikko TAKAHASHI
Olena KULESHOVA
Boobalan RAMADOSSPinaki Bhusan DE
Somsuvra BANERJEE68● “Next generation organic synthesis”: direct and selective
coupling of organic molecules

Research Results

Asako, S., Ilies, L.
Olefin Synthesis by Deoxygenative Coupling of Carbonyl Compounds: From
Stoichiometric to Catalytic.
Chem. Lett. 49, 1386-1393 (2020)
Chen, M. et al.
Chromium(III)-Catalyzed C(sp2)–H Alkynylation, Allylation, and Naphthalenation ofSecondary Amides with Trimethylaluminum as Base.
J. Am. Chem. Soc. 142, 4883-4891 (2020)69

グリーンナノ触媒研究チーム
Green Nanocatalysis Research Team

グリーンケミストリー（環境にも人にも優しい化学）に最適な触媒は造れないか？

Can we develop suitable catalysts
towards green sustainable chemistry?
チームリーダー／Team Leader「高活性で再利用可能な触媒開発の一般的方法論を示すこ“Can we show the general methodology for development ofとができないか？」「もし物凄く活性が高い触媒が創れたら、今highly active & reusable catalysts?”, “If we can develop
reactions?”, “If we cover catalysts with light, what reactions

いか？」「 高活性な触媒に光を当てたら、どのような反応を促進に最適な触媒は造れないか？」という命題に対して解答を示していくことが、平成30年度から発足した新チームのミッションである。高分子配位子と金属との自己組織化触媒、
マイクロ空間・ナ
ノ空間物質と触媒分子・クラスターが融合した空間型触媒、さらには電磁波により活性化される電磁波活性化型触媒の開発を行う。

will be promoted?”, and “Can we develop suitable catalysts

研究成果

towards green sustainable chemistry?” It is our mission in this

● 不溶性高分子ピリジンニッケル触媒を開発した。
これを用いることでアリール
ハライドのアミド化反応が効率的に進行することを見出した。

against the above-mentioned questions. For this purpose, we● 不溶性高分子ピリジンパラジウム触媒を開発した。
モルppmレベルの触媒を用いる場合でも鈴木-宮浦反応、C-Hアリール化が効率的に進行した。触媒の再利用性も確認された。
● 均一系ニッケル触媒による、ハロゲン特異的な鈴木-宮浦型、バックワルドハートウィッグ型の選択的反応性を見出した。

研究テーマ

new team (established in FY2018) to show our answers
will develop self-organized catalysts of polymer ligands andmetal species, spatial catalysts where micro/nano spacematerials and catalytic molecules/clusters are merged, andelectromagnetic waves-activated catalysts.

Research Results● We developed an insoluble polymeric pyridine Ni catalyst, which
promote the amidation of aryl halide efficiently.
● We developed an insoluble polymeric pyridine Pd catalyst. Mol ppm
level pf the catalyst promoted the Suzuki-Miyaura coupling and C-Harylation efficiently. The catalyst was reused without loss of catalytic
activity.
● The halogen-specific Suzuki-Miyaura type and Bachwald-Hartwig type
couplings of aryl halides were realized using a homogeneous nickel
catalyst.

Research Subjects● 高分子配位子と金属との自己組織化触媒の開発● Development of self-organized catalysts of polymer ligands
and metal species● マイクロ空間・ナノ空間物質と触媒分子・クラスターが融合した
空間型触媒の開発● Development of spatial catalysts where micro/nano spacematerials and catalytic molecules/clusters are merged● 電磁波活性化型触媒の開発● Development of electromagnetic waves-activated catalysts

The amidation of aryl halides using an insoluble polymeric pyridine Ni catalyst

2020年度メンバー / FY2020 Members
Team Leader

Senior Visiting Scientist

Yoichi M. A. YAMADA

Hiromasa KANEKO

Research Scientist

Visiting Scientist

Takuma SATO
Heeyoel BAEK
Zhenzhong ZHANG

Yuta MATSUKAWA

Postdoctoral Researcher

Abhijit SEN
Visiting Researcher

Valerii BUKHANKO

70

博士
（薬学）

ultimately highly active catalysts, can they promote unrealized

までに実現していない反応を進行させることができるのではなするのか？」「グリーンケミストリー（環境にも人にも優しい化学）

山田 陽一

Yoichi M. A. YAMADA D.Pharm.

Technical Staff

Aya OHNO

the Suzuki-Miyaura coupling and C-H arylation using an insoluble polymeric pyridine Pd catalyst

主要論文 / Publications
Sen, A., Dhital, R. N., Sato, T., Ohno, A., Yamada, Y. M. A.
Switching from Biaryl Formation to Amidation with Convoluted Polymeric Nickel
Catalysis.
ACS Catal. 10, 14410-14418 (2020)
Ohno, A., Sato, T., Mase, T., Uozumi, Y., Yamada, Y. M. A.
A Convoluted Polyvinylpyridine-Palladium Catalyst for Suzuki–Miyaura Coupling and
C-H Arylation.
Adv. Catal. Synth. 362, 4687-4698 (2020)
Dhital, R. N. et al.
The Aryl-Halide-Dependent Chemospecific Buchwald-Hartwig and Suzuki-Miyaura
Type Couplings Using Ligand-Free Nickel Iodide.
Org. Lett. 22, 4797-4801 (2020)
71

生体機能触媒研究チーム

Biofunctional Catalyst Research Team

生体における電子移動の理解に基づき、
持続可能なエネルギー変換戦略を創出します

Understanding biological electron transfer iscritical to develop a sustainable energy strategy
チームリーダー／Team Leader

当チームでは、生体機能に着目した触媒材料の開発、ならび:HZRUNRQWKHGHYHORSPHQWRIELRORJLFDOO\LQVSLUHGFDWDO\VWV

に生体そのものを利用した新規なエネルギー変換、物質生産シ

DQG WKHLU DSSOLFDWLRQ WR HQHUJ\ FRQYHUVLRQ DQG SURGXFWLRQWRZDUGVPXOWLHOHFWURQWUDQVIHUFDWDO\VLVHOHFWURQSURWRQWUDQVSRUW

で利用される触媒反応、電子プロトン輸送、代謝制御、外部環境
ギー循環システムを利用、または模倣した新しい方法論を開拓し、エネルギーや資源の創出、その生産効率の向上を目指し研究を行っている。

研究テーマ

博士
（理学）

V\VWHPV 6SHFLILFDOO\ ZH DLP WR XQGHUVWDQG QDWXUH¶V LQJHQXLW\

ステムの構築に取り組んでいる。具体的には、微生物や植物等
適応能、
さらには太陽光が届かない深海底に潜む巨大なエネル

中村 龍平

Ryuhei NAKAMURA D.Sci.

PHWDEROLF UHJXODWLRQ UHVSRQVLYHQHVV WR H[WHUQDO VWLPXOL DQG研究成果

HQHUJ\ PDQDJHPHQW LQ GHHS VHD HQYLURQPHQWV WR GHYHORS WKH● 硝酸を無害化するモリブデン触媒の中間体を検出し、生体酵素と類似した立体構造を有していることを明らかにした。

renewable energy sources.

novel materials and systems necessary to effectively manage● 硫化モリブテン触媒の高い反応選択性は、金属中心から3.26Å離れたプロトンに起因していることを明らかにした。
● 岩石を隔てたpH勾配があればCO2の固定が可能であることを示し、これが初期生命の誕生に繋がる可能性を議論した。

● We have identified the active intermediate of an artificial molybdenum
based catalyst for nitrate reduction, and have found that they are
structurally similar to those used in enzymes.
● :HKDYHLGHQWLILHGWKDWDSURWRQORFDWHGcIURPWKHPHWDOFHQWHURI
molybdenum sulfide is the key to its high electrocatalytic selectivity
during nitrite reduction.

Research Subjects● :HKDYHGHPRQVWUDWHGKRZDS+JUDGLHQWDFURVVPLQHUDOGHSRVLWVFDQ
drive abiotic CO2IL[DWLRQZKLFKLVDFULWLFDOSURFHVVRIWKHRULJLQRIOLIH

● 光合成PSIIに学ぶ水分解触媒の開発● 'HYHORSPHQWRIZDWHUVSOLWWLQJFDWDO\VWV● 深海底に広がる巨大電流生態系の実証● ,QYHVWLJDWLRQRIJLDQWHOHFWURHFRV\VWHPVLQDGHHS
hydrothermal environment● 微生物の細胞外電子移動を利用した電力生産

Research Results● Microbial Electricity generation$QR[RFRQWDLQLQJPRO\EGHQXPVXOILGHFDWDO\VWZDVIRXQGWRSHUIRUPQLWUDWHUHGXFWLRQXVLQJDPRO\EGRSWHULQOLNHLQWHUPHGLDWH7KLVLQWHUPHGLDWHLVVWUXFWXUDOO\VLPLODUWRWKH
active site of the biological nitrate reductase, and was found to be critical to facilitate
WKLVFRPSOH[PXOWLHOHFWURQWUDQVIHUUHDFWLRQXQGHUPLOGFRQGLWLRQV

主要論文 / Publications

2020年度メンバー / FY2020 Members
Team Leader

Postdoctoral Researcher

Consultant

5\XKHL1$.$085$

Ji-Eun LEE
6KXDQJ.21*
Ailong LI

7RPRPL<26+,.$:$

Research Scientist

Yoko CHIBA+LGHVKL22.$
Special Postdoctoral Researcher

Hye-Eun LEE

Technical Staff.HVX'21*
0DULH:,17=(50RO\EGHQXPVXOILGHKDVDGLPHQVLRQDOOD\HUHGVWUXFWXUH OHIW DQGH[KLELWVKLJKHOHFWURFKHPLFDOVHOHFWLYLW\WRZDUGVQLWULWHUHGXFWLRQ:HKDYHIRXQGWKDWDSURWRQORFDWHGcIURPWKHPRO\EGHQXPFHQWHU ULJKW LVWKHRULJLQRIKLJKVHOHFWLYLW\XVLQJHOHFWURQSDUDPDJQHWLFUHVRQDQFHVSHFWURVFRS\Assistant

7RPRPL0,1$0,
Maho SHIMIZU

Li, Y. et al.
Enzyme Mimetic Active Intermediates for Nitrate Reduction in Neutral Aqueous Media.
Angew. Chem. Int. Ed. 59, 9744-9750 (2020)
He, D. et al.
$WRPLFVFDOHHYLGHQFHIRUKLJKO\VHOHFWLYHHOHFWURFDWDO\WLF1í1FRXSOLQJRQPHWDOOLF
MoS2.
Proc. Natl. Acad. Sci. USA 117, 31631-31638 (2020)
Hudson, R. et al.
CO2UHGXFWLRQGULYHQE\DS+JUDGLHQW
Proc. Natl. Acad. Sci. USA 117, 22873-22879 (2020)

7273

バイオプラスチック研究チーム
Bioplastic Research Team

バイオマス由来だからこそできる
高付加価値な新規プラスチック素材を創製します

Creating new high quality plastic materials
made from biomass
チームリーダー／Team Leader

バイオマス資源を原料として次世代型の高性能・高機能なバ

Our team aims to provide high-performance and specific

イオマスプラスチックの創製を目指した研究を推進している。
バ

functional bioplastic materials as environmentally conscious
biopolyesters

ルを最大限に発現し、実材料としての利用を可能にする高度材
続く新たなバイオプラスチック素材の創出を目指し、アミノ酸など有機酸をバイオマスモノマーとした新規ポリマーの合成と高性能・高機能発現を予測できる分子設計法を構築する。
さらに高性能・高機能なバイオマスポリマーの高効率・精密合成を可能にする新たな合成技術を開発する。

producedbymicroorganisms,

we

have

developed the advanced technology that enables us to bring

研究成果

out their potential and use them as practical plastic materials.

● クロトン酸エステル類の重合物の立体規則性と固体構造並びに熱物性の相関を明らかにした。

polymeric● クロトン酸誘導体の重合における速度論解析を行い開始剤の構造効果を明らかにした。
● ヒドロキシ桂皮酸とリシノール酸が交互に連結した新規ポリエステルの合成に成功した。

研究テーマ

We also employ various biomass substances to create novel
materials,

followedwithbiopolyesters.

We

achieved to construct a methodology of molecular design forbioplastics to predict their properties and functions, and newtechnology for efficient and precise bioplastic synthesis.

Research Results● We found the relationship between the tacticity and solid-state structure
and thermal properties for polycrotonates.
● We demonstrated the kinetic modeling study of polymerization of
crotonates and elucidated the steric factor of initiators.
● We succeeded in synthesis of novel alternative copolymer of ricinoleic
acid and hydroxycinnamic acid units.

Research Subjects● バイオポリエステルの高度材料化技術の開発● Design of biopolyesters for advanced materials● 高性能・高機能な新規バイオマスポリマーの創製● Synthesis and molecular design of novel biomass-polymers● バイオマスポリマーの高度合成技術の開発● New advanced methods for biomass-polymer synthesis

Propagation and termination reactions of polymerization of crotonates and their activation energies under different catalysts and initiators

Team Leader

Senior Visiting Scientist

Research Fellow

Hideki ABE

Tadahisa IWATA
Seiichi TAGUCHI
Ken-ichi KASUYA
Takeharu TSUGE

Motosuke IMADA

Senior Research Scientist

Tomohiro HIRAISHI
Masahiro FUJITA
Research Scientist

Yasumasa TAKENAKA
Postdoctoral Researcher

Tatsuya GOTO
Senri HAYASHI

Visiting Scientist

Yoshihiro KIKKAWA
Noriyuki SUZUKI
Koji NEMOTOInternational Program Associate

Iffa Farahin Binti JEEPERY

Effects of tacticity of polycrotonates on glass-transition temperature and chain-aggregate structure

主要論文 / Publications

2020年度メンバー / FY2020 Members

74

博士
（工学）

Hideki ABE Ph.D.

polymeric materials. Particularly, by paying attention to

イオポリエステルをターゲットとし、本来の性能・機能ポテンシャ
料化技術の開発に取り組んでいる。
また、
バイオポリエステルに

阿部 英喜

Imada, M., Takenaka, Y., Tsuge, T., Abe, H.
Effect of Disyndiotacticity on the Grass Transition Temperature of Poly(ethyl crotonate)s
Synthesized by Group-Transfer Polymerization Catalyzed by Organic Acids.
Macromolecules 53, 7759-7766 (2020)
Yamamoto, A. et al.
Improving thermal and mechanical properties of biomass-based polymers using
structurally ordered polyesters from ricinoleic acid and 4-hydroxycinnamic acids.
RSC Adv. 10, 36562-36570 (2020)
Imada, M., Takenaka, Y., Tsuge, T., Abe, H.
Kinetic Modeling Study of the Group-Transfer Polymerization of Alkyl Crotonates
Using a Silicon Lewis Acid Catalyst.
Polym. Chem. 11, 5981-5991 (2020)75

バイオ高分子研究チーム

Biomacromolecules Research Team
Developing new biopolymers andapplying them as biomass-based functionaland structural materials

材料設計に基づいた機能性高分子の生合成技術を確立し、
環境循環型材料としての実用化を目指します

チームリーダー／Team Leader

高分子合成酵素（ポリエステル合成酵素）、高分子分解酵素

We aim to search for, create and develop new functional（プロテアーゼ）、
およびそれらを含む微生物（光合成細菌）
およenzymes (polymerase and protease) as well as new
enzymes based on the relationship between structures andオポリマーを効率良く生産するシステムを開発する。
目的とするすることにより、高効率かつ合理的にバイオマスを資源化する反応システムの構築を目指す。対象とするバイオポリマーは、バイ
オプラスチック素材となるポリヒドロキシアルカン酸（PHA）
およ
びクモ糸のようなポリペプチド／ポリアミドに焦点を絞って研究

functions of biopolymer synthases. The final goal of our

研究成果

laboratory is to design and develop novel functional enzymes● 植物ミトコンドリアの運動性を定量的に評価することに成功した。

(PHA) and polyamide/polypeptide, which can be used as● クモ糸の形成過程において液液相分離の存在を明らかにした。

to produce biopolymers such as poly (hydroxyalkanoate)structural materials.

● 植物細胞内の代謝を可視化する、細胞透過性のラマンプローブを創出した。

研究テーマ

Research Results● We established a method to evaluate the mobility of plant mitochondria.
● We discovered a liquid-liquid phase separation plays a critical role toform spider dragline.
● We synthesized a Raman probe to monitor some metabolite in intact
plant cells.

を遂行する。

Research Subjects● バイオポリマー合成酵素の構造解析・新規バイオポリマーの合成● 3D structures and polymerization mechanisms of biopolymer
synthases● 新規バイオポリマーの生産微生物、合成酵素、および分解酵素の探索・開発● Search and development of microorganisms, polymerases,
and depolymerases● 機能性タンパク質に倣った高性能ポリアミド／ポリペプチドの設計・生合成● Design and biosynthesis of bio-inspired functional peptides● 植物バイオテクノロジーによるバイオポリマー生産および機能化植物の開発● Biopolymer production and plant modifications via plantbiotechnology

Confocal laser scanning microscopy images of spider silk protein (MaSp2). At pH 7
and 8, liquid-liquid phase separation is observed and around pH 5, fiber network isformed. The bars denote 10 micron.

Evaluations of mitochondrial movements by confocal laser scanning microscopy

主要論文 / Publications

2020年度メンバー / FY2020 Members
Team Leader

Postdoctoral Researcher

Senior Visiting Scientist

Technical Staff

Part-time Worker

Keiji NUMATA

Chonprakun THAGUN
Joan GIMENEZ DEJOZ
Takaaki MIYAMOTO
Keiko MIDORIKAWA
Kenta WATANABE
Shamitha Rao MOREY
Simon Sau Yin LAW
Geoffrey LIOU
Hamish Cameron CRAIG
Jianming CHEN
Pisanee SRISAWAT
Most Tanziman ARA

Taku DEMURA
Takamasa SAKAI

Yoko MOTODA
Yoko HORII
Ayaka TATEISHI
Jun ITAMI
Kumiko TACHIKAWA

Maai MORI
Mami GOTO
Kanako SAGA

Senior Scientist

Kosuke TSUCHIYA
Research Scientist

Ali Andres Defrance MALAY
Mieko HIGUCHI
Neval YILMAZ
Masaki ODAHARA
Special Postdoctoral
Researcher

Nur Alia OKTAVIANI

76

博士
（工学）

Keiji NUMATA Ph.D.

microorganisms (phototrophic bacteria) to contain developed

び植物を用いて、
バイオマスから構造材料として利用可能なバイ
バイオポリマーに適した酵素または微生物を合目的に高性能化

沼田 圭司

Visiting Scientist

Yutaka KODAMA
Takashi OSANAI
Misato OHTANI
Kazuharu ARAKAWA
Sachiko NITTA
Ryota SATO
Toshiki SAWADA
Hiroshi SATO
Hirotaka UJI
Daichi IDAInternational Program
Associate

Lorena Mota de CASTRO
Student Trainee

Taichi KURITA
Yuki ITO
Yuki SHIMATANI

Kato, S. et al.
Crystallization-induced Mechanofluorescence for Visualization of Polymer
Crystallization.
Nat. Commun. 12, 126 (2021)

Assistant

Mizuki TOMIZAWA
Tomoko TANIUCHI

Malay, A. D. et al.
Spider silk self-assembly via modular liquid-liquid phase separation andnanofibrillation.
Sci. Adv. 6, eabb6030 (2020)
Midorikawa, K. et al.
Cellular internalization mechanism of novel Raman probes designed for plant cells.
RSC Chem. Biol. 1, 204-208 (2020)77

ケミカルゲノミクス研究グループ
Chemical Genomics Research Group

Exploiting methodologies to resolve
environmental and resource-related problems
using chemical biology

ケミカルバイオロジーを用いて環境資源に関する諸問題を解決する方法論を開拓します

グループディレクター／Group Director

ケミカルバイオロジーのアプローチにより、様々な生命現象

Identification of novel small molecular ligands is essential

を理解し、それを人為的に制御するためには、
ユニークな活性を

to understand diverse biological phenomena and to control

謝調節やエピゲノム等を標的とした in vitro スクリーニング系を構築し、探索研究を行う。
さらにハイスループットスクリーニング（HTS）の高度化を目指した基盤研究を行う。
これらのケミカル
バイオロジー研究を通じて、環境資源科学研究の新しい方法論を開拓することを研究目標としている。

農学博士

focuses on the development of useful molecular ligands that

ループは、化合物ライブラリーから環境資源科学の進展に貢献
物・微生物細胞を用いた表現型スクリーニング系、
あるいは代

稔

the biological systems by chemical methods. This project

持つ新たな小分子リガンドの開発が必須である。そこで当グ可能な新しい分子リガンドの発見を目指す。具体的には、動植

吉田Minoru YOSHIDA D.Agr.

are expected to contribute to an advance in environmental

研究成果

and resource sciences by employing chemical libraries that● ミトコンドリアDNAの変異によって機能低下したミトコンドリア機能を活性化させる物質を発見した。

In particular, we search into novel active compounds by● 翻訳因子eIF5Aがリボソームの渋滞を解消するために重要な役割を果たす
ことを見いだした。
● マウスES細胞の自己複製を促進する新たなGSK3阻害剤を発見した。

consist of microbial metabolites and/or synthetic compounds.
constructing a variety of phenotypic screening systems using
genetically modified animal, plant and yeast cells, and in vitro
screening systems using various target proteins that include
enzymes for metabolism and epigenetics. In addition, weconstruct new platforms for developing high throughput

Research Results● We identified a small molecule that activates mitochondria withmitochondrial DNA mutations.
● We described the role of eukaryotic elongation factor 5A (eIF5A) in
preventing the stalling of ribosomes.
● We identified a novel GSK3 inhibitor that promotes self-renewal inmouse embryonic stem cells.

screening systems. Our goal is to identify and provide uniquemolecular ligands that are useful for chemical biology
research that aims to exploit new areas of environmental andresource sciences.

non-polyproline motif

polyproline motif
研究テーマ

Research Subjects+ eIF5A● Development of screening systems for bioactive compounds
that target protein-protein interactions● 生理活性物質の作用機序を網羅的に解明する技術の開発● Development of comprehensive methodologies for target
identification of bioactive compounds

P-P● Chemical regulation of epigenetics by controlling protein
methylation, acetylation, and acylation

no stalling● タンパク質メチル化、アセチル化、
アシル化などを介したエピジェ
ネティクスの化学的制御● バイオエネルギー生産への応用を目指した化学的代謝制御法の開発● Chemical regulation of metabolism for effective bioenergy
production

sta

5A

- eIF5A

Group Director

Postdoctoral Researcher

Student Trainee

Minoru YOSHIDA

Masaki MATSUOKA
Tomoshige HIRATSUKA
Shin OHSAWA
Jagat CHHIPI SHRESTHA

Keisuke TOMITA
Takumi TAKAHASHI
Wenjuan ZHURio HASHIMOTO
Hiroki MARUO
Qing CAI
Huanlin LI
Mio KIKUTA
Saaya SEKINE
Ryo KAKEHI

Akihisa MATSUYAMA
Ken MATSUMOTO
Feng LING
Yoko YASHIRODA
Research Scientist

Tilman SCHNEIDER-POETSCH
Kazuki SASAKI
Shin-ya OKAMOTO
Norio KUDO
Takashi ITO

Technical Staff

Rumi KUROKAWA
Mayumi ARATA
Atsushi HASHIMOTO
Megumi TAKASE
Junior Research Associate

Fereshteh AZADEH

P-P

5A
K-X-R

g

llin

sta

P-P

K-X-R

eIF5A prevents ribosomal stalling on polyproline motifs, but not other stall sites.

主要論文 / Publications

2020年度メンバー / FY2020 Members

Senior Research Scientist

g

llin

sta

P-P
Tryptolinamide (TLAM) changes cellular metabolism andactivates mitochondrial respiration by inhibiting PFK1.

g

llin

● タンパク質間相互作用を標的とした生理活性化合物のスクリー
ニング系開発Assistant

Kobayashi, H. et al.
Chemical reversal of abnormalities in cells carrying mitochondrial DNA mutations.
Nat. Chem. Biol. 17, 335-343 (2021)
Han, P. et al.
Genome-wide Survey of Ribosome Collision.
Cell Rep. 31, 107610 (2020)
Kobayashi, H., Nishimura, H., Kudo, N., Osada, H., Yoshida, M.
A novel GSK3 inhibitor that promotes self-renewal in mouse embryonic stem cells.
Biosci. Biotechnol. Biochem. 84, 2113-2120 (2020)

Mari AOKIVisiting Researcher

Kazumi FUKATSU
78

79

ケミカルバイオロジー研究グループ
Chemical Biology Research Group

Developing new techniques forchemical biology and elucidating mysteries ofcomplex biological systems

ケミカルバイオロジーの新手法を開発し、複雑な生物系の謎解きを目指します

グループディレクター／Group Director

化学を出発点として生命現象の解明を目指す「ケミカルバイIn order to promote research in chemical biology that aims

オロジー」研究を推進するためには、
ケミカルライブラリーを整

to elucidate biological phenomena using chemical compounds
chemical biology. Our group constructs chemical libraries

重要である。
当グループは、微生物、植物の代謝産物に着目して情報を集録したデータベースを構築する。
そして、天然化合物ライブラリーから新しい生理活性物質を探索すると共に、それらの標的タンパク質同定、作用機作解析を行う。更に、
タンパク質
および天然化合物の構造解析などの研究基盤を整備し、
ケミカ
ルバイオロジーと環境資源科学に関連する基礎研究を遂行する。

through the genetic engineering of microorganisms and

研究成果

organic synthesis, as well as databases that describe the● 鳥取大学との共同研究でかび毒であるテヌアゾン酸の生合成酵素のケト合
成酵素ドメインの立体構造を明らかにし、
テヌアゾン酸の生合成反応メカニ
ズムを解明した。
● 放線菌が生産する抗生物質ハイグロマイシンBが糸状菌の二次代謝を活性化することを見出し、生産誘導される1233Aの生合成遺伝子クラスターを同定し、クラスター中に自己耐性遺伝子を持つことを明らかにした。

chemical and biological information of the libraries. We explore
useful bioactive compounds in the chemical library, identify
molecular targets of bioactive compounds, and elucidate
mechanisms behind the actions of active compounds as well.
We continue to maintain this infrastructure for advanced
studies of chemical biology and sustainable resource science.

● 慶應大学、京都大学、東京大学との共同研究でMiclxinがMIC60阻害剤であること、
β-カテニン変異がん細胞にミトコンドリアストレスを介してアポトーシスを誘導することを明らかにした。

研究テーマ

Research Results● In a joint research with Tottori University, we clarified the crystal structureof the ketosynthase domain of tenuazonic acid biosynthetic enzyme andelucidated the biosynthetic reaction mechanism.
● We found that the antibiotic hygromycin B produced by an actinomycete
activates secondary metabolism of a filamentous fungus, and identified
the 1233A biosynthetic gene cluster with a self-resistance gene.
● We found that miclxin, a novel MIC60 inhibitor, induces apoptosis via
PLWRFKRQGULDOVWUHVVLQȕFDWHQLQPXWDQWWXPRUFHOOVLQFROODERUDWLRQZLWKKeio University, Kyoto University and The University of Tokyo.

Research Subjects● 天然化合物バンク “NPDepo” データベースの拡充● Expansion of the database of the chemical bank, “Natural
Products Depository (NPDepo)”● 遺伝子工学的・合成化学的技術を駆使した化合物ライブラリーの拡充● Expansion of the chemical library using genetic engineeringand synthetic chemistry● 生理活性小分子の探索および標的同定を可能にする新たな解析技術の開発● Exploration of bioactive small molecules and development of
QHZDQDO\WLFDOWHFKQLTXHVIRUWDUJHWLGHQWL¿FDWLRQ

Substrate cyclization mechanism in the course of tenuazonic acid biosynthesis

Group Director

Postdoctoral Researcher

International Program Associate

Hiroyuki OSADA

Kazuko YOSHIDA
Julius Adam Velasco LOPEZ
Xiaoying SUN
Hiromasa YOSHIOKA

Mira Syahfriena Binti AMIR RAWA
Fauze Bin MAHMUD

Senior Research Scientist

Makoto MUROI
Takayuki MOTOYAMA
Yasumitsu KONDOH
Makoto KAWATANI
Research Scientist

Toshihiko NOGAWA
Yushi FUTAMURA
Choong Soo YUN

Technical Staff

Kaori HONDA
Akiko OKANOHarumi AONO
Emiko SANADA
Motoko UCHIDA
Rachael A. USON-LOPEZ
Naoko OGAWA

Induction of fungal secondary metabolism by the antibiotic hygromycin B and
identification of the 1233A biosynthetic gene cluster with a self-resistance gene

主要論文 / Publications

2020年度メンバー / FY2020 Members

80

農学博士

as starting materials, it is important to establish a platform for

備し、それを活用するためのプラットフォームを構築することが天然化合物を収集・合成すると共に、その化学情報および生物

長田 裕之

Hiroyuki OSADA D.Agr.

Junior Research Associate

Yun, C.S. et al.
Unique features of the ketosynthase domain in a non-ribosomal peptide
synthetase-polyketide synthase hybrid enzyme, tenuazonic acid synthetase 1.
J. Biol. Chem. 295, 11602-11612 (2020)

Yuuki FURUYAMAOthersTakeshi SHIMIZU
Sayoko HIRANUMA
Yasuhiro HORI
Keiko WATANABE
Mayu KAWASAKIKai YAMAMOTO

Kato, S. et al.
Induction of secondary metabolite production by hygromycin B and identification of
the 1233A biosynthetic gene cluster with a self-resistance gene.
J. Antibiot. 73, 475-479 (2020)
Ikeda, H. et al.
Miclxin, a novel MIC60 inhibitor, induces apoptosis via mitochondrial stress inȕFDWHQLQPXWDQWWXPRUFHOOVACS Chem. Biol. 15, 2195-2204 (2020)81

分子リガンド標的研究チーム

Molecular Ligand Target Research Team

化学遺伝学的アプローチにより化合物の標的分子や細胞内作用機序を明らかにします

Exploring target molecules andmode-of-action of bioactive compounds throughglobal analysis of chemical genetic interactions
チームリーダー／Team Leader

ユニークな生理活性を示す分子リガンドには、生体内に必ずBioactive molecular ligands with unique physiological

特異的な標的分子が存在する。標的分子の決定は、分子リガン

effects must have specific cellular targets. Target identification
ligands and for drug discovery. However, drug target

しかし、分子リガンドと標的分子との相互作用は一様でないたは、分裂酵母全遺伝子ORF発現株ライブラリーや出芽酵母遺伝子破壊株ライブラリーを用いた遺伝学的相互作用の検出法をもとにした新しい相互作用検出技術の開発を行う。
これを用いて生理活性を引き出す原因となる標的分子を速やかにかつ正確に決定することを目指す。

Charles M. BOONE Ph.D.

is critical for elucidating the mechanism of action of molecularドの作用機構解明に必須であり、創薬研究の要ともなっている。
め、これまで標的分子の決定はきわめて困難であった。
当チーム

チャールズ・ブーン Ph.D.

identification has been extremely difficult, because the

研究成果

interactions between molecular ligands and their targets are● ヒトHAP1細胞を浮遊培養することによりハイスループット化したケミカルゲ
ノミクス解析系を確立した。

for target identification based on the global analysis of yeast● 分裂酵母の非必須遺伝子破壊株ライブラリーを用いたケミカルゲノミクス解析系を確立した。

not uniform. Our team aims to develop innovative techniqueschemical-genetic and genetic interactions, leading to quick
and accurate elucidation of ligand-target interactions.

● 標的未知の化合物について酵母ケミカルゲノミクス法により標的の予測を行い、検証実験を行った。

研究テーマ

Research Results● We conducted CRISPR screens using human haploid HAP1 cells insuspension cultures, which increased throughput and efficiency.
● We developed a genome-wide fitness profiling system using a set of
non-essential gene deletions in the fission yeast Schizosaccharomyces
pombe.
● We predicted targets of compounds using yeast chemical genomics
analysis and conducted their validation assays.

Research Subjects● 分子リガンドとその標的分子間の化学遺伝学的相互作用の網
羅的解析● Global analysis of chemical genetic interactions between
molecular ligands and their target molecules● 生理活性を有する化合物の作用機序の検証● Validating the mode of action of bioactive compounds● 必須遺伝子を標的とする生理活性物質の同定● Identifying bioactive chemical tools and therapeutic leads
that target essential gene pathways

Genome-wide CRISPR screens in suspension cultures

A genome-wide fitness profiling system using Schizosaccharomyces pombe

2020年度メンバー / FY2020 Members

主要論文 / Publications

Team Leader

Mattiazzi Usaj, M. et al.
Systematic genetics and single-cell imaging reveal widespread morphologicalpleiotropy and cell-to-cell variability.
Mol. Syst. Biol. 16, e9243 (2020)

Charles M. BOONE
Deputy Team Leader

Yoko YASHIRODA
Research Scientist

Lien Thi Kim PHAM
Technical Staff

Kintaka, R. et al.
Genetic profiling of protein burden and nuclear export overload.
Elife 9, e54080 (2020)

Yumi KAWAMURA
Mami YOSHIMURA
Hiromi KIMURA
AssistantJunko NODA
82

83

分子生命制御研究チーム

Molecular Bioregulation Research Team
Regulation of plant physiology
with synthetic molecules

植物の生理機能を人工分子で制御します

チームリーダー／Team Leader

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

Although increasing global food supply is the critical issue

あるが、気候変動など様々な要因がその妨げとなっている。我々

for sustainable society, crop yields are growing too slowly to
problems such as climate change, which will make itんでいる。論理的な分子設計や化合物ライブラリーからの探索
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する。
こうした分野横断型の研究を進めることで、既存の手法

Ph.D.

meet the expected food demand. We are rather facing many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により、植物の生理機能を制御する新たな分子を創生する。
この

萩原 伸也

Shinya HAGIHARA Ph.D.

challenging to produce enough food. Our team aims at

研究成果

solving these issues by chemical biology approach. We● 植物ミトコンドリアの品質管理経路を発見した。

and reverse chemical genetics. The compounds obtained● ストリゴラクトン受容体に対する強力な阻害剤を発見した。

search key genes for stable food production through forwardfrom chemical screening will be structurally optimized throughchemical synthesis and applied to regulate physiological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Research Results● We found that degradation of damaged organelles in plant cells involves
an unknown mechanism.
● We developed potent inhibitors for strigolactone receptor DWARF 14.

functions of plants. Our goal is to go beyond the limitation of

探るとともに、新たな研究分野の開拓を目指している。

current plant science and agriculture by combining synthetic
chemistry and plant biology, and to explore new field ofsustainable resource science.

研究テーマ

Research Subjects● 植物ホルモンシグナルの精密制御● Precise control of plant hormone signaling● 植物の発生を制御する新手法の開発● New methodology for regulating plant reproduction● ケミカルバイオロジーにおける新技術の開発● Development of new technology in chemical biology

Mutations of ubiquitination and autophagy genes cause severe growthdefects, as these photographs of premature seeds in seed pods show
(left to right: wild type, autophagy mutant, ubiquitination mutant, anddouble mutant).

A potent inhibitor for strigolactone receptor D14

2020年度メンバー / FY2020 Members

主要論文 / Publications

Team Leader

Yoshimura, M. et al.
Development of potent inhibitors for strigolactone receptor DWARF 14.
Chem. Commun. 56, 14917-14919 (2020)

Shinya HAGIHARA
Senior Scientist

Masanori IZUMI
Research Scientist

Shuhei KUSANO
Postdoctoral Researcher

Kikuchi, Y. et al.
Chloroplast Autophagy and Ubiquitination Combine to Manage Oxidative Damage
and Starvation Responses.
Plant Physiol. 183, 1531-1544 (2020)

Kotaro NISHIYAMA
Visiting Researcher

Sakuya NAKAMURA

84

85

メタボローム情報研究チーム

Metabolome Informatics Research Team

メタボロミクスを支える
ソフトウェアとデータベースを開発します

Developing software platforms and databases
for metabolomics research

当チームではメタボロームの定量データ解析、
ネットワークOur team develops software platforms necessary for

解析、
シミュレーションに必要な基盤ソフトウェアの開発をおこ

metabolomic analyses, network analyses and computer

to integrated analysis of metabolomic and transcriptomic data

研究成果
● リピドミクス向けソフトウェアとスペクトルライブラリを構築した。

from collaborating teams to enable systematic understandingof life.

● メタボローム生データ向けリポジトリの開設とデータ再解析を行った。

研究テーマ

博士
（理学）

Masanori ARITA D.Sci.

identification of metabolites. Our developments will be applied

している。開発したソフトウェアは研究協力相手が集積したメタ的理解を実現する。

有田 正規

simulations. We also design databases for more efficient

なっている。
また、代謝産物の同定に役立つデータベースを構築
ボローム、
トランスクリプトームデータに応用し、生物のシステム

チームリーダー／Team Leader● オールイオン型フラグメンテーションデータの解析法を確立した。

● We developed software and spectral library for lipidomics.
● We opened the repository for metabolome raw data and data reanalysis.

Research Subjects● メタボローム情報解析● Analysis and interpretation of metabolomic data

● メタボローム解析用のソフトウェア開発● Software development for metabolome analysis andsimulations● メタボロームデータベースの統合

Research Results● We developed data analysis method for all-ions fragmentation.

● Integration of metabolic databases

Correlation-Based Deconvolution (CorrDec) To Generate High-Quality MS2

Pathway projection of metabolite and phytohormone profiles

2020年度メンバー / FY2020 Members

主要論文 / Publications

Team Leader

Tsugawa, H. et al.
A lipidome atlas in MS-DIAL 4.
Nat. Biotechnol. 38, 1159-1163 (2020)

Masanori ARITA
Research Scientist

Atsushi FUKUSHIMA
Hiroshi TSUGAWA

Fukushima, A. et al.
Metabolite and phytomormone profiling illustrates metabolic reprogramming as anescape strategy of deepwater rice during partially submerged stress.
Metabolites 10, 68 (2020)
Tada, I. et al.
Correlation-based deconvolution (CorrDec) to generate high-quality MS2 spectra fromdata-independent acquisition in multiscale studies.
Anal. Chem. 92, 11310-11317 (2020)

8687

分子構造解析ユニット

Molecular Structure Characterization Unit
Developing technologies and platforms
for structure characterization
by NMR and MS analyses

機器分析による化学物質の構造解析に必要な基盤整備と技術開発を行います

ユニットリーダー／Unit Leader

当ユニットでは、構造決定に必要な核磁気共鳴(NMR)や質

We develop new methods and technologies of NMR and量分析(MS)に関する新しい手法と技術開発を行い、ケミカルバ

MS analyses for structural elucidation and characterization ofchemistry and related scientific fields such as chemicalの研究などで発見あるいは創製される新規化合物の同定、構造
NMR、MSおよび円二色性分散(CD)などの分析装置を共同利用機器として維持管理・運営を行い、オープンアクセス装置の利用講習、依頼測定、依頼解析、技術指導など様々な研究支援を
全理研に対して行っている。
さらに機器分析に有機合成化学的手法を交えて、有機化合物の同定、構造決定に必要な方法論を開発しその技術を高め、構造解析に関する様々な応用研究を所

農学博士

novel organic compounds that are found or synthesized in

イオロジー、
メタボロミクス研究、あるいは様々な有機合成化学
解 析 へ応 用する。有 機 化 合 物の構 造 解 析において重 要な越野 広雪

Hiroyuki KOSHINO D.Agr.

biology, metabolomics research, and several organic

研究成果

synthetic studies. We provide diverse research support● メリンジョ種子から単離した7a-epi-gnetin Cの絶対配置決定とgnetin Lの構造訂正を行なった。

maintenance and operation of MS, NMR, and CD facilities for

その絶対配置を訂正した。
● Chaunopyran A の提唱構造の全合成を行い、● 久慈産琥珀から単離されたCa シグナル伝達阻害活性物質kujione Aの構造決定を行なった。
2+

activity for characterization of organic molecules throughall RIKEN researchers. Our research supporting activities
include training on open access machines, technicalassistance, data acquisition, and spectral data analysis andinterpretation. We collaborate with many research groups,
and continue to improve our capability and methodology for

内外の共同研究として遂行している。

organic

molecular

characterization

andResearch Results● We determined the absolute stereochemistry of 7a-epi-gnetin C andrevised the structure of gnetin L from Gnetum gnemon L.
● We performed total synthesis of the proposed structure of chaunopyran
A and revision of its absolute stereochemistry.
● We elucidated the structure of kujione A isolated as Ca2+-signaltransduction inhibitor from Kuji amber.

structural

determination by spectroscopic analysis together with organic
synthesis.

研究テーマ

Research Subjects● 核磁気共鳴および質量分析に関する新しい手法と技術開発● Development of new methods and technologies for NMR
and MS analyses● 機器分析と有機合成化学による有機化合物の同定と構造決定● Organic molecular characterization and structural
determination by spectroscopic analysis and organic
synthesis● 核磁気共鳴および質量分析による研究支援と共同研究● 有機合成化学を活用したNMR,CDなどの分光学的手法による新しい立体化学の決定法の開発と応用● Research supporting activity and collaborative research with
NMR and mass spectrometry● Development and application of new methodologies fordetermination of stereochemistry by NMR, CD,and other spectroscopic methods assistedby organic synthesis

Structures of originally proposed chaunopyran A and its enantiomer as revised natural product2020年度メンバー / FY2020 Members

主要論文 / Publications

Unit LeaderTani, H. et al.
Structural studies on stilbene oligomers isolated from the seeds of melinjo (Gnetum
gnemon L.).
ACS Omega 5, 12245-12250 (2020)

Hiroyuki KOSHINO
Senior Research Scientist

Shun-ya TAKAHASHI
Takemichi NAKAMURA
Senior Technical Scientist

Takashi NAKAMURA
Technical Staff

Eiyu IMAI

88

Structures of new 7a-epi-gnetin C and originally proposed and revised gnetin L

Hirai, G. et al.
Ganglioside GM3 analogues containing monofluoromethylene-linked sialoside:
Synthesis, stereochemical effects, conformational behavior, and biological activities.
JACS Au 1, 137-146 (2021)
Amir Rawa, M. S. et al.
A new peptaibol, RK-026A, from the soil fungus Trichoderma sp. RK10-F026 byculture condition-dependent screening.
Biosci. Biotechnol. Biochem. 85, 69-76 (2021)
89生命分子解析ユニット

Biomolecular Characterization Unit
To resolve the mystery of
biological phenomena,
we examine the protein structure

タンパク質の構造を調べて、生命現象の謎にせまります

ユニットリーダー／Unit Leader

当ユニットは、生命現象の解明に向け、生体成分構造解析法

Our unit provides high quality structural characterizationの開発や構造解析の応用研究を行っている。生体成分の中でもmethods to the field of biological science, aiming to further

る情報の整備をすることで研究支援を行っている。

protein chemical analyses, mass spectrometry. Our challenge

研究成果

to research, develop and fine-tune novel characterization● 小胞のプロテオーム解析によりガン細胞で生じる非エクソソーム小胞の分泌を糖代謝が制御していることを示した。

process.

● 珪藻の光化学系Iの周りの集光性色素タンパク質 Fcpa16種類同定し、立体構造解析に貢献した。

研究テーマ● 生体分子の翻訳後修飾を含めた詳細な構造解析● 開発してきたRNA解析ソフトウェアをICT企業との共同研研究開発により製薬企業向けに実用化した。

● 生体分子の定量的解析法の開発

methods for biological molecules, is an endless yet rewarding

Research Subjects● Development and application of analytical methods forstructural details on biological molecules

Research Results● We elucidated glycometabolic regulation of the biogenesis of small
extracellular vesicles in cancer cells by vesicle proteomic analysis.
● We identified 16 Fcpa subunits in diatoms for 3D structural analysis of
PSI-FCPA supercomplex.
● We have been put developed RNA analysis software into practical use
for the pharmaceutical industry in collaboration with an ICT company.

● Development of quantitative analysis of biomolecules● RNAの質量分析● Identification and characterization of RNA by mass
spectrometry

Exosomes and non-exosomal vesicles have distinct protein.
We found clear differences between the protein expression profiles of sEVs w/o 2-DG or NGI-1(N-glycosylation
blockade reagents) based on PCA of LFQ proteomics(left) and protein quantification(right). We found significant
reductions in non-exosomal cargo proteins in sEVs released from treated cells. N-glycosylation blockade
significantly increased proteins that are reportedly enriched in distinct nanoparticles or exomeres. However, thesame treatment barely affected the expression of proteins known to be enriched in exosome fractions.

Identification of 16 Fcpa subunits of a diatom PSI-light-harvesting supercomplex.
For 3D structural analysis of the PSI-FCPI supercomplex by cryo-electron microscopy, we identified fucoxanthin
chlorophyll a/c-binding proteins (Fcpa proteins) of C. gracilis using nLC-MS/MS. Figure indicates typical MS/MS
spectra of Fcpa subunit peptides and 3D structure of the supercomplex.

2020年度メンバー / FY2020 Members

主要論文 / Publications

Unit Leader

Postdoctoral Researcher

Naoshi DOHMAE

Yuta NOMURA

Senior Research Scientist

Technical Staff

Harada, Y. et al.
Glycometabolic Regulation of the Biogenesis of Small Extracellular Vesicles.
Cell Rep. 33, 108261 (2020)

Hiroshi NAKAYAMA

Masami KOIKE
Hiroko TSUCHIDA

Senior Technical Scientist

Takehiro SUZUKI
Kowashi WATANABE
Technical Scientist

Miwako ASANUMA

90

博士
（学術）

We manage specialized and technical instruments includingある。
そのタンパク質の構造を詳細に調べることで、活性と遺伝明する。
また、装置ならびに設備の設置や管理、解析方法に関す

直Naoshi DOHMAE Ph.D.

understand the mechanism and action of biological molecules.

特にタンパク質は生命現象の源であり、さまざまな生物活性が子との対応、生物学的活性のメカニズムや活性の制御機構を解堂前

Deng, X., Dohmae, N., Kaksonen, AH., Okamoto, A.
Biogenic Iron Sulfide Nanoparticles to Enable Extracellular Electron Uptake in
Sulfate-Reducing Bacteria.
Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 59, 5995-5999 (2020)
Nagao, R. et al.
Structural basis for assembly and function of a diatom photosystem I-light harvestingsupercomplex.
Nat. Commun. 11, 2481 (2020)91

質量分析・顕微鏡解析ユニット

Mass Spectrometry and Microscopy Unit

植物科学研究のための質量分析および顕微鏡解析の技術基盤を提供します

Providing mass spectrometric andmicroscopic platforms for plant science
ユニットリーダー／Unit Leader

質量分析と顕微鏡解析は環境資源科学研究のコアである植

Mass

物科学の基盤解析技術である。
当ユニットでは、植物メタボロー

spectrometricandmicroscopic

analyses

fundamental analytical technology in plant science andthe analyses based on mass spectrometry for the study of

胞の微細構造解析のための顕微鏡解析の技術基盤開発と実際

plant metabolome and hormonome and on microscopy for the

分析を担当している。

ultrastructural observation of the plant cells.

研究テーマ

研究成果

● 質量分析計による植物メタボローム解析● トマトが実をつけるためのエネルギー代謝の仕組みを解明した。

● Plant metabolomic analyses by mass spectrometry● 質量分析計による植物ホルモン解析● トマト苗の昼夜温度差処理による茎の伸長抑制は、細胞壁修飾遺伝子の制御を伴ったジベレリンとオーキシンの生合成抑制によることを明らかにした。

● Plant hormone analyses by mass spectrometry

Research Subjects● 光学顕微鏡と電子顕微鏡で捉える光電子相関顕微鏡システムを改良するとともに、連続切片自動撮像システムを用いた三次元解析と組合せた新たな解析技術開発を行なった。

Negative DIF inhibits stem elongation via regulation of GA and IAA synthesis.

Unit Leader

Expert Technician

Part-time Worker

Masami HIRAI

Mikiko KOJIMA
Tetsuya MORI
Ryosuke SASAKI

Yuko SAITO
Chieko KOMORI
Masami NANRI
Toshiyo MOTOJIMA
Kiyoko MOROHOSHI

Senior Technical Scientist

Kiminori TOYOOKA
Research Scientist

Yasuhiro HIGASHI
Ryo NAKABAYASHITechnical Scientist

Mayuko SATO

Technical Staff

Makoto KOBAYASHI
Yumiko TAKEBAYASHI
Muneo SATO
Mayumi WAKAZAKI
Noriko TAKEDA
Kouji TAKANO
Yumi GOTO● Microscopic analyses of plant tissues and cells

Research Results● We revealed a mechanism of energy metabolism for fruit setting intomato.
● Negative DIF-dependent inhibition of tomato stem elongation ismediated by the repression of GA and IAA synthesis accompanied by
the regulation of cell wall-related genes.
● We improved correlative light and electron microscopy (CLEM) using
light microscopes and electron microscopes, and developed array
tomography for 3D image reconstruction.

CLEM & array tomography system for electron microscope, serial sections and 3D image

主要論文 / Publications

2020年度メンバー / FY2020 Members

92

博士
（農学）

Masami HIRAI Ph.D.

sustainable resource science. Our unit develops and executes

ムおよびホルモノームの解析のための質量分析ならびに植物細● 植物組織および細胞の顕微鏡解析

平井 優美

are

Shinozaki, Y. et al.
Fruit setting rewires central metabolism via gibberellin cascades.
Proc. Natl. Acad. Sci. USA 117, 23970-23981 (2020)
Ohtaka, K. et al.
Difference between day and night temperatures affects stem elongation in tomato(Solanum lycopersicum) seedlings via regulation of gibberellin and auxin synthesis.
Front. Plant Sci. 11, 577235 (2020)
Sakamoto, Y. et al.
Subnuclear gene positioning through lamina association affects copper tolerance.
Nat. Commun. 11, 5914 (2020)

93

化合物リソース開発研究ユニット

Chemical Resource Development Research Unit

ケミカルバイオロジー研究を加速するための化合物ライブラリーを拡充し活用します

Expanding and using chemical libraries
to accelerate chemical biology research
ユニットリーダー／Unit Leader

化合物ライブラリーは、
ケミカルバイオロジーの研究手法を

A chemical library is an indispensable tool to promote

用いて生物機能制御研究、医農薬研究を推進する上で、欠くこ

research on the regulation of cell functions and drug-discovery
utilization and application of the chemical library, we promote

リーの有効活用を目的として化合物ライブラリー基盤をベース
情報の提供などを通じて、環境資源科学研究、
ケミカルバイオロ
ジー研究をサポートし、当該分野での連携をプロモートする。
また、ケミカルバイオロジー研究グループ、天然物生合成研究ユ
ニット等と連携して化合物ライブラリーの充実を図る。

research supports for chemical biology and resource science

研究成果

by providing chemical compounds, their information, and● 理化学研究所天然化合物バンク(NPDepo)の化合物ライブラリーから、
シロ
イヌナズナとイネの塩耐性を増強する化合物FSL0260を同定した。

enriching the chemical library by cooperating with Chemical● 理研の新領域プロジェクト（ケミカルプローブ）
では、合成研究室各グループ
より化合物の受け入れ、
ライブラリーをスクリーニンググループに提供し、その評価結果について両グループの橋渡しを行っている。
● 化合物ライブラリーの有効活用のため、国内外の研究機関に化合物とそれらの情報を提供した。

研究テーマ

structure-activity relationship analysis. Moreover, we are
Biology Research Group and Natural Product Biosynthesis
Research Unit.

Research Subjects● Chemical library utilization● 構造活性相関解析と化合物の構造最適化による研究推進● Research promotion by structure-activity relationshipanalysis and optimization of chemical structures

Achievement of chemical library provision

Research Results● From chemical library of the RIKEN Natural Product Depository(NPDepo), we identified a novel compound, FSL0260, which enhances
salinity-stress tolerance in Arabidopsis thaliana and rice.
● In the RIKEN Pioneering Project (Chemical Probe), the mission of ourunit is to connect compound depositors to screening groups by
preparation, management, and provision of compounds, we collect thereports of screening results and forward them to depositors.

● 化合物ライブラリーの有効活用● To ensure utilization and application of chemical library, we provided
chemical compounds and their information to domestic and international
research institutes.

Chemical library of NPDepo in storage

2020年度メンバー / FY2020 Members

主要論文 / Publications

Unit Leader

Sako, K. et al.
Inhibition of mitochondrial complex I by the novel compound FSL0260 enhances highsalinity-stress tolerance in Arabidopsis thaliana.
Sci. Rep. 10, 8691 (2020)

Hiroyuki OSADA
Senior Scientist

Nobumoto WATANABE
Senior Research Scientist

Yasumitsu KONDOH
Technical Staff

Hiroyuki HIRANO
Yuta IWAI
Part-time Worker

Akiko YOSHIOKA
Manami MORIHASHI
94

農学博士

under the strategy of chemical biology. To ensure theとの出来ない研究ツールである。
当ユニットは、化合物ライブラとした連携研究を推進する。化合物ライブラリーおよび化合物

長田 裕之

Hiroyuki OSADA D.Agr.

Fujita, K. et al.
Pesticide treatment reduces hydrophobic pollutant contamination in Cucurbita pepo
through competitive binding to major latex-like proteins.
Environ. Pollut. 266, 115179 (2020)
Sophonnithiprasert, T. et al.
Interaction between goniothalamin and peroxisomal multifunctional enzyme type 2
triggering endoplasmic reticulum stress.
Heliyon 6, e05200 (2020)
95

創薬ケミカルバンク基盤ユニット
Drug Discovery Chemical Bank Unit

Proper management and provision ofchemical compounds to support researchfor drug discovery and development

適正な化合物管理と提供を通して、創薬研究を支えます基盤ユニットリーダー／Unit Leader

当ユニットは、創薬・医療技術基盤プログラムにおける化合物

This unit takes over the role of a chemical bank in the

探索、構造最適化の過程で合成あるいは購入された創薬シード

RIKEN program for Drug Discovery and Medical Technology
purchased in the process of exploration and structure

ラリー化し、生物活性評価、毒性・安全性評価などの目的に応じ発研究ユニットと連携し、創薬のためにスクリーニング用化合物
ライブラリーを整備して、創薬シード化合物探索基盤ユニットをはじめとする創薬研究者に提供する。
また、
ヒット化合物をライ
ブラリーの中から迅速に選抜し、効率良く提供するための化合物管理データベースの構築を進めている。

農学博士

Platforms (DMP); we store compounds synthesized or

化合物を適正な環境下で保管管理し、それらの化合物をライブて提供するケミカルバンク機能を担っている。化合物リソース開長田 裕之

Hiroyuki OSADA D.Agr.

optimization of drugs and supply them for validation of

研究成果

biological activity, toxicity or safety. In cooperation with the● スクリーニングのヒット化合物を、再評価のために提供を行った。

construct and provide a chemical library for drug-discovery● AMEDインフォーマティクスプロジェクトの化合物を受け入れ、理研保有化
合物との重複を確認した。
すでに理研で保有済の化合物はAMED BINDSプ
ロジェクトライブラリーへ寄託する。
● 我々が保有している化合物ライブラリーから、
すでに市販されている医薬化合物を選出し、COVID19特別プロジェクトのスクリーニングに提供した。

研究テーマ

Chemical Resource Development Research Unit, we also
screening to the Seed Compounds Exploratory Unit for Drug
Discovery Platform and other researchers. We haveconstructed the database for the management of the chemical
library to provide compounds efficiently.

Research Results● We provided hit compounds for re-evaluation of biological activities.
● We have accepted compounds from the AMED Informatics Project andchecked the compound duplicates and salt information. We are going tosend the duplicate compounds to the AMED BINDS project.
● We selected marketed pharmaceutical compounds from our librarycompounds and provided them for screening in the COVID19 special
project.

Research Subjects● 創薬用化合物ライブラリーの受託と保管● Storage of chemical libraries for drug-discovery● 創薬スクリーニング用化合物ライブラリーの配布● Provision of chemical libraries for HTS to explore drug seeds● 化合物管理データベースの構築● Construction of database for management of chemical library

Achievement of chemical library provision

DMP chemical library in storage

2020年度メンバー / FY2020 Members
Unit Leader

Hiroyuki OSADA
Deputy Unit Leader

Yasumitsu KONDOH
Technical Staff

Hiroyuki HIRANO
Yuta IWAI
Kaori HONDA
Part-time Worker

Manami MORIHASHI

96

97

創薬シード化合物探索基盤ユニット

Drug Discovery Seed Compounds Exploratory Unit

新薬創製を目的とするシード/リード化合物をHTSにより探索します

Discovering seed and lead compounds
by HTS to develop new drugs
基盤ユニットリーダー／Unit Leader

創薬シード化合物探索基盤ユニットは、創薬標的として期待

The Drug Discovery Seed Compounds Exploratory Unit

される分子に作用する新しい生理活性化合物を化合物ライブラ

aims to identify seed compounds for drug development, which

吉田

稔

農学博士

Minoru YOSHIDA D.Agr.

are active on drug target molecules, through HTS of large

リーから大規模に探索することによって、創薬シードの同定を目

compound libraries.

指す。

研究テーマ

研究成果

● インビトロおよび細胞系アッセイによるハイスループットスク
リーニング
（HTS）

● マウスES細胞の自己複製を促進する新たなGSK3阻害剤を発見した。

Research Subjects● High throughput screening (HTS) using in vitro andcell-based assay systems● We identified a novel GSK3 inhibitor that promotes self-renewal inmouse embryonic stem cells.
● We identified a small molecule that activates mitochondria withmitochondrial DNA mutations.

● 細胞イメージングに基づくハイコンテントスクリーニング● ミトコンドリアDNAの変異によって機能低下したミトコンドリア機能を活性化させる物質を発見した。

● High content screening based on cell imaging● ヒト遺伝子発現による酵母の表現型変化を回復させる化合物のHTS（SARS-CoV-2）の感染に必要なウイルスプロテアーゼ● 新型コロナウイルスの活性を発光によって簡便に測定する方法を開発した。

● HTS for compounds that recover yeast phenotypes induced
by expression of human genes

NPD13432 promotes self-renewal in mouse embryonic stem cells by inhibiting GSK3.

Technical Staff

Minoru YOSHIDA

Satoko MAEDA
Junko MIKUNIIku KUWAHARA
Takeshi SONODA
Michiru IWASHITA
Haruna NISHIMURA
Mari AGAWA
Yasue ICHIKAWA

Deputy Unit Leader

Akiko IDEI
Senior Research Scientist

Ken MATSUMOTO
Senior Visiting Scientist

Kenji OGAWA
Visiting Scientist

Hiroki KOBAYASHI● We developed a high throughput assay method to measure viralprotease activity of SARS-CoV-2 using luminescence.

Tryptolinamide (TLAM) changes cellular metabolism and activates mitochondrial respiration by inhibiting PFK1.

主要論文 / Publications

2020年度メンバー / FY2020 Members
Unit Leader

Research Results

Akiko NAKATA
Yui MAZAKI
Taeko WAKANA
Toshie KAIZUKA
Keiko MORONAGA
Kaori SATO
Rika KAWAMURA
Miwa TAKAHASHI
Saki IMAMURA

Kobayashi, H. et al.
Chemical reversal of abnormalities in cells carrying mitochondrial DNA mutations.
Nat. Chem. Biol. 17, 335-343 (2021)
Kobayashi, H., Nishimura, H., Kudo, N., Osada, H., Yoshida, M.
A novel GSK3 inhibitor that promotes self-renewal in mouse embryonic stem cells.
Biosci. Biotechnol. Biochem. 84, 2113-2120 (2020)

Assistant

Hiroko ISHIWATA

Technical Scientist

Koushiki MINO
Seiji MATSUOKA
98

99

創薬化学基盤ユニット

Drug Discovery Chemistry Platform Unit

低分子創薬および標的蛋白分解を用いた新薬開発を推進しますPursuing small molecule drug discovery
and targeted protein degradation
基盤ユニットリーダー／Unit Leader

我々の研究の領域は、
１）低分子新規治療薬の開発候補品のAs a part of the drug discovery efforts at RIKEN, our group’s

同定、２）標的蛋白分解を用いた中分子化合物による創薬研究、

research is focused on 1) small molecule drug discovery, 2)
support for the drug discovery efforts of our collaborators at

具体的にはヒット化合物からリード化合物、
リード化合物から物活性、薬物代謝、体内動態などの最適化を構造展開によって行う。
また、その際に理化学研究所内に蓄積された構造生物学や in silico drug design の優れた技術を総動員して創薬の迅速化を図る。現在、主として希少疾患、顧みられない熱帯感染症、難治性の癌治療薬などの開発に取り組んでいる。

薬学博士

Hiroo KOYAMA Ph.D.

targeted protein degradation, and 3) chemistry-related general３）
アカデミア研究機関の創薬研究支援、と多岐に渡っている。
開発候補化合物まで、最新の有機合成化学の手法を用いて生小山 裕雄

various academic and governmental research institutions in

研究成果

Japan. We specialize on programs with novel therapeutic● AMED革新的がん医療実用化研究事業の支援を受けての抗がん剤の前臨床開発が進行中。

structure-activity relationships on HTS hits in a wide range of● Rasを標的とする抗がん剤開発のノウハウをベンチャー製薬企業に導出した。
● 新型コロナウイルス治療薬開発に向けた前臨床開発が進行中。

targets or mode of action, and strive to quickly develop

Research Results● Preclinical development of a cancer drug is in progress.

therapeutic areas including rare diseases, neglected tropical● We transferred Ras cancer drug discovery technology to a biotech.

diseases, and intractable cancers. While identification of a

● Preclinical development of a COVID 19 drug is in progress

preclinical candidate is the ideal outcome, validation of novel
therapeutic targets is also an important part of our efforts.

研究テーマ

Research Subjects● 低分子創薬と標的蛋白分解を用いた新薬開発● Small molecule drug discovery and targeted protein
degradation

Targeted protein degradation

Drug discovery process

主要論文 / Publications

2020年度メンバー / FY2020 Members
Unit Leader

Research Scientist

Visiting Scientist

Hiroo KOYAMA

Katsuhiko SEKIMATA
Yasuko KODA
Hirokazu KUBOTA
Kenichi WASHIZUKA
Hirofumi YAMAMOTO

Takuya TASHIRO

Senior Research Scientist

Fumiyuki SHIRAI
Nobuo CHO
Senior Technical Scientist

Junichi KAZAMITechnical Scientist

Ko KIKUZATO

Technical Staff

Rie OSAKI
Part-time Worker

Fumiko KYOTANIAssistant

Chieko SHIDA

Sekimata, K. et al.
Novel bicyclic pyrazoles as potent ALK2 (R206H) inhibitors for the treatment offibrodysplasia ossificans progressiva.
Bioorg. Med. Chem. Lett. 38, 127858 (2021)
Shirai, F. et al.
Design and Discovery of an Orally Efficacious Spiroindolinone-based Tankyrase
Inhibitor for the Treatment of Colon Cancer.
J. Med. Chem. 63, 4183-4204 (2020)
Fukuda, T. et al.
BMP signaling is a therapeutic target in ovarian cancer.
Cell Death Discov. 6, 139 (2020)

100

101

バイオプローブ研究グループ
Bioprobe Research Group

ドイツ・マックスプランク研究所と連携してシステムズケミカルバイオロジー研究を推進します

Proceeding the research ofsystems chemical biology in collaboration
with Max Planck Institute in Germany
グループディレクター／Group Director

当グループでは、
ドイツ・ドルトムントのマックスプランク分子

In collaboration with a group of Max Planck Institute (MPI) of

生理学研究所（MPI of Mol. Physiol. ヘルベルト・ワルドマン

Molecular Physiology (group of Prof. Herbert Waldmann),exchange young researchers from each other for tight and究を行っている。互いのグループへ若手研究者を長期滞在させ研究で見出された化合物の細胞内標的同定を主な解析テーマ
として研究を進めている。

研究テーマ

continuous collaboration.

研究成果

Research Results● リベロマイシンAが多発性骨髄腫モデルマウスの腫瘍増殖と骨破壊の双方を阻害することを明らかにした。

● We found that reveromycin A inhibits both tumor growth and bone
destruction in a mouse model of multiple myeloma.

● 歯列矯正モデルマウスを用いて、リベロマイシンAが歯列矯正時の歯牙移動をコントロールできることを明らかにした。

● We found that reveromycin A can control orthodontic tooth movement inan experimental mouse model.

● 細胞への化合物の作用の表現型分類とプロテオミクス評価を統合した解析
で、ヘテロ三量体Gタンパク質に作用する小分子化合物を見出した。

● 生理活性物質の細胞内標的同定

農学博士

Dortmund, Germany, we perform a chemical biology study. We

教授のグループ）と連携して、
システムズケミカルバイオロジー研
ることで緊密にかつ継続した共同研究を行っている。特に連携

長田 裕之

Hiroyuki OSADA D.Agr.

● 動物細胞に影響を与える小分子化合物の探索と解析

Research Subjects● We found a small-molecule modulator of heterotrimeric Gi-protein by
integrated phenotypic profiling and chemical proteomics.

● Target identification of bioactive compounds● Screening for small molecules with effects on animal cells
and analyses of their mechanisms of action● 新規分子標的の開拓とそれらの機能解析研究● Mining and functional analyses of molecular targets

Reveromycin A inhibits tumor growth and bone destruction in a multiple myeloma model.

A small-molecule heterotrimeric Gi-protein modulator was discovered by integrated phenotypic profilingand chemical proteomics.

2020年度メンバー / FY2020 Members

主要論文 / Publications

Group Director

Watanabe, K. et al.
Reveromycin A, a novel acid-seeking agent, ameliorates bone destruction and tumor
growth in multiple myeloma.
Haematologica 106, 1172-1177 (2021)

Hiroyuki OSADA
Senior Research Scientist

Makoto MUROI

Minamoto, C. et al.
Alteration of tooth movement by reveromycin A in OPG KO mice.
Am. J. Orthod. Dentofacial Orthop. 157, 680-689 (2020)
Kawamura, T. et al.
Discovery of small-molecule modulator of heterotrimeric Gi-protein by integrated
phenotypic profiling and chemical proteomics.
Biosci. Biotech. Biochem. 84, 2484-2490 (2020)
102

103

バイオプローブ応用研究ユニット
Bioprobe Application Research Unit

Identification of small molecules witheffects on cell growth in collaboration withMax Planck Institute in Germany

細胞増殖に影響を与える小分子をマックスプランク研究所と連携して探索します

ユニットリーダー／Unit Leader

マックスプランク分子生理学研究所（MPI of Mol. Physiol.

In collaboration with a group of Max Planck Institute (MPI)

ヘルベルト・ワルドマン教授のグループ）と連携し、細胞増殖のof Molecular Physiology (the group of Prof. Herbert
identification of small-molecule inhibitors of the proteins that

ジー技術で解析する。例えば、理研から天然化合物ライブラせる因子を探索し、理研はその化合物に結合するタンパク質因子を同定して作用解析を行う。
あるいはMPIの化合物ライブラ
リーを理研のハイスループット系に供し、細胞周期調節因子阻害剤を見出し、MPIでその詳細な解析を行うといった、化合物・情報・技術の交換を密にした共同研究を行っている。細胞周期調節因子に働く小分子化合物は、その因子の役割を明らかにす

理学博士

Waldmann), we study the cell cycle control through the

基本的な仕組みである細胞周期制御機構をケミカルバイオロ
リーをMPIに送り、MPIでは細胞分裂を興味深い状態で停止さ

渡邉 信元

Nobumoto WATANABE D.Sci.

have an important role for the progression of cell division. We

研究成果

propose the collaboration of these two groups by taking the● 化合物の作用と標的を形態とプロテオーム解析の両方の利点を生かすことによって明らかにした。

materials, technologies, and information. For example, after● ジアミノピリミジンDP68が抗アロディニア作用を有するσ1レセプターのア
ンタゴニストであることを明らかにした。
● 伝統的な漢方薬YXQNがアミロイドβの凝縮を抑えることによって神経を保護する作用を有することを見出した。

ることができるだけでなく、がんなどの細胞増殖異常に起因する

merits of both different approaches by frequently exchanging
sending compounds of RIKEN NPDepo chemical library to
MPI, the MPI group will screen for compounds that arrest cell
division with interesting phenotypes. Then we will analyze
the mechanism of action of the compounds by identifying thetarget proteins of the compounds. Oppositely, the MPI groupResearch Results● We enabled both detection of bioactivity and target identification forsmall molecules by the integration of complementary profiling
approaches of morphological and thermal proteome profiling.
● We found that the diaminopyrimidine DP68 as a Sigma 1 (s1) receptor
antagonist with antiallodynic properties.
● We found that a traditional Chinese medicine, Yangxue Qingnao (YXQN)
H[HUWVDQHXURSURWHFWLYHHIIHFWE\LQKLELWLQJ$ȕWR[LFDJJUHJDWLRQ

will provide their compounds for the screening by the high

疾病の分子標的治療薬に応用することが可能である。

throughput system of us. The isolated interesting compounds
will be deeply analyzed by the MPI cell biology group.

研究テーマ

Research Subjects● 細胞増殖に影響を与える小分子化合物の探索と解析● Screening for small molecules with effects on cell growth
and analyses of their mechanism of action● バイオプローブの標的分子同定● ,GHQWL¿FDWLRQRIPROHFXODUWDUJHWVRIELRSUREHV● 新たな分子標的開拓とそれらの阻害剤探索系開発研究● Mining of novel molecular targets and developments of theirligand isolation system

Morphological profiling and thermal proteome profiling revealed thetarget of the bioactive compounds.

2020年度メンバー / FY2020 Members

主要論文 / Publications

Unit Leader

Wilke, J. et al.
'LVFRYHU\RIDıUHFHSWRUDQWDJRQLVWE\FRPELQDWLRQRIXQELDVHGFHOOSDLQWLQJDQG
thermal proteome profiling.
Cell Chem. Biol. 28 Nobumoto WATANABE
Senior Research Scientist

Makoto KAWATANI
Research Scientist

Tatsuro KAWAMURA
Technical Staff

Emiko SANADAInternational Program Associate

Ziyu LIU
Xintong LIU

104'3EHKDYHVDVDı1 antagonist as it displays antiallodynic properties.

Watanabe, N., Osada H.
Small molecule inhibitors of E3 ubiquitin ligases.
Protein–Protein Interaction Regulators (RSC Publishing) Wang, L. et al.
A traditional Chinese Medicine, YXQN, Reduces Amyloid-induced Cytotoxicity by,QKLELWLQJ$ȕ$JJUHJDWLRQDQG)LEULO)RUPDWLRQ
Curr. Pharm. Des. 26 105

理研-KRIBB連携研究ユニット
RIKEN-KRIBB Joint Research Unit

相互ネットワーク形成によりケミカルバイオロジー研究を推進します

Formation of mutual network andpromotion of chemical biology study

当ユニットは、韓国生命工学研究院（KRIBB）の抗がん物質Our unit is collaborating with Anticancer Agent Research

研究団（研究団長・Jong Seog Ahn）と連携し、微生物由来のCenter of KRIBB directed by Dr. Jong Seog Ahn on the

ユニットリーダー／Unit Leader

高橋 俊二

博士
（理学）

Shunji TAKAHASHI D.Sci.

integrative research of bioactive compounds derived from

生理活性物質に関する総合的研究を共同で行っている。新規物

microorganisms. The goal of this joint team is the discovery

質の探索、単離、構造解析などの化学的研究を出発点として、生of drug candidate compounds through the chemical biology

合成、生物活性評価、作用機作解析などの生物学的研究に至る

research from the chemical studies such as screening,

ケミカルバイオロジー研究を通して、創薬シードの創出を目指す。

isolation and structure determination to the biological studies

互いの研究員を交換（長期滞在）することにより、人的ネット

such as biosynthesis, evaluation of biological activity, and the

ワークの形成も促進する。

understanding of the mechanism of action. Exchange andlong-term stay of researchers will promote the formation of ahuman network.

研究テーマ

研究成果

● 生物活性物質の作用標的同定● CRM646-Aは、ラット3Y1線維芽細胞のCa2+を増加させることによって核凝縮を誘導することを明らかにした。

● 微生物由来の新規生物活性物質の探索● 微生物二次代謝産物の生合成機構の解明

Research Subjects● Target identification of bioactive compounds● Screening and isolation of novel bioactive microbial products

Research Results● We found that CRM646-A induces nucleus condensation by increasing
Ca2+ levels in rat 3Y1 fibroblast cells.

● Understanding of biosynthetic mechanism of microbial
secondary metabolites

The structure of CRM646-A

2020年度メンバー / FY2020 Members

主要論文 / Publications

Unit Leader

Asami, Y. et al.
CRM646-A, a Fungal Metabolite, Induces Nucleus Condensation by Increasing Ca2+
Levels in Rat 3Y1 Fibroblast Cells.
J. Microbiol. Biotechnol. 30, 31-37 (2020)

Shunji TAKAHASHI
Research Scientist

Toshihiko NOGAWA

106

107

2021年度 組織図 FY 2021 Organization
センター長 / Director

副センター長 / Deputy Director

特別顧問 / Senior Advisor

斉藤 和季 / Kazuki SAITO

近藤 昭彦 / Akihiko KONDO

篠崎 一雄 / Kazuo SHINOZAKI

白須 賢 / Ken SHIRASU
侯 召民 / Zhaomin HOU
吉田 稔 / Minoru YOSHIDA
機能開発研究グループ / Gene Discovery Research Group

篠崎 一雄 / Kazuo SHINOZAKI

植物免疫研究グループ / Plant Immunity Research Group

白須 賢 / Ken SHIRASU

統合メタボロミクス研究グループ / Metabolomics Research Group斉藤 和季 / Kazuki SAITO

先進機能触媒研究グループ / Advanced Catalysis Research Group侯 召民 / Zhaomin HOU

触媒・融合研究グループ / Catalysis and Integrated Research Group

袖岡 幹子 / Mikiko SODEOKA

ケミカルバイオロジー研究グループ / Chemical Biology Research Group

長田 裕之 / Hiroyuki OSADA

ケミカルゲノミクス研究グループ / Chemical Genomics Research Group吉田 稔 / Minoru YOSHIDA

合成ゲノミクス研究グループ / Synthetic Genomics Research Group松井 南 / Minami MATSUI

代謝システム研究チーム / Metabolic Systems Research Team

平井 優美 / Masami HIRAI

メタボローム情報研究チーム / Metabolome Informatics Research Team有田 正規 / Masanori ARITA

環境代謝分析研究チーム / Environmental Metabolic Analysis Research Team菊地 淳 / Jun KIKUCHI

植物ゲノム発現研究チーム / Plant Genomic Network Research Team

関 原明 / Motoaki SEKI

細胞機能研究チーム / Cell Function Research Team
植物共生研究チーム / Plant Symbiosis Research Team
機能有機合成化学研究チーム / Advanced Organic Synthesis Research Team
グリーンナノ触媒研究チーム / Green Nanocatalysis Research Team
生体機能触媒研究チーム / Biofunctional Catalyst Research Team

杉本 慶子 / Keiko SUGIMOTO
林 誠 / Makoto HAYASHI
ラウレアン・イリエシュ / Laurean ILIES
山田 陽一 / Yoichi YAMADA
中村 龍平 / Ryuhei NAKAMURA

分子リガンド標的研究チーム / Molecular Ligand Target Research Teamチャールズ・ブーン / Charles M. BOONE

バイオ生産情報研究チーム / Bioproductivity Informatics Research Team

持田 恵一 / Keiichi MOCHIDA

バイオ高分子研究チーム / Biomacromolecules Research Team
バイオプラスチック研究チーム / Bioplastic Research Team
細胞生産研究チーム / Cell Factory Research Team
分子生命制御研究チーム / Molecular Bioregulation Research Team
植物脂質研究チーム / Plant Lipid Research Team沼田 圭司 / Keiji NUMATA
阿部 英喜 / Hideki ABE
近藤 昭彦 / Akihiko KONDO
萩原 伸也 / Shinya HAGIHARA
中村 友輝 / Yuki NAKAMURA

適応制御研究ユニット / Dormancy and Adaptation Research Unit

瀬尾 光範 / Mitsunori SEO

環境応答研究ユニット / Environmental Response Research Unit

申 怜 / Ryoung SHIN

天然物生合成研究ユニット / Natural Product Biosynthesis Research Unit

高橋 俊二 / Shunji TAKAHASHI

理研 - KRIBB 連携研究ユニット / RIKEN-KRIBB Joint Research Unit

高橋 俊二 / Shunji TAKAHASHI

創薬・医療技術基盤連携部門 / Drug Discovery Platforms Cooperation Division

吉田 稔 / Minoru YOSHIDA

創薬ケミカルバンク基盤ユニット / Drug Discovery Chemical Bank Unit

長田 裕之 / Hiroyuki OSADA

創薬シード化合物探索基盤ユニット / Drug Discovery Seed Compounds Exploratory Unit

吉田 稔 / Minoru YOSHIDA

創薬化学基盤ユニット / Drug Discovery Chemistry Platform Unit

小山 裕雄 / Hiroo KOYAMA

技術基盤部門 / Technology Platform Division
分子構造解析ユニット / Molecular Structure Characterization Unit

吉田 稔 / Minoru YOSHIDA
越野 広雪 / Hiroyuki KOSHINO

生命分子解析ユニット / Biomolecular Characterization Unit

堂前 直 / Naoshi DOHMAE

質量分析・顕微鏡解析ユニット / Mass Spectrometry and Microscopy Unit

平井 優美 / Masami HIRAI

化合物リソース開発研究ユニット / Chemical Resource Development Research Unit

長田 裕之 / Hiroyuki OSADA

理研 - マックスプランク連携研究部門 / RIKEN-Max Planck Joint Research Division for Systems Chemical Biology 長田 裕之 / Hiroyuki OSADA
バイオプローブ研究グループ / Bioprobe Research Groupバイオプローブ応用研究ユニット / Bioprobe Application Research Unit
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寄附金募集 Request for donations
SDGsへの貢献に向けた環境資源科学研究及び研究者育成支援に関する寄附金

研究者の研究活動支援、国内外の研究者の交流促進、大学院生への教育プログラムの構築と提供等により研究者の育成を行い、世界に先駆けて「環境資源科学」という新しい学問分野の確立を目指します。皆様の温かいご支援・ご協力をお願い申し上げます。
募集期間：2021年1月12日 - 2025年3月31日

特典：センターホームページへの芳名の掲載
本センターが開催するイベント等のご案内
センター作成のオリジナルグリーティングカードの進呈

Donations to support sustainable resource science research andresearcher development to contribute to the SDGs
we will support the research activities of researchers, promote exchanges between
domestic and international researchers, and develop researchers by building and providing
educational programs for graduate students, and through these efforts, we will establish aworld-first academic field of "sustainable resource science"
Donation call duration: January 12, 2021 - March 31, 2025
Privileges: Donors’ names on the Center’s website
Direct information about Center’s events
Original greeting cards by the Center長田 裕之 / Hiroyuki OSADA
渡邉 信元 / Nobumoto WATANABE
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