RIKEN Center for Sustainable Resource Science Annual Report 2019

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RIKEN CSRS

Annual Report 2019

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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
Tel : +81- (0) 45-503-9471 Fax : +81- (0) 45-503-9113
Email : csrs@riken.jp
Copyright © RIKEN. Printed in Japan.
RIKEN 2020-049

理化学研究所

環境資源科学研究センター

RIKEN Center for Sustainable Resource Science目次 Contents
センター長挨拶 ・
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・2

代謝ゲノムエンジニアリング / Metabolic Genome Engineering
統合メタボロミクス研究グループ ・
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Message from Director

Metabolomics Research Group

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代謝システム研究チーム ・
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Contents

Metabolic Systems Research Team

座談会・
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環境代謝分析研究チーム ・
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Round-table Talk

Environmental Metabolic Analysis Research Team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

センター紹介／研究体制 ・
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細胞生産研究チーム・
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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つのフラッグシッププロジェクト「革新的植物

About CSRS / Research Structure

Cell Factory Research Team

フラッグシッププロジェクト／部門

天然物生合成研究ユニット ・
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Flagship Projects / Divisions

Natural Product Biosynthesis Research Unit

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」「先端技術プラットフォー
ム」
を掲げています。
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の未来をリードしていきます。

革新的植物バイオ・
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先進触媒機能エンジニアリング / Innovative Catalysts

Innovative Plant Biotechnology

先進機能触媒研究グループ ・
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代謝ゲノムエンジニアリング・
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Metabolic Genome Engineering

センター長

篠崎 一雄

(2013年4月〜2020年3月）

先進触媒機能エンジニアリング・
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Innovative Catalysts

新機能性ポリマー ・
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Leading-edge Polymers

Contributing to a sustainable society through researchoriented towards “problem-solving” based on the concept ofdeveloping manufacturing methods
with reduced environmental impact
Since its establishment in 2013, RIKEN Center for
Sustainable Resource Science (CSRS) has been a leader
in creating a sustainable society through interdisciplinary
integration of plant science, chemical biology, andcatalytic chemistry. Using as guides the Sustainable

先端技術プラットフォーム ・
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・ 20
Advanced Research and Technology Platforms

創薬・医療技術基盤連携部門 ・
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Drug Discovery Platforms Cooperation Division

CSRS アドバイザリー・カウンシル 2019 ・
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CSRS Advisory Council 2019

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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・ 32
Industrial / RIKEN Internal Collaborations

プレスリリース・
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Press Releases

Genome Engineering”, “Innovative Catalysts”,

受賞・
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Awardsセミナー ・
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CSRS Seminars

研究室紹介
Laboratories

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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Synthetic Genomics Research Groupto a sustainable society based on the concept

機能開発研究グループ ・
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of developing manufacturing methods with

Gene Discovery Research Group

reduced environmental impact.

植物免疫研究グループ ・
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Director, CSRS
(April 2013-March 2020)

Plant Immunity Research Group

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

先端技術プラットフォーム / Advanced Research and Technology Platforms
ケミカルバイオロジー研究グループ ・
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Chemical Biology Research Group

ケミカルゲノミクス研究グループ ・
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Chemical Genomics 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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Molecular Structure Characterization Unit

生命分子解析ユニット ・
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Biomolecular Characterization Unit

質量分析・顕微鏡解析ユニット・
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Mass Spectrometry and Microscopy Unit

化合物リソース開発研究ユニット ・
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Chemical Resource Development Research Unit

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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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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Drug Discovery Chemistry Platform Unit

Cell Function Research Team

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

植物共生研究チーム・
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バイオプローブ研究グループ ・
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Plant Symbiosis Research Team

Bioprobe Research Group

バイオ生産情報研究チーム ・
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バイオプローブ応用研究ユニット・
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Bioproductivity Informatics Research Team

Bioprobe Application Research Unit

適応制御研究ユニット ・
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理研 -KRIBB 連携研究ユニット ・
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Dormancy and Adaptation Research Unit

02

Biofunctional Catalyst Research Team

Biomacromolecules Research TeamNews & Events

Kazuo SHINOZAKI

生体機能触媒研究チーム ・
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バイオ高分子研究チーム ・
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“Innovative Plant Biotechnology”, “Metabolic“problem-solving” research and contributing

Green Nanocatalysis Research Team

Programs for the promotion of informatics and data science

ニュース＆イベント・
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prosperous lives by carrying out

グリーンナノ触媒研究チーム・
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・ 80

Bioplastic Research Team

we are promoting five flagship projects;

world where people can live healthy andAdvanced Organic Synthesis Research Team

インフォマティクス・データ科学推進プログラム ・
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・ 24

Press Release Highlights

The goal of the CSRS is to create a future

機能有機合成化学研究チーム ・
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・ 78

RIKEN-Max Planck Joint Research Division for Systems Chemical Biology

Nations in 2015 and the Paris Agreement on

Research and Technology Platforms”.

Catalysis and Integrated Research Group

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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プレスリリースハイライト ・
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“Leading-edge Polymers”, and “Advanced

触媒・融合研究グループ ・
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理研 - マックスプランク連携研究部門 ・
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Development Goals (SDGs) adopted by the Unitedachieving zero greenhouse gas emissions,

Advanced Catalysis Research GroupRIKEN-KRIBB Joint Research Unit

ストレス適応研究ユニット ・
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2020 年度 組織図・
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Stress Adaptation Research Unit

FY 2020 Organization

環境応答研究ユニット ・
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次期センター長挨拶 ・
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Environmental Response Research Unit

Message from next Director
03

座談会 Round-table Talkのプロジェクトの成果を活かしながら、17項目のSDGsのうち、7
項目に貢献できるのではないかということで計画を作りました。
斉藤

SDGsが採択されるのとほぼ同時期に議論がなされましたから、ちょうどよいタイミングで第2期に始まる中長期計画7年間をセットできましたね。
より成果をアピールしやすいプロジェクしていったことも大きかったと思います。
SDGsを掲げたということは、社会に対する責任が重大になるわけで、
目標達成まで強い意志をもって進めていかなければなりません。

ト設計になったと思います。篠崎先生のディレクターシップで、次世代を担う若手研究者の意見を最初から入れて具体的に肉付け

篠崎 一雄

斉藤 和季

SDGs、生物多様性の利用、気候変動への対応について
篠崎

篠崎一雄センター長指揮のもとでのCSRS
7年間（2013年度発足〜2019年度）
を振り返って篠崎

環境資源科学研究センター（CSRS）
は、2012年度の戦

略センターの大きな再編成に伴い、横浜の植物科学研究セン

ター、和光の触媒化学、
ケミカルバイオロジーの研究グループが加わって2013年に誕生しました。
大きな柱となったのは、有機化

合物やその反応を扱う物質科学としての「化学」と、植物や微生物のゲノム情報とその機能を扱う「生物学」の融合です。
対照的な研究内容を理解しながら、
低炭素社会構築に貢献するグリーンイ

ノベーションを担う新しいサイエンスを目指していこうと議論を行

いました。
その結果、
「炭素」
「窒素」
「金属元素」という3つのキー

篠崎

そうですね。最初に考えた名前は「生物環境資源化学研究センター」
で、その後、専門の研究分野は除いて研究の目標を示したほうが良いという議論を受けて、現在の名称になりました。
英語名のSustainable Resource Scienceは割とすぐに決まりました。
こういう研究分野はこれまでありませんでしたが、このセンターの特徴を良く言い表していると思います。
斉藤

既存の研究分野を背中に背負うのではなく、最終的な目標を名称に掲げている点で、大きな意味があります。

ワードを掲げた研究プロジェクトを立ち上げました。
「炭素」の課

篠崎 センター開始直後には、化学者は遺伝子記号に、生物学に関する研究開発、「窒素」の課題は省資源・省エネルギーな方

れ違っていました。
しかし、
ケミカルバイオロジーや代謝エンジニ

題は大気中の二酸化炭素の資源化技術や植物の生産性の向上

法によるアンモニアなど窒素化合物の合成に関する研究開発と低インプットでの植物生産性向上、「金属元素」の課題は新規触媒の開発や貴重な金属の回収などに関する研究開発です。
さらに代謝産物の網羅的な計測のためメタボローム解析基盤と天然化合物などの化合物ライブラリーとスクリーニング技術基盤が加わって、新たな戦略センターとしての第一歩を踏み出しました。

その後、国際的外部評価委員会・アドバイザリー・カウンシル（AC）のレビューを受けて、2015年度から、
バイオテクノロジー
やバイオプラスチック生産の一翼を担うべく「バイオマス工学研

究プログラム」
が合流しました。
本当にさまざまな理研の目立った分野の研究者が結集してCSRSは発展してきたわけです。

斉藤 今振り返ってみると、化学と生物学の連携ということでは、

者は化学式だけのプレゼンテーションに違和感があり、議論もす

アリングなどの共同研究を通して化学と生物学の研究者の相互の理解は進んだと考えています。名古屋大学ITbMの研究者との交流も刺激になったと思っています。
こうして第1期5年は、化学と生物学の融合を着実に進め、環境資源科学への道を歩んでいきました。第2期に入るにあたって今後のセンターの方向性の議論がなされ、
キーワードとして挙がったのが、2015年に国連で採択された「持続可能な開発目標（SDGs）」や温室効果ガス排出ゼロを目指す「パリ協定」です。
さらにゲノム科学関連技術や人工知能（AI）、
データ科学が飛躍的に発展していたので、そうした動向を踏まえて、
プロジェクトの方向性を絞り込んでいきました。新たに誕生したのは５つのフ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」「先進触媒機能エンジニア

理事長ファンドで、人工光合成と植物光合成に関する研究を進

リング」「新機能性ポリマー」「先端技術プラットフォーム」
です。

称についてもいろいろな議論があったことを覚えています。

ノロジーの各分野での研究目標を再構築するとともに、それぞれめたことが、ひとつの道筋になりました。
「環境資源科学」という名
04

CSRSで取り組むべき課題を抽出して、化学、生物学、バイオテク

5つのフラッグシッププロジェクトの成果は着実に出てきていて、大きな論文も発表されるようになってきました。
プレスリ

リースでの情報発信の際には、社会・SDGsへの貢献なども記述
し、研究成果の位置付けを明確にするよう徹底しました。

「革新的植物バイオ」
では、干ばつに強いイネの実証栽培や、酢

酸やエタノールによる農作物の環境ストレス耐性の向上、ゲノム編集による毒のないジャガイモの開発などが社会的にも注目されました。
ほかにも植物ホルモンのクロストーク（相互作用）やト

ランスポーター（輸送体）研究、植物ペプチドの長距離輸送に関する機能研究、植物の器官再生に関する基礎研究、病害寄生雑草ストライガや薬用植物カンゾウの全ゲノム解読を始めとした植物に関わるゲノム研究、共生・感染など生物間の相互作用の研究なども成果として挙げられます。

斉藤 「代謝ゲノムエンジニアリング」
では、機械学習を取り入れて代謝設計をする新しい方法論で、バイオマスからイソプレンやブタジエンなどの有機化合物を生物生産する合成生物学技術をが、若い研究者の間で進んできているのは頼もしいですね。

「新機能性ポリマー」
では、さまざまな環境下で自己修復性能

や形状記憶性能を示す、新しい機能性ポリマーの合成に成功しました。応用面でも注目されていて、たとえばパンクしないタイヤの開発などへの展開が期待されています。
また、
これまで生分解性プラスチックの研究開発に取り組んできたわけですが、そうしたなかで、海洋性の光合成細菌が高分子量バイオプラスチック（PHA、
ポリヒドロキシアルカン酸）を生産することを発見しました。海洋プラスチック問題に貢献できるのではと、高い関心が寄せられています。
ほかにも木材の主要成分であるリグニン誘導体を原料としたアクリル樹脂の開発、
ペプチドポリマーの遺伝子導入への利用などの成果が出ています。

斉藤 「先端技術プラットフォーム」
についても、顕微鏡基盤、質量分析基盤、
NMR（核磁気共鳴）基盤、
メタボローム・ホルモン解析基盤などの活用・高度化がさらに進みました。
また、創薬や医療に限らず植物科学など広範な研究領域への理研ケミカルライ

開発し、企業からも注目されました。植物代謝系の改変に向けた

ブラリーの利用も大きく進んだと思います。

タボローム解析での情報データ科学なども非常に進んだと思い

篠崎 こうして見てみると、SDGsへの幅広い取り組みによって、

篠崎 「先進触媒機能エンジニアリング」
では、中性の水を分解

オロジーなど、応用的な研究の成果が今後も期待できます。各フゲノム編集やユーグレナ（ミドリムシ）での高効率のゲノム編集、メます。

して電子を取り出す人工マンガン触媒の開発、高効率で亜硝酸イオンを窒素に無害化する人工モリブテン触媒の開発に成功しています。
それぞれ将来的には、
水を電子源とした水素製造、廃液からのアンモニ

ア合成といった展開が期待されます。
さ具体的な貢献がいくつも出てきていますね。CSRSならではの化学と生物学の融合による、バイオエンジニアリング、
ケミカルバイ

ラッグシッププロジェクトで、データ科学の取り組みが本格化してきたことも特筆すべき点です。
キャタリストインフォマティクス、代謝設計と合成生物学、植物の表現型解析、オミックス解析などに活用されています。

研究分野の多様性があることから、第2期に入ってからは各種

らには安価な鉄を用いた高速・高効率な連携が進展しました。名古屋大学とは「科学技術ハブ」の拠点機

道を拓くキャタリストインフォマティクス

ルバイオロジーの連携などが進みました。
さらに九州大学とは触

水素化触媒の開発、人工触媒開発へのの活用といった成果も出ています。デー

タ科学の手法を応用した新しい取り組み

能を形成し、生命農学研究科との作物の開発やITbMとのケミカ
媒化学や化学の分野での連携を進めています。
産総研
（産業技術

総合研究所）とは毎年「キャタリストインフォマティクス」のシンポ05

ジウムを共催し、農研機構（農業・食品産業技術総合研究機構）

Change of the CSRS director

や森林総研（森林研究・整備機構）との連携協定も結んでいます。

これらの連携はSIPやムーンショット研究での連携に発展していSince the start in 2013, the Center for Sustainable

ます。
また、化学系企業や食品系企業との連携も加速し、全部でResource Science (CSRS) has been developing under

30社ぐらいとの共同研究が進展しています。スピンアウトベン

the direction of Dr. Kazuo Shinozaki, the first director.

チャー企業も2社誕生し、今後の展開が楽しみです。

With the main theme of merging chemistry and biology,

国際連携に関しても徐々に進んできました。
マックスプラresearchers from a variety of fields have worked

ミシガン州立大学、
カリフォルニア大学デービス校などとの連携、“Sustainable Resource Science” in the center’s name斉藤

together for the development of the center. What

ンク研究所やサミュエル・ロバーツ・ノーブル・ファンデーション、

indicates is the ultimate goal, which is not to simply

さらにはベトナムとのキャッサバ研究の連携なども継続していま

carry on existing research fields.

す。

篠崎 2018年には理研欧州事務所が開設されました。
ヨーロッIn the first five years (Phase I), the center has steadily

オテクノロジー研究機関（VIB）との連携はぜひ活発化させていた

the way to sustainable resource science. In the

パと新たな関係を築く点で、ベルギーのフランダース州政府バイ

advanced the integration of chemistry and biology on

だきたいと思います。

beginning of the Phase II, the center adopted theSustainable Development Goals (SDGs) and the Paris
Agreement as key words. Considering these key
words—and based on the phenomena of drastic
development of genome-science-related technologies
and artificial intelligence (AI), as well as data science—

篠崎一雄センター長から斉藤和季次期センター長へのメッセージ篠崎

2018年4月から始まった中長期計画7年間のうちの2年が過ぎ、2020年4月からは斉藤先生にセンター長を引き継いで頂くことになります。
今後の方針についてお話し下さい。
斉藤

5つのフラッグシッププロジェクトは継続して、さらに強化していくことになると思います。2019年のACのレビューでも示唆された通り、それぞれのプロジェクトは着実に進んでいるので、次はその間をつなぐ新たな研究領域を切り拓いて、環境問題や食糧問題の解決に資する真の意味での「環境資源科学」という分野を確立していきます。
2021年には、
環境資源科学を大きく掲げた国際シンポジウムを開催する予定ですが、後年、この国際シン

ポジウムがこの分野の幕開けだったね、と言われるようなものにしたいと考えています。

新たな発展は、最先端の基礎科学があってこそ生まれるものです。
データ科学、
ゲノム科学、分子科学における新規分野への展開を見据えて、理研の本分である基礎科学への貢献ということを常に念頭に置いていきます。

では、フラッグシッププロジェクト間をつなぐ研究領域とはどのようなものなのか。
一例としては、広い意味での植物科学とバイオ
テクノロジーの境界分野で、たとえば光合成微生物の分子生理学と代謝ゲノムエンジニアリング、
合成生物学などが挙げられます。

そのほかデータ科学の領域での、ケモインフォマティクス
（化学情

報学）
、
バイオインフォマティクス（生物情報学）は強化していかな

ければなりませんし、それに伴ってAIをどのように取り込むかという点も肝要です。以前から合成シロイヌナズナ（Synthetic
06

Arabidopsis）
ができないかという夢の話をしているのですが、
プ
ラスチック問題を含めた循環的社会に貢献する化学や合成ゲノ
ミクスはさらに重要になってくるでしょう。
また、環境における生命体同士の共生という課題もこれからの重要な研究テーマになってくると思います。
連携関係では、
特に「先端技術プラットフォーム」が関係するのですが、文字通りのNational Research Centerとして、研究コ
ミュニティへの先端サービスを継続して先鋭化していくことが必要です。理研は大学等の補完的役割を担っているので、解析サー
ビスなどは重要なミッションとして進めていきます。東京理科大
学、千葉大学などとの新たな連携の促進、先ほど話に出たヨー
ロッパ、特にVIBとの新たな国際交流協定（MOU）
も推進していきたいですね。産業界との関係では、幅広い産業分野との組織的で長期の連携促進が求められます。産業界と一緒にプロジェクトを進めるためには、研究の初期段階から企業と連携していかなけ
ればなりません。
スピンアウトベンチャー企業を今後さらに創出させるためのアントレプレナーシップの涵養と支援をしていきたいと思います。
篠崎 研究予算については、理研の交付金だけでなく、継続性のある企業連携や慈善事業など、いろいろなファンディングの仕組みを考えていく必要があるでしょうね。
斉藤

篠崎先生の経験知を継承して、
マネジメントに活かしていきたいと思っています。次世代の育成という点では、毎年の予算

the center has set up five flagship projects. Opinions ofyoung researchers (i.e., the next-generation leaders)
要求プロジェクト策定などに若手・中堅の研究者に関与してもら

い、長期的視点で研究を強化し新たな分野を開拓していく議論を活発化していきたいですね。2020年からは若手のブレインス

トーミングの場として、研究リトリートも開催します。CSRSでは大学院生を多く受け入れているので、そうした大学院生に向けた独自の教育プログラムを作って、若手育成にもつなげていきます。
研究者のキャリア形成には、
雇用問題とその構造変化も大きく関わってきます。
ダイバーシティの促進については待ったなしのアクションが必要です。
さらにシニアPIの世代交代の時期に入っているので、新分野のPIをリクルートするとともに、雇用形態も定年制と有期雇用の統一化を図っていく必要があります。今後、無期雇用のPIが増えていきますので、それは2025年以降の戦略センターの構想にも影響してくるでしょう。
世界のリーダーとなる研究者を育成して世に送り出すのは理研の一つのミッションですので、外部転出のさらなる促進は、
これからの大きな課題になります。
い

ずれにせよ、若い人たちに夢を持たせられるような研究環境と跳躍板を提供することが、私たちの役割かと思います。

また、今年大きな問題になっているコロナ禍によって今後の研究活動の変容も求められますので、それについても対応していく必要があります。

篠崎 斉藤先生とは2005年以来、長い間一緒に仕事をしてきま

したし、今後も特別顧問としてサポートをさせていただきます。若い研究者を育てるとともに、新たな研究者を招聘して、CSRSをさwere incorporated into the projects. Themes to beaddressed at the CSRS are identified to review thegoals for research in each field of chemistry, biology,
and biotechnology. The research achievements the
CSRS has made will be fully used to make contribution
in seven goals out of the 17 SDGs. In Phase II, thediversity of research fields at the CSRS has beenfurther accelerating and developing collaboration with
universities and research institutes in Japan and othercountries, as well as private corporations. As a result,
two spin-out venture companies were established.
In April 2020, Dr. Kazuki Saito was appointed directorof the Center. In the next phase, the CSRS will open
up new research areas that make connection among
flagship projects, establishing the field of “sustainable
resource science” in the true sense: the science that
contributes to solving environmental problems andfood-related issues. New development cannot bemade without development in cutting-edge basic
science. With a view to expanding into new fields indata science, genomics, and molecular science, wewill further develop the CSRS while always
remembering that our main mission in RIKEN is inbasic science.

らに発展させていただきたいと思います。

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

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

細胞生産研究チーム

近藤 昭彦

Cell Factory Research Team

Akihiko KONDO

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

ケミカルバイオロジー研究グループ

長田 裕之

Chemical Biology Research Group

Hiroyuki OSADA

ケミカルゲノミクス研究グループ

吉田 稔

Chemical Genomics Research Group

Minoru YOSHIDA

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

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

メタボローム情報研究チーム

有田 正規

Metabolome Informatics Research Team

Masanori ARITA

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

質量分析・顕微鏡解析ユニット

斉藤 和季

Mass Spectrometry and Microscopy Unit

Kazuki SAITO

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

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

With global warming, climate change, and population

研究成果● 病害寄生雑草ストライガの全ゲノム解読に成功した。

increase, sustainable food supply and procurement is now a
global issue. CSRS has been working on model plants to● 相反する塩および乾燥ストレス応答を担う、
クラスIのHDA19とクラスII HDAC（HDA5/14/15/18）が制御するカスケードを同定した。

explore and elucidate the functions of beneficial genes and● HAG1及びHAG3が触媒するヒストンのアセチル化が傷害応答性の細胞リプログラミングに必須であることを明らかにした。

crops. Based on these research results, the Innovative● 根粒形成に側根形成遺伝子が関与していることを明らかにした。

qualitative and quantitative value added with resistance to● 工業的に重要なミドリムシの高効率ゲノム編集に成功した。

environmental stress and diseases.

promoting research for translating the results in actual
Plant Biotechnology project aims to develop plants with highIn addition, the project will use omics analysis to explore
peptides and other regulators and employ chemical biology

ジーの手法を活用し、食料やバイオマスの生産性向上、機能

approaches to elucidate main factors leading to性向上につながる重要因子を解明していく。
また圃場での成improvement of productivity and functionality of foods and果をさまざまな条件下にある実際の農地へと確実に転換すResearch Results● We revealed the whole genome sequence of Striga, the parasitic
weed.
● We identified a class I HDA19- and class II HDACs(HDA5/14/15/18)- dependent cascade responsible for opposing
salt and drought stress responses.
● We demonstrated that HAG1 and HAG3-mediated histone
acetylation is central for wound-induced cellular reprogramming.
● We identified genes involved in root nodule development thathave been recruited from lateral root development.
● We developed method for highly efficient transgene-freetargeted mutagenesis and single-stranded
oligodeoxynucleotide-mediated precise knock-in in the industrial
microalga Euglena gracilis.

biomass. To ensure transfer of the results in the field to theるために、情報科学を駆使してデータを多角的に蓄積、解析

actual farmland under varying conditions, the project will

し、形質改良に活かす。

also use information science to store and analyze data frommultiple 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 inenvironmental 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● 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プロジェクトリーダー
Project Leader

松井南● Development of quantitative phenotyping technologies toanalyze plant’s environmental stress response, biomass
production and growth

HAG1 and HAG3 catalyze histone acetylation
to promote gene expression upon wounding.

Lotus japonicus plants without(left) and with (right) root
nodules housing symbiotic
nitrogen-fixing bacteria● 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 tomeet global warming by selection of genetic variants andoptimization of environmental and cultivation conditions

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

Striga asiatica, a parasitic weed,in Kenya
博士（理学）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

Departure from our dependence on fossil resources

研究成果● アルカロイド生合成の初発酵素遺伝子の異種植物発現によって、植物の二次代謝進化を部分的に再現した。
● ダイズ毛状根を用いた代謝ゲノムエンジニアリング系を構築した。

requires creation of bioproducts essential to our lives
through innovative methods. Using genomic analysis datathat are increasing exponentially as well as synthetic
biology, genome engineering, and data science, the● 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。

Metabolic Genome Engineering project will artificially

複数の細胞の相互作用から代謝経路をデザインするス● Streptomyces sp. SN-593にβ-カルボリンを添加することによりリ
ベロマイシン生産が誘導されることを明らかにした。

chemical synthesis in developing and configuring

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● 微生物および代謝因子を記述子とした栄養代謝モデリングを遂行

The project will promote the synthesis of useful

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。

した。

の育種の高度化、従来の化学合成では困難だった化合物のmaximize capacities of plants and microorganisms forsustainable production systems.

● Expression of the first enzyme gene for alkaloid biosynthesis
in heterologous plants partially reproduced the evolution ofplant secondary metabolism.
● We established the metabolic genome engineering systemusing soybean hairy root.
● We succeeded in producing isobutanol with Escherichia coli
constructed a novel metabolic pathway using synthetic
biology.
● :HUHYHDOHGWKHDGGLWLRQRIȕFDUEROLQHWRStreptomyces sp.
SN-593 induces reveromycin production.

substances from plants and microorganisms by taking on
the challenge of developing smart organisms through合成などにチャレンジし、植物・微生物を用いた有用物質のResearch Results● Nutrition metabolism modeling has been performed basedon microbiota and metabolic discriptors.

designing metabolic pathways from the interactions of

合成を進める。化学工業の原料、機能性食品、医薬品、化粧multiple cells, creating advanced forms of breeding of plants

品原料等ターゲットは広く、技術基盤の開発、産業界との連and microorganisms that make up the production systems,

携によってさらなる展開が期待される。

and synthesizing compounds that had been difficult todevelop using existing chemical synthesis. There are manypotential targets, including raw materials for the chemical

今 後 のビジョン

industry, functional foods, drugs, and raw materials for● 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を解明し、ゲノム編集や合成生物学に応用する。

cosmetics. Development of the technology base and● 有用物質生産に利用可能な植物バイオリソースを探索する。

further advances in this field.

partnership with the industry is expected to bring about● 目的の代謝反応を触媒する高機能酵素を開発し、有用化合物を生産するセルファクトリーを構築する。

Future Vision● 代謝エンジニアリングにより微生物生合成プラットフォームを構築し、遺伝子資源活用により有用物質を生産する。

● We will identify plant genes and networks involved inbiosynthesis of useful specialized (secondary) metabolites,
and apply them to genome engineering and synthetic
biology.

● 環境要因で変動する代謝を最適化し、生物生産効率を向上する
機械学習手法を開発する。
Production of new metabolites in Arabidopsis by introduction of lysine
decarboxylase, which catalyzes the committed step of Lys-derived alkaloid
biosynthesis

プロジェクトリーダー
Project Leader

斉藤 和季● We will search for plant bio-resources utilizable for usefulcompound production.
● We will develop high functional enzymes catalyzing target
metabolic reactions, and build cell factories for production ofvaluable chemicals.
● We will construct microbial
biosynthetic platform bymetabolic engineering andproduce useful compounds byutilization of genetic resources.

副プロジェクトリーダー／Vice Project Leaders

薬学博士

Kazuki SAITO Ph.D.

● We will try methodologicaladvances for betterbio-production based onblack-box optimization bymachine-learning.

近藤 昭彦

工学博士

Akihiko KONDO Ph.D.
14

6WUXFWXUHDFWLYLW\UHODWLRQVKLSVWXG\RIȕFDUEROLQHZKLFKLQGXFHVWKH
production of reveromycin

高橋 俊二

博士
（理学）

Shunji TAKAHASHI D.Sci.

菊地 淳

博士
（工学）

Jun KIKUCHI Ph.D.

Isobutanol production with Escherichia coli constructed a novel metabolic pathway.
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Developing new catalysts forhighly efficient use of natural resources
Transformation of our lifestyle to one without dependence

研究成果● 銅触媒を用いて、N/B Lewisペアによる新奇なCO2活性化を経由するイミン類のダブル官能基化反応の開発に成功した。

on fossil fuel is an important theme for bringing about asustainable society. Even though natural resources are
finite, new beneficial resources can be produced from

Research Results● We achieved the difunctionalization of imines through CO2
activation by N/B Lewis pairs generated under copper catalysis.

● 持続性ラジカル種とアゾ化合物を用いるクロスカップリング反応により、異なる連続四級炭素を有する化合物の合成法を開発した。

natural resources through the actions of highly functional
catalysts. The Innovative Catalysts project will develop● We developed a cross-coupling reaction with dimer-derived
persistent radicals and azo compounds, providing a synthetic
entry to molecules having vicinal all-carbon quaternary centers.

● 鉄触媒を用いたC‒H結合の直接クロスカップリングを見出した。

advanced catalysts that enable efficient use of the● We found an iron-catalyzed two-substrate C–H coupling.

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● 省エネ下でのシリコンナノ構造体ロジウム触媒によるバイオディーゼ
ル燃料合成に成功した。

atmosphere, water, and earth crust resources of the global● We succeeded in energy-saving biodiesel fuel synthesis by Sinanostructured-Rh catalyst.

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● 非平衡状態における固体触媒の活性予測モデルを構築した。

environmental resources.

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

environment to contribute to stable supply and recycling ofSome of the focal points will be development of new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● We developed the framework to predict the catalytic activity
under non-equilibrium conditions.

catalyst technology for synthesizing ammonia from nitrogen

媒、水中で機能する生体機能触媒、安価で豊富な地殻資源

and hydrogen under mild conditions and development ofや各種金属の特徴を活かした触媒の開発などを行う。
これら

catalysts for synthesis of carboxylic acids using carbonのイノベーションを通して、「日本は資源に乏しい国」との発dioxide, which is considered as the major cause of global

想を転換していく。

warming, as raw material. In addition, the project willdevelop catalysts for producing hydrogen and other usefulproducts through water splitting, biofunctional catalysts that

今 後 のビジョン

function in water, and catalysts that are based on cheap,● 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

earth-abundant elements and that take the advantage of the● 分子状酸素を酸化剤として用いる触媒反応の開発

Through such innovation, the project will change the notion

features of all available metals for chemical synthesis.
that “Japan is a country poor in resources.”● 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● 太陽エネルギーにより駆動する水分解システムの開発

Future Vision● 回収・再利用可能な触媒系の構築
The activity map away from equilibrium suggests many potential catalysts.

● Development of innovative catalysts for activation andutilization of CO2 and N2

SiNA-Rh-catalyzed decarboxylation of fatty acids to synthesize biodiesel fuel● Development of new catalytic reactions using O2 as anoxidant● Development of new catalysts based on element features forsynthesis of fine chemicals● Exploration of water splitting systems powered by solar
energy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● Development of reusable andrecyclable catalysts

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

博士
（理学）

Ryuhei NAKAMURA D.Sci.

Copper-catalyzed difunctionalization ofimines through intramolecular CO2
activation by a N/B Lewis pair.
17新機能性ポリマー
Leading-edge Polymers

Developing new polymers with beneficial
functions improving efficiency in the use ofresources 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Achieving the Sustainable Development Goal (SDG) of

研究成果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● スカンジウム触媒を用いて、エーテルやチオエーテル官能基を有する
1,6-ヘプタジエン類の位置および立体選択的な環化重合を初めて達成した。

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● リグニン由来原料からの耐熱性アクリル樹脂の合成に成功した。

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“Responsible Consumption and Production” also meansthat we make efforts towards achieving a sustainable
society that strikes a balance between the environment andeconomy. Through groundbreaking synthesis techniques
using molecular catalysis, the Leading-edge Polymers● バイオマス由来含芳香族ポリウレタン素材の合成を行い、熱分解に関わる分子構造効果を明らかにした。

project will develop, from plants, biomass, and fossil● クモ糸の変形速度依存性や表面構造を明らかにし、エポキシや天然ゴムとの複合化に成功した。

efforts towards their commercialization.

resources, biopolymers having new functionalities, and lead
Polyethylene and other polyolefins make up about 70% of
all polymers used in our world today. To further broaden its

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・Research Results● We have achieved the regio-, diastereoselective and highly
stereoregular cyclopolymerization of ether- andthioether-functionalized 1,6-heptadienes by using ahalf-sandwich scandium catalyst.
● We succeeded in syntheses of high-heat resistant acrylic resinsfrom lignin-degradation products.
● We found the structural effects on thermal degradation ofpolyurethanes obtained from bio-based aromatic chemicals.
● We revealed deformation effect and surface structures of spider
dragline and also developed silk-resin and silk-natural rubbercomposite materials.

potential, the project will develop functional polyolefin

高耐熱性を持つスーパーエンジニアリングポリマー素材のmaterials that have excellent adhesive properties with other

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

materials, develop acrylic resins used in organic glass,

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、

create super engineering polymers with high-strength and産業との連携によって、資源利用効率の向上を促すと同時に、

high-temperature heat resistance properties, and develop

化学産業に革新をもたらす。

the technology for creating high-toughness peptide polymer
materials that combine strength and flexibility. These efforts
will, through collaboration with the industry, promote

今 後 のビジョン

efficiency in the use of resources as well as bring innovationin 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

Surface morphologies and deformation effect on mechanicalproperties of spider dragline (a-c) and silk/natural rubbercomposite (d).

● 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● 天然ゴムを超越した構造タンパク質材料の創製

Scandium-catalyzed regio- and stereoselective
F\FORSRO\PHUL]DWLRQRIIXQFWLRQDOL]HGĮȦGLHQHV● Developments of new catalysts for the synthesis ofcopolymers from polar and nonpolar olefinic monomers andcreations of new functional olefin polymers● 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

プロジェクトリーダー
Project Leader

阿部 英喜● Creations of structural proteinmaterials exceeding natural rubber

副プロジェクトリーダー／Vice Project Leaders

博士
（工学）

Hideki ABE Ph.D.

侯

召民

工学博士

Zhaomin HOU D.Eng.
18

沼田 圭司

博士
（工学）

Keiji NUMATA Ph.D.

Syntheses of high-heat resistantacrylic resins fromlignin-degradation products
19

先端技術プラットフォーム

Advanced Research and Technology Platforms

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

Advancing analytical technology andinformation platforms and leading innovation
as a science and technology hub in JapanRIKEN, with its state-of-the-art platform for molecular

研究成果● 酵母ケミカルゲノミクス法とヒト細胞ケミカルゲノミクス法を組み合わせたロバストな標的同定法を開発した。
● 近赤外光に適応できるシアノバクテリアの光化学系I複合体の立体構
造解析により、近赤外光と白色光条件下で、いくつかのサブユニットと色素が置き換わることを明らかにした。
● 単量体型スペクトマイシンA1とA2の合成した全異性体の構造決定
及びタンパク質SUMO化阻害活性の構造活性相関を評価した。
● 光合成由来の糖により根で誘導されるサイトカイニン生合成が、高CO2環境による生長促進の原因の一つであることを明らかにした。

● 光学顕微鏡と透過及び走査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、各試料に対応した新しい試料調製法を開発した。

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

analysis, is actively conducting joint research with otherresearch institutes and universities, with the Technology
Platform Division at the core. The Advanced Research andTechnology Platforms project will use and further refine
RIKEN's analytical and information platforms and support theefficient promotion of the flagship projects.
Specifically, such efforts will include development ofanalytical technology for automatic identification of compounds;
sophistication of the integrated metabolome analytical platform,
including plant hormones that help us understand all
intracellular metabolism, the imaging technology platform using
electron microscopy, and the phenotype analytical platform;
establishment of the platform for development of bioactive
substances that combines research covering an extensive field

理研の科学技術ハブ機能形成を牽引し、産業界との連携をResearch Results● We developed a robust integrated pipeline for target
identification using yeast and human chemical genomics.
● Three-dimensional structural analysis of the photosystem I
complex of cyanobacterium which is adaptable to far-red lightrevealed that some subunits and pigments were replaced under
far-red light and white light.
● We determined the structures of all stereoisomers of synthetic
monomeric spectomycin A1 and A2, and evaluatedstructure-activity relationship of their protein
SUMOylation-inhibitory activity.
● We identified that cytokinin biosynthesis induced byphotosynthetic sugars in roots is one of the causes of growthpromotion under elevated CO2.
● We improved correlative light and electron microscopy (CLEM)
using light microscopes and electron microscopes, anddeveloped the new applications for sample preparation.

from plants to microorganisms; and further expansion of the

深めながら次代を担うイノベーションを創出していく。

chemical bank. To support these analytical technologies, theproject will also use and refine the cross-cutting information

今 後 のビジョン

platform. The project will lead RIKEN's efforts in forming a● ER-MS2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、局在解析へと応用する。

next-generation innovation while deepening collaboration with

science and technology hub and bring about thethe industry.

● 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を行う。

Future Vision● CRISPR-Cas9を用いたノックアウト細胞を用いたケミカルゲノ
ミクススクリーニング系の構築を開始する。
● ケモインフォマティクスと完全安定同位体ラベル法を組み合わせた植物メタボロミクス解析手法を一般化する。
● 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を行う。

プロジェクトリーダー
Project Leader

斉藤 和季

Identification of drug targets using yeast chemical genomics
and CRISPR knockout screen

プロジェクトリーダー
Project Leader

長田 裕之

薬学博士

Kazuki SAITO Ph.D.

20

農学博士

Hiroyuki OSADA D.Agr.

博士
（農学）

Masami HIRAI Ph.D.

● We will biochemically validate chemical genetic interactions
based on our chemical genomic network analysis.
● We will construct a chemical genomic screening systemusing a CRISPR-Cas9 human genome-wide knockout
library.

副プロジェクトリーダー／Vice Project Leaders

平井 優美● Extend and apply the ER-MS2–based molecularcharacterization method for in-situ identification andlocalization analysis of diverse small molecules

吉田

稔

農学博士

Minoru YOSHIDA D.Agr.

CLEM system for transmission electron microscope and CLEM image● Generalize plant metabolomics analysis methods combining
chemo-informatics and fully-stable-isotope labeling.
● Development and improvementof optical and electron
microscopy applications suchas fluorescence microscopy,
CLEM, array tomography andhigh-pressure freezing
technique

Label-free quantification ofphotosystem I subunit under
far-red and white light usingmass spectrometry21

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

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

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

The increased availability of genomic sequence

マックスプランク研究所（ヘルベルト・ワルドマン教授

Exchanges of researchers and their resources between

くの新たな創薬標的が明らかになってきている。
こうしたinformation has already allowed the identification of

およびピーター・ジーバーガー教授のグループ）との連携

Max Planck Institutes (Groups of Prof. Herbert Waldmann

基礎研究の輝かしい成果から生まれた情報を最大限に

numerous novel drug targets. The next challenge lies inを中心に、システムズケミカルバイオロジーに携わる研and Prof. Peter Seeberger) and RIKEN promote more

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

developing new technology and assays, to further expand
and exploit available genomic information obtained frombasic research, and begin translational programs that willlead towards actual application and patient treatment.

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

effective use of research resources as well as informationand technology in the field of systems chemical biology. In
addition to our unique chemical libraries (NPDepo), both ofthe laboratories have different technologies to solve

Academic drug discovery has become a world-wide

害剤を見つけ出す技術、
マックスプランク研側では誘導潮流であり、理研では創薬・医療技術基盤プログラム

movement at universities and research institutions, in

体展開による、
より良い生物活性を有する化合物を創出

specific interactions between ligands and proteins of（DMP）
を開始して、理研の卓越した科学技術をプラット

response to which the RIKEN launched the Drug Discovery

する手法など、両研究機関のコアとなる技術・手法は異interest, and derivatization by chemical synthesis for making

フォームとして提供することにより、アカデミア創薬を加and Medical Technology Platforms (DMP). Capitalizing on

なっており、
その効果的な組み合わせによる相乗的なケ

new compounds with better biological activities, opening the

速することを目指している。
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ムとして

RIKEN’s excellent track record in basic science andtechnology, including a vast library of bioactive natural

ミカルバイオロジー研究の進展を目指す。

chemical biological issues, such as methods for exploring

way for not only understanding of various biologicalphenomena but also drug discovery.

products, state of the art equipment for high throughput
screening (HTS), and medicinal chemistry for hit-to-lead andlead optimization, our division aims at making innovative
contributions to the academic drug discovery effort.

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

今後 のビジョン

Future Vision● 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

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

Prof. Herbert Waldmann

Biology Oriented Synthesis “BIOS”○

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

吉田

稔

農学博士

Minoru YOSHIDA D.Agr.
22

部門長／Division Director
Facilities for HTS

長田 裕之

Biofunc!onal Synthe!cChemistry Laboratory

Chief Scien!st Katsunori Tanaka
Disease Glycomics

Collaboration between RIKEN and Max-Planck Institute

農学博士

Hiroyuki OSADA D.Agr.
23

インフォマティクス・データ科学推進プログラム

触Programs for the promotion of informatics and data science

Catalyst● 触媒開発の高度化・効率化

媒● 生命化学データベースの構築
CSRSでは、研究プロジェクト推進のためのデータ駆CSRS established Program for the Promotion of Informatics and

動型科学・情報科学の強化および人材発掘・育成

data Science not only to strengthen data-driven science andを行うインフォマティクス・データ科学推進プログラ

information science but also to discover and foster the humanムを立ち上げました。「植物」「代謝」「触媒」「ケモインフォマティクス」における、持続可能な生産の実現に資するデータ科学・情報科学を利用した多次元相互作用の解析基盤の構築を目指します。

resources. CSRS aims to construct the multidimensional
interaction analysis platform using data science and information
science for realization of the sustainable production in the field of● Development of biochemistrydatabase● Development of biochemistrydatabase

触媒活性データ収集の HTS 装置
HTS for collecting catalytic activity data

“Plant”, “Metabolome”, “Catalyst” and “Chemoinformatics”.

植

触媒

Omics
● 植物の統合ゲノム解析

インフォマティクス

Catalyst
Informatics● Integrated genome analysis
in plants● Phenome analysis in plants

全自動植物表現型解析システム「RIPPS」

ケモ

インフォマティクス

Chemo
Informatics

RIKEN Integrated Plant Phenotyping System(RIPPS）

多次元相互作用の解析基盤の構築
Cross-sectional information infrastructure
データ科学の人材発掘と育成
Tutorial course of informatics and AI

物● 植物のフェノーム解析

植物

インフォマティクスケ

Omics
Informatics

Chemo● 代謝物の化学構造の解明

代謝インフォマティクス
Mass spectrum

Bioengineering
Informatics

関連プレスリリース

Related Press Releases● 触媒探索に向けた理論の拡張（2019/10/18）● Scientists recalculate the optimum binding energy for heterogeneous
catalysis (2019/10/18)● 触媒反応におけるデータ駆動型分子設計に成功（2019/09/13）● Data-driven molecular design in catalytic reactions (2019/09/13)● 情報科学で生体内の多様なメタボロームを包括的に解明（2019/03/29）● What’s in this plant? The best automated system for finding potential
drugs (2019/03/29)● 横浜ゴム、バイオマスからイソプレンを生成する世界初の新技術を開発（2018/07/26)● Yokohama Rubber Develops World's First Technology for Producing
Isoprene from Biomass(2018/07/26)● 植物の一挙一動を監視する（2018/07/13）● Full-scale monitoring of plants (2018/07/13)● 異質倍数体植物における祖先種由来のストレス応答機
構（2018/03/14）● A stress response mechanism from ancestral species in allopolyploid
plants (2018/03/14)

24モ● 質量分析インフォマティクス

Data Science

Metabolites

植物代謝物に関するデータベース、質量分析データ解析ソフトウェア
Plant Metabolome Metadatabase and MS-DIAL software program● Chemical structures elucidation
in metabolites● Mass spectrometry informatics

代● 人工合成経路の代謝設計

Bioengineering● 高活性酵素の設計

謝● Designing artificial metabolic
pathways
イソプレンの細胞内生産
In-cell (in vivo) synthesis of isoprene● Designing highly active enzyme

25

CSRSアドバイザリー・カウンシル2019
CSRS Advisory Council 2019
環境資源科学研究センターでは、卓越した研究者や代表的な大学、研究機関の運営に実績をもつ国内外の有識者をメンバー

The Center for Sustainable Resource Science Advisory Council, an international external review board, is held every 2-3とした国際的外部評価委員会「アドバイザリー・カウンシル」を組織に置いています。アドバイザリー・カウンシルでは、理事

years to gain advice and recommendations from prestigious researchers and leaders highly experienced in scientific長ならびにセンター長の諮問機関として、研究活動、研究管理など研究所運営の全般について、これを長期的かつ国際的視野

governance. The 3rd CSRS Advisory Council was held from July 8th-10th, 2019 at the RIKEN Yokohama campus. Theに立った客観的評価を行っています。第 3 回 CSRS アドバイザリー・カウンシルが、2019 年 7 月 8 日〜 10 日に理研横浜

following is a list of main points addressed in the official report from the advisory council, answering the terms of reference

事業所にて開催されました。

provided by the president of RIKEN and director of CSRS on research output, organization, and future outlook.

CSRSAC2019 委員

Members of the CSRSAC2019

Wilhelm Gruissem

スイス連邦工科大学チューリッヒ校生物学部・教授

Prof. Wilhelm Gruissem

Department of Biology, ETH Zurich, Switzerland

有本 博一

東北大学大学院生命科学研究科・教授

Prof. Hirokazu Arimoto

Graduate School of Life Sciences, Tohoku University, Japan

Cathleen Crudden

カナダ・クィーンズ大学化学部・教授

Prof. Cathleen Crudden

Department of Chemistry, Queens University, Canada

Dirk Inzé

ベルギー・ゲント大学植物システムバイオロジーセンター・センター長、教授

Prof. Dirk Inzé

Center for Plant Systems Biology, VIB/Gent University, Belgium

伊丹 健一郎名古屋大学トランスフォーマティブ生命分子研究所・拠点長、教授

Prof. Kenichiro Itami

Institute of Transformative Bio-Molecules, Nagoya University, Japan

Chaitan Khosla

米国・スタンフォード大学化学・化学工学部・教授

Prof. Chaitan Khosla

Departments of Chemistry and Chemical Engineering, Stanford University, USA

経塚 淳子

東北大学大学院生命科学研究科・教授

Prof. Junko Kyozuka

Graduate School of Life Sciences, Tohoku University, Japan

大西 康夫

東京大学大学院農学生命科学研究科・教授

Prof. Yasuo Ohnishi

Graduate School of Agricultural and Life Sciences, The University of Tokyo, Japan

Kirsi-Marja Oksman-Caldentey

フィンランド・VTT 技術研究センター・研究責任者

Prof. Kirsi-Marja Oksman-Caldentey

VTT Technical Research Centre Ltd, Finland

澤本 光男

中部大学総合工学研究所・教授

Prof. Mitsuo Sawamoto

Institute of Science and Technology Research, Chubu University, Japan

杉野目 道紀京都大学大学院工学研究科・教授

Prof. Michinori Suginome

Graduate School of Engineering, Kyoto University, Japan

諮問事項

１

センターの研究が国際水準を満たしているか、社会に貢献する実績を挙げているか、直近のセンターの活動や

2センター長が明示するセンター運営における SWOT（S：強み、W：弱み、O：機会、T：脅威）に対し、

3

科学技術ハブプログラムを含めたセンターの連携研究活動と、国際化への取り組みについて評価し、さらなる

4
26

Terms of reference

戦略が理研の第 4 期中長期計画と合致しているかを評価する。

適切性とセンター長のマネジメント能力について評価する。

方策について提言する。

センターの全研究室主宰者（PI）に対し、7 年間の中長期計画を踏まえたセンターのミッションに沿って役割を果たしているか、研究業績が国際水準を満たしているか、若手研者者のサポートを含め、研究室のマネジメ
ントに適した能力を有しているかを評価する。

１

Whether the center’s research meets international standards, whether its research results havecontributed to society, and whether it fulfills the center’s up-to-date activities and its strategies meet theaims of the fourth mid- to long- term plan (7-year plan).

2

Describe the SWOT (S:Strengths / W:Weaknesses / O:Opportunities / T:Threats) on center management
provided by the Director to AC and evaluate whether these observations are suitable.

3

Evaluation and further recommendations on collaborations, including those in the Science andTechnology Hub program, and Internationalization

4

Whether the PIs fulfill their duties in accordance with the mission of the center, in consideration of the
7-year plan, whether the PIs’ performance meet international standards, and whether the PIs havesuitable laboratory management capability, including efforts to support early-career researchers.

27

提言

Recommendations

1 質の高い研究論文や、優れた技術基盤提供の結果として国内外で認められている。植物科学、触媒化学、ケミカルバイオロ

1 CSRS research is recognized nationally and internationally with an impressive output of outstanding quality research papers,

ジーの異分野研究を融合し、バイオテクノロジーや代謝エンジニアリングなど5つのフラッグシッププロジェクトにまとめている。国際的競争力のあるリーダーシップを維持するためには、理研の他の化学やケミカルバイオロジーの研究グループとの連携を強化することで、新しい科学的アプローチを生み出すことだろう。5つのフラッグシッププロジェクトは、SDGsに向けた取り組みを行っており、社会に大きく貢献していると言える。
これらは、CSRSの7年計画および「社会に役立つ革新的研究および技術開発を推進する」という理研のミッションと合致している。

2 S 篠崎センター長は異分野統合で素晴らしい手腕を発

W CSRS の研究者が理研の 3 カ所のキャンパスに分散されalso as a result of excellent technology platform support. CSRS continues to synergize plant science, catalytic chemistry andchemical biology and has bundled research in these different disciplines into five strategic flagship projects, including biotechnology
and metabolic engineering. Based on this CSRS will create novel scientific approaches, also through increasing and strengthening
synergistic interactions with other chemistry and chemical biology research groups in RIKEN to maintain international competitive
leadership. The five CSRS flagship projects address important United Nations sustainable development goals and therefore makeimportant contributions to society. They are consistent with the CSRS 7-year plan and RIKEN mission of driving innovative
research and technology development for the benefit of society.

2 S Director Dr. Shinozaki has excellently managed theintegration of different disciplines, developed flagshipprojects, and made new appointments in chemical biology
and chemistry. The new Director Dr. Saito has a strong
vision for the future of CSRS.

W The problem of CSRS scientists located on three RIKEN
campuses and the decrease in operating funds have beenclearly identified. The declining number of PhD students inJapan and scarce number of academic positions becomesincreasingly problematic for PI’ s.

ができる。

O The focus of the Flagship Projects on sustainable
development goals allows CSRS to strengthen interactions
with society and raise awareness for the importance of
research to address challenges for sustainable agriculture,
food security and reducing the societal footprint ofgreenhouse gases.

T The transition to the new government employment policies
is perceived as a threat but also provides opportunities toachieve an optimal strategic balance between the fiveflagship projects. The declining CSRS operating budget andceilings to competitive funding are of concern for new
developments in CSRS.

3 名古屋大学やトランスフォーマティブ生命分子研究所と重要かつ密な連携を築き上げている。横浜市立大学および埼玉大

3 CSRS has established important and close collaborations with Nagoya University and the Institute of Transformative

揮し、フラッグシッププロジェクを立ち上げ、ケミカルバている問題と運営資金の減少が明確になっている。日本ではイオロジーと化学で新たな PI の起用を行った。また、斉藤

博士課程に進む学生が減っているとともに、学術界のポジ

次期センター長には CSRS の今後に関する確固としたビジョションが少ないことが PI にとってますます問題になっている。

ンがある。
O フラッグシッププロジェクトでは SDGs を中心に研究が進T 政府の新たな雇用政策への移行は脅威として捉えられてい

められているため、CSRS は、社会との交流を強化し、持るが、5 つのフラッグシッププロジェクト間で最適なバランス

続型農業、食料安全保障、温室効果ガス排出量の削減といを実現する機会にもなる。CSRS の運営予算の減額や競争う課題解決に向けた研究の重要性に対する意識を高めること的資金の頭打ちは CSRS の新たな発展の懸念材料である。

学との協力により学生の受け入れが実現している。
ドイツ・マックスプランクなど、国際共同研究や協力関係が確立されている。
フラッグシッププロジェクトの先端技術プラットフォームは国際的認知度が高く、科学技術ハブを目指した理研の取り組みの中で最も重要なものである。研究スタッフの国際化を加速し、強力に推進していく必要がある。

4 CSRSのフラッグシッププロジェクトと7年計画に沿った研究活動を行っており、センターミッションと合致している。また、
CSRSや理研内、および国内外の異分野の研究者との連携に関与する機会が増えている。

各PIの業績は一様に優れており、世界最高水準に達している。競争的研究資金の獲得にも成功しており、現在、CSRSの年間予算の30%以上を占めている。
どのPIもトップジャーナルに論文を発表し、多くはその分野の国際的リーダーであり、数名は5年間の論文の被引用数が多く、CSRSで行われている研究が国外でインパクトを与えていることを如実に表している。
各PIは研究室と研究活動を適切に運営している。新人研究者らの育成指導に積極的かつ効果的に関わり、彼らの成功する研究プ
ロジェクトを立ち上げられるよう支援し、理研外のポジションやキャリアを見つける手助けを行っている。
また、橋渡し研究および産業界からの関心と資金集めでも役割を果たしており、こうした面はフラッグシッププロジェクトおよび異分野融合型連携の拡大
でさらに強化されていくことだろう。
28

Biomolecules. Co-operations with Yokohama City University and Saitama University provide access to graduate programs
and PhD students. International research collaborations and co-operations are well established, for example with the Max-Planck
Society in Germany. The CSRS Advanced Research and Technology Platforms Flagship Project has high international visibility
and is of central importance for RIKEN’s efforts of becoming a science and technology hub. The internationalization of the CSRS
research staff needs to be accelerated and further strengthened.

4 The principal investigators embrace the CSRS flagship projects and 7-year plan. Their research programs are aligned withthe mission of the Center and they increasingly engage in synergistic and productive collaborations with colleagues fromdifferent disciplines inside CSRS and RIKEN, as well as nationally and internationally.
The performance of the CSRS PI’s is uniformly excellent and meets highest international standards. They are highly successful inattracting competitive research funding, which now represents more than 30% of the annual CSRS budget. All PI’s publish in top
journals, many are international leaders in their field, and several are highly cited researchers during the last five years,
exemplifying the international impact of CSRS research.
The PI’s manage their laboratories and research programs well. They actively and effectively engage in the training and mentoringof early-career scientists, helping them to develop successful research projects and finding positions and careers outside of
RIKEN. They also have a role in translational research and attracting industry interest and funding. This aspect will be further
strengthened by the flagship projects and expanded interdisciplinary collaborations.

29国内連携 Domestic Collaborations

国際連携 International Collaborations
研究協力協定研究協力協定Research Collaboration Agreements

Research Collaboration Agreements

1① Max Planck Institute of Molecular Plant Physiology, Germany

D

慶應義塾大学
Keio University② Beihang University, China

2

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 University③ International Center for Tropical Agriculture, Columbia

3④ John Innes Centre and the Sainsbury Laboratory, UK

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 Tsukuba

4⑤ Umeå Plant Science Center, Sweden

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 University⑥ KTH Royal Institute of Technology, Sweden

5

横浜市立大学

木原生物学研究所

1

Kihara Institute for Biological Research, Yokohama City University⑦ University of California at San Diego, USA

6⑧ Agricultural Genetics Institute, Viet Nam

国立研究開発法人

森林研究・整備機構

Forest Research and Management Organization
7⑨ National Taiwan Normal University, Taiwan

公益財団法人 かずさDNA研究所

F

Kazusa DNA Research Institute⑩ University of Toronto, Canada

8⑪ National Laboratory of Genomics for Biodiversity, Cinvestav, Mexico

大学共同利用機関法人
国立遺伝学研究所

情報・システム研究機構

National Institute of Genetics⑫ Plant Resilience Institute, Michigan State University, USA⑬ Zhejiang Hangzhou Future Science and Technology City Management Committee /7G

主な共同研究Zhejiang Ivy Institute of Technology, China

3 6 J K L

A

H

岡山大学

H

Okayama University
B

G

C

F①
E

D

A

⑬⑨

⑩
C ⑫

J

E

⑦

主な共同研究Principal Joint Research Agreements

K

F

⑪

京都大学
Kyoto University

G

海洋研究開発機構

国立研究開発法人

国際農林水産業研究センター

国立研究開発法人

産業技術総合研究所

National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
LTokyo Institute of Technology③
D

東京工業大学

国立研究開発法人

Japan International Research Center for Agricultural Sciences

Hokkaido University

⑧
B

北海道大学

奈良先端科学技術大学院大学

Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology

Graduate School of Bioagricultural Sciences, Nagoya University②

30名古屋大学大学院生命農学研究科

5 I M
E

Nara Institute of Science and Technology
I

The University of Tokyo

⑤
⑥

④

東京大学

4 C

8

Principal Joint Research Agreements
AB

2

国立研究開発法人

農業・食品産業技術総合研究機構

National Agriculture and Food Research Organization
M

国立研究開発法人

水産研究・教育機構

Japan Fisheries Research and Education Agency

九州大学
Kyushu University

連携大学院 Cooperative Graduate Schools
1 ) 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 University2 ) 名古屋大学大学院生命農学研究科

Graduate School of Bioagricultural Sciences, Nagoya University3 ) 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 Tokyo4 ) 埼玉大学大学院理工学研究科

Graduate School of Science and Engineering, Saitama University5 ) 京都大学大学院理学研究科

Graduate School of Science, Kyoto University

6 ) 東京工業大学物質理工学院

School of Materials and Chemical Technology, Tokyo Institute of Technology

A

The University of British Columbia, Canada

7 ) 立教大学大学院理学研究科

Graduate School of Science, Rikkyo University

B

Universiti Sains Malaysia, Malaysia

8 ) 東京電機大学大学院工学研究科

Graduate School of Engineering, Tokyo Denki University

C

University of Minnesota, USA9 ) 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

D

Indonesian Rubber Research Institute, Indonesia

10 ) 東京都立大学大学院理学研究科

Graduate School of Science, Tokyo Metropolitan University

E

Gregor Mendel Institute of Molecular Plant Biology, Austria

11 ) 群馬大学大学院理工学府

Graduate School of Science and Technology, Gunma University

F

Max Plank Institute for Plant Breeding Research, Germany

12 ) 筑波大学大学院生命環境系

Faculty of Life and Environmental Science, University of Tsukuba

G

Hubrecht Institute, Netherlands

13 ) 大阪大学大学院理学研究科

Graduate School of Science, Osaka University31

産業連携 Industrial Collaborations

プレスリリースハイライト Press Release Highlights
2019.10.17

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、36社の企業と共同研究を実施しています。
CSRS conducts collaborative research with 36 companies with the aim of practical application of our knowledge and technologies.

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

リグニン誘導体からアクリル樹脂の開発に成功
Acrylic resin from lignin derivatives

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

木材の主要成分であるリグニンの分解生成物として知られるリグニン誘導体を原料にして、これまで石油からしか作ることのできなかったアクリル樹脂の開発に成功しました。
有機酸触媒を用いたグループトランスファー重合法により、リグニン誘導体である桂皮酸エステルなどβ位に芳香族置換基を持つα,β­不飽和カルボン酸エステルを重合すると、合成が困難とされていた炭素−炭素二重結合部位のみで重合が進行した単独重合体が得られることを明らかにしました。本成果は、化石燃料から脱却した新しいプラスチック生産システムの開発に貢献すると期待できます。

リグニン誘導体を原料に用いたアクリル樹脂の合成

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

euglena Co., Ltd.

© euglena Co., Ltd.

Syntheses of acrylic resins from lignin-degradation
products

Technology development for biofuel production increase
from microalgae

Researchers have succeeded in developing an acrylic resin from lignin derivatives,
which result from the decomposition of lignin, a major component of wood. They used an
RUJDQLF DFLG±FDWDO\]HG JURXS WUDQVIHU SRO\PHUL]DWLRQ PHWKRG ZLWK WKH Į ȕXQVDWXUDWHG
carboxylic acid esters such as cinnamic monomers (known lignin derivatives), which have
DQDURPDWLFVXEVWLWXHQWDWWKHȕSRVLWLRQ7KLVPHWKRGFUHDWHVDKRPRSRO\PHULQZKLFKpolymerization proceeds only at the carbon-carbon double bond sites in the monomer
without involving the aromatic ring. These research results are expected to contribute to
the development of new plastic production systems to realize a sustainable society.
左から阿部 英喜（チームリーダー）
竹中 康将（研究員）
今田 基祐（研究生）

Original article

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.
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)2019.11.22

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

マメ科植物の根粒と側根の発達は共通した遺伝子が制御することを発見
Recruitment of a lateral root developmental pathway into root nodule formation of legumes

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

Center for Integrative Medical Sciences

From left
Hideki ABE (Team Leader)
Yasumasa TAKENAKA (Research Scientist)
Motosuke IMADA (Research Fellow

Unique acrylic resins with aromatic side chains byhomopolymerization of cinnamic monomers.
Commun. Chem. 2, 109 (2019)

NMR

生命機能科学研究センター（BDR)

根粒共生における根粒の形成過程に、植物が一般的に持つ側根の形成メカニズムの一部が流用されていることを新たに発見しました。
マメ科植物モデル植物のミヤコグサを用いて、側根の形成を制御する遺伝子として知られるASL18/LBD16遺伝子が、他の根粒形成遺伝
子と協調しながら根粒の発達を制御することを明らかにしました。
これは、マメ科植物の根粒
共生の能力が、植物に一般的な既存のシステムを上手く取り入れながら進化的に獲得されてきたことを示すものです。
さらに研究を掘り下げることで、根粒共生の進化の道筋のさらなる理解や非マメ科植物に根粒を付けさせるような挑戦的な研究に発展すると期待されます。

Center for Biosystems Dynamics Research

Researchers have discovered that the root nodule formation process shares part ofmechanism that controls lateral root formation in plants. Using the model plant Lotus
japonicus, researchers determined that the ASL18/LBD16 gene (known to control lateral root
formation) also regulates nodule development in coordination with other nodulation genes.
This commonality suggests that root nodule symbiosis was evolutionarily gained byrecruitment of existing systems found in many other plants. Further research is expected todeepen understanding of the evolutionary path of nodule symbiosis and challenge
researchers to develop non-leguminous plants with the ability to fix nitrogen.

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

仁科加速器科学研究センター（RNC)

Nishina Center for Accelerator-Based Science

SRC

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)

BioResource Research Center

K computer
As of Mar. 202032

Lotus japonicus plants without (left) and with(right) root nodules housing symbiotic
nitrogen-fixing bacteria.

左からSPring-8 Center

バイオリソース研究センター（BRC)

根粒が着生したミヤコグサ（右）と着生していないミヤ
コグサ（左）。地上部の成長に大きな差が見られる。

林 誠（チームリーダー）
征矢野 敬（客員研究員）

Original article

From left
Makoto HAYASHI (Team Leader)Takashi SOYANO (Visiting Scientist)

A shared gene drives lateral root development and root
nodule symbiosis pathways in Lotus.
Science 366, 1021-1023 (2019)33

プレスリリース Press Releases
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

Date

タイトル / Titles

研究室 / Labs

2019.04.17

ミトコンドリアゲノムの欠失阻止機構を解明
A major clue to preventing mitochondrial genomic instability

ケミカルゲノミクス研究G
Chemical Genomics RG

2019.11.22「切っても切っても生えてくる」葉の断片から再生する植物を用いて栄養繁殖の仕組みを解明
Whole plant rebirth after wounding

細胞機能研究T
Cell Function RT

2019.04.25

機能性ペプチドによる巨大DNAの細胞内導入
A simple, efficient way to introduce large plasmid DNA into cells using functional peptides

バイオ高分子研究T
Biomacromolecules RT

2019.11.28

植物の寝起きが良くなる光照射法
Whole irradiated plant leaves showed faster photosynthetic induction than individually irradiated leaves
via improved stomatal opening

適応制御研究U
Dormancy and Adaptation RU

2019.06.04

裸子植物ソテツの花が発熱するしくみの一端を解明
Partial elucidation of the thermogenesis mechanism in cycad cones

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

2019.12.06

化合物と結合する標的タンパク質の網羅的解析法を構築
A comprehensive analysis method for target proteins that bind compounds

ケミカルバイオロジー研究G
Chemical Biology RG

2019.06.17

ミドリムシでの高効率ゲノム編集に成功
A highly efficient genome-editing method for Euglena

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

2019.12.10

葉の形態の収斂進化に関わる遺伝子を発見
Genes for the convergent evolution of leaf morphology discovered

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

2019.06.28

ハクサイの開花を制御するメカニズムを解明
Clarifying the mechanism that controls flowering in Napa cabbage

植物ゲノム発現研究T
Plant Genomic Network RT

2019.12.17

高活性・高耐久性のエステル化固定化触媒
A high-activity, high-durability fixed catalyst for esterification

グリーンナノ触媒研究T
Green Nanocatalysis RT

2019.07.30

褐色を呈する光化学系II-集光性色素タンパク質複合体の立体構造を解明
Structural basis for a PSII-FCPII supercomplex that appears brown

生命分子解析U
Biomolecular Characterization U

2020.01.15

微生物に糖を目的別に使い分けさせる新技術でポリマー原料の生産性向上に成功
New technology to allow microorganisms to use sugars for different purposes improves raw material
productivity for polymers

細胞生産研究T
Cell Factory RT

2019.07.31

クモ糸の紡糸過程におけるイオンの効果を解明
How ions affect spider silk spinning

バイオ高分子研究T
Biomacromolecules RT

2020.01.15

目に見える光がなくても大丈夫!?遠赤色光で光合成を行えるシアノバクテリアの秘密を解明
New study on a recently discovered chlorophyll molecule could be key to better solar cells

生命分子解析U
Biomolecular Characterization U

2019.08.01

植物の代謝進化の再現に成功
A Scientific Approach to Recreate Metabolic Evolution in Plants

統合メタボロミクス研究G
Metabolomics RG

2020.01.28「第二世代」
バイオディーゼル燃料合成の触媒を開発
A new 2nd-gen catalyst for biodiesel fuel synthesis

グリーンナノ触媒研究T
Green Nanocatalysis RT

2019.09.13

病害寄生雑草ストライガの全ゲノム解読に成功
Full genome of the parasitic weed Striga deciphered

植物免疫研究G
Plant Immunity RG

2020.01.30

植物が備え持つ亜鉛欠乏耐性機構の一端を解明
Mechanism of zinc deficiency resistance inherent to plants is partially revealed

適応制御研究U
Dormancy and Adaptation RU

2019.09.13

触媒反応におけるデータ駆動型分子設計に成功
Data-driven molecular design in catalytic reactions

触媒・融合研究G
Catalysis and Integrated RG

2020.02.14

鉄腐食細菌は黒サビを使って腐食を加速させていた
Iron corrosion bacteria accelerate corrosion via black rust

生命分子解析U
Biomolecular Characterization U

2019.10.11

植物がクローン繁殖体をつくる仕組みをコケで解明
The gene that helps moss clone itself

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

2020.02.17

根の葉緑体を作るのに窒素同化鍵酵素が重要であることを発見
A key enzyme for nitrogen assimilation is found to be essential for chloroplast development in roots

2019.10.17

リグニン誘導体からアクリル樹脂の開発に成功
Acrylic resin from lignin derivatives

バイオプラスチック研究T
Bioplastic Research Team

統合メタボロミクス研究G
Metabolomics RG
メタボローム情報研究T
Metabolome Informatics RT
質量分析・顕微鏡解析U
Mass Spectrometry and Microscopy U

2019.10.18

ハクサイの遺伝子発現調節機構を解明
Elucidation of the gene expression regulation mechanism in Chinese cabbage

植物ゲノム発現研究T
Plant Genomic Network RT

2020.02.28

フラボノイド生合成酵素の「影武者」
カルコン異性化酵素類似タンパク質 陸上植物の生存戦略におけるその役割A shadow commander for flavonoid biosynthesis

統合メタボロミクス研究G
Metabolomics RG

2019.10.18

触媒探索に向けた理論の拡張
Scientists recalculate the optimum binding energy for heterogeneous catalysis

生体機能触媒研究T
Biofunctional Catalyst RT

2020.03.02

マメ科植物と根粒菌の共生に関わる重要な遺伝子を発見
Discovery of key genes involved in the symbiosis of legumes and rhizobia

植物共生研究T
Plant Symbiosis RT

2019.10.23

ペプチドによる色素体の改変
Peptide-based plastid modification for rapid engineering of targeted DNA

バイオ高分子研究T
Biomacromolecules RT

2020.03.10

湿度と伸長速度によって変化するクモ糸の構造を解明
Crystalline states of spider silk changes with humidity and strain rates

バイオ高分子研究T
Biomacromolecules RT

2019.11.04

植物細胞のリプログラミングの仕組みを分子レベルで解明
A new molecular mechanism underlying plant cell reprogramming

細胞機能研究T
Cell Function RT

2020.03.16

光受容によるタンパク質の翻訳変化を解明
Changes in protein translation induced by light

合成ゲノミクス研究G
Synthetic Genomics RG

2019.11.22

マメ科植物の根粒と側根の発達は共通した遺伝子が制御することを発見
Recrutement of a lateral root developmental pathway into root nodule formation of legumes

植物共生研究T
Plant Symbiosis RT

2020.03.20

葉の伸長成長の制御機構を解明
Mechanism that regulates elongation growth of leaves is revealed

細胞機能研究T
Cell Function RT

34

35

ニュース＆イベント News & Events
2019.04.16 - 17

2018年度CSRS成果報告会
理研 和光事業所 / 横浜事業所

FY2018 CSRS Annual Progress Report
RIKEN Wako Campus / Yokohama campus

2019.06.18

理研シンポジウム「分子構造解析2019: MSとNMRの基礎と実践」
理研 和光事業所

RIKEN Symposium"Molecular Structure Characterization 2019:
Basics and Practical Application of MS and NMR"

2019.11.06

2019年度CSRS中間報告会
理研 和光事業所

FY2019 CSRSInterim Progress Report
RIKEN Wako Campus

2019.12.11

理研シンポジウム「第20回分析・解析技術と化学の最先端」
理研 和光事業所

RIKEN Symposium"Frontiers on Chemistry and Analytical Technology (XX)"RIKEN Wako Campus

RIKEN Wako Campus

2020.01.08
2019.07.01

第6回 CSRS - ITｂM
合同ワークショップ

ケミカルプローブワークショップ
理研 和光事業所

理研 和光事業所

Chemical Probe Workshop

2019.04.19

中国杭州未来科技城に
天然物ケミカルバイオロジー連携研究室を設置
RIKEN establishes joint laboratory for natural products andchemical biology in China’s Zhejiang Province

RIKEN Wako Campus

2019.07.08-10

第3回CSRSアドバイザリー・カウンシル
理研 横浜事業所

The 3rd CSRS Advisory Council
2019.04.20

理研 和光事業所
一般公開

RIKEN Yokohama Campus

2019.07.19

理研 和光事業所

第２回天然ゴム研究会

RIKEN Wako Campus
Open Day

The 2nd Hevea brasiliensis Workshop 2019

RIKEN Wako Campus

The 6th CSRS-ITbM
Joint Workshop

RIKEN Wako Campus

2019.11.12

第5回 理研-北大-産総研-物材機構「触媒インフォマティクス」
シンポジウム東京 イイノカンファレンスセンター

The 5th RIKEN-Hokkaido Univ.-AIST-NIMS"Catalyst Informatics" Symposium
Iino Conference Center, Tokyo

理研 横浜事業所

2020.01.19

理研DAY: 研究者と話そう！
「微生物がつくる薬の種」

RIKEN Yokohama Campus

科学技術館

2019.07.30

埼玉県和光市子ども大学わこう
理研 和光事業所

Wako-shiChildren's University
RIKEN Wako Campus

RIKEN DAY ”Seeds for medicine made by microorganisms”
2019.11.19

CSRSの研究者7名が「Highly Cited Researchers 2019」に選出
Seven CSRS researchers have been selectedfor Highly Cited Researchers 20192019.12.02

2019.04.25

2019.08.06

ワークショップ Toward the visualization ofplant hormones using mass spectrometry

理研シンポジウム「デカリン化合物の化学合成と生合成」

Workshop "Toward the visualization of plant hormones
using mass spectrometry"

RIKEN Symposium"Chemical synthesis and biosynthesis of decalin"

RIKEN Yokohama Campus

RIKEN Wako Campus

理研 横浜事業所

2019.05.30

ワークショップ
Plants and nematodes interaction
理研 横浜事業所

Workshop “Plants and nematodes interaction”

理研 和光事業所

欧州事務所開所一周年記念シンポジウム
ベルギー

2020.01.29

CSRSインフォマティクス・データ科学推進プログラム成果報告会
理研 東京連絡事務所

Progress Report on
CSRS Informatics and Data Science Program
RIKEN Tokyo Office

ブリュッセルSymposium celebrates
first anniversary of
the RIKEN Europe Office
Brussels, Belgium

2020.02.13-16

2020 AAAS年次総会でサイエンスセッション開催
米国 シアトル

Scientific session in the AAAS Annual Meeting
Seattle, USA

2019.09.21

2019.12.02

理研 横浜地区 一般公開

第1回キャッサバ研究会

理研 横浜事業所

Science Museum, Tokyo

理研 横浜事業所

RIKEN Yokohama Campus Open Day

The 1st Cassava Workshop

RIKEN Yokohama Campus

RIKEN Yokohama Campus

RIKEN Yokohama Campus

2019.06.16-21

第30回国際シロイヌナズナ研究会議
中国 武漢International Conference on Arabidopsis Research (ICAR) 2019
Wuhan, China
36

2019.12.11

2020.02.19

植物科学シンポジウム2019

理研エンジニアリングネットワーク
キックオフワークショップ

東京大学弥生講堂 一条ホール

Plant Science Symposium 2019
The University of Tokyo,
Yayoi Auditorium, Ichijo Hall

日本橋ライフサイエンスビルディング

Kickoff Workshop for RIKEN Engineering Network
Nihonbashi Life Science Hub, Tokyo37

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

賞 / Awards

Date

受賞者 / Awardees

研究室 / Labs

Date

第23回超伝導科学技術賞
23rd Superconductivity Science and Technology Award仲村 髙志 専任技師
Takashi NAKAMURA Senior Technical Scientist

分子構造解析U
Molecular Structure Characterization U

2019.10.09

2019.04.17

平成31年度科学技術分野の文部科学大臣表彰 若手科学者賞
The Commendation for Science and Technology by the Minister of
Education, Culture, Sports, Science and Technology
The Young Scientists’ Prize

泉 正範 研究員
Masanori IZUMI Research Scientist

分子生命制御研究T
Molecular Bioregulation RT

2019.06.27

The Plant Journal - 2018年優秀学生論文賞 - 原著論文
The Plant Journal - 2018 Outstanding Student Paper Awards Original Article

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

2019.04.15

田中 真帆 テクニカルスタッフⅠ
Maho TANAKA Technical Staff I

松井 南 グループディレクター
Minami MATSUI Group Director

合成ゲノミクス研究G
Synthetic Genomics RG

蒔田 由布子 研究員
Yuko MAKITA Research Scientist

賞 / Awards

受賞者 / Awardees

第3回バイオインダストリー奨励賞
Bioindustry Research Award 2019高橋 史憲 研究員
Fuminori TAKAHASHI

2019.10.31

コールドスプリングハーバーアジアポスター賞
Cold Spring Harbor Asia Poster Fellwoship小林 大貴 研究員
Hiroki KOBAYASHI Research Scientist

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

2019.11.01

酵素工学奨励賞
Japanese Society of Enzyme Engineering Award for Young Scientists

野田 修平 研究員
Shuhei NODA Research Scientist

細胞生産研究T
Cell Factory RT

2019.11.13

第7回バイオベースポリマー国際会議 ベストポスター賞（銀賞）
The 7th Inernational Conference on Bio-based Polymer
Best Poster Award, Silver

竹中 康将 研究員
Yasumasa TAKENAKA Research Scientist

バイオプラスチック研究T
Bioplastic RT

2019.11.13

第7回バイオベースポリマー国際会議 ベストポスター賞
The 7th Inernational Conference on Bio-based Polymer
Best Poster Award, Popular Votes

今田 基祐 研究生
Motosuke IMADA Research Fellow

バイオプラスチック研究T
Bioplastic RT

2019.11.19

Highly Cited Researchers 2019
Highly Cited Researchers 2019

篠崎 一雄 センター長
Kazuo SHINOZAKI Director

Research Scientist

2019.07.01

オルケミム賞2019
The Olchemim Award 2019

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

斉藤 和季 副センター長
Kazuki SAITO Deputy Director

2019.07.04

第8回アジア太平洋NMRシンポジウム2019 トラベルグラント賞
8th Asia-Pacific NMR Symposium 2019, Travel Grant Award

山田 隼嗣 大学院生リサーチ・アソシエイト
Shunji YAMADA Junior Research Associate

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

神谷 勇治 研究嘱託
Yuji KAMIYA Research Consultant

2019.07.19

第10回分裂酵母国際学会 ポスター賞
10th International Fission Yeast Meeting Poster Prize

大澤 晋 特別研究員
Shin OHSAWA Postdoctoral Researcher

ケミカルゲノミクス研究G
Chemical Genomics RG

2019.09.06

第27回国際複素環化学会議 有機化学フロンティアポスター賞
Organic Chemistry Frontier Poster Prize

Hao HU 特別研究員
Hao HU Postdoctoral Researcher

グリーンナノ触媒研究T
Green Nanocatalysis RT

2019.09.07

日本植物細胞分子生物学会奨励賞
The JSPCMB Award for Young Scientists

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

2019.09.14

平瀬賞
Hirase Award

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

佐々木 卓 特別研究員
Taku SASAKI Postdoctoral Researcher

2019.09.26

2019.09.29

2019.10.05

38

高分子学会旭化成賞
SPSJ Asahi Kasei Award 2019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

アジアコアプログラム講演賞（台湾）
ACP Lectureship Award (Taiwan)

山田 陽一 チームリーダー
Yoichi M. A. YAMADA Team Leader

グリーンナノ触媒研究T
Green Nanocatalysis RT

Best Poster Award, the Seventh RIKEN-NCTU Symposiumon Physical and Chemical Science
Best Poster Award, the Seventh RIKEN-NCTU Symposium on
Physical and Chemical Science

Ailong LI 特別研究員
Ailong LI Postdoctoral Researcher

生体機能触媒研究T
Biofunctional Catalyst RT

研究室 / Labs
機能開発研究G
Gene Discovery RG

白須 賢 グループディレクター
Ken SHIRASU Group Director

植物免疫研究G
Plant Immunity RG

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

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

2019.12.12

第18回アジアン・ケミカル・コングレス アジアン ライジング スターズ
レクチャーシップ
The 18th Asian Chemical Congress, Asian Rising Stars Lectureship萩原 伸也 チームリーダー
Shinya HAGIHARA Team Leader

分子生命制御研究T
Molecular Bioregulation RT

2020.02.19

有機合成化学協会賞（技術的なもの）
Synthetic Organic Chemistry Award (Technology), Japan浅子 壮美 上級研究員
Sobi ASAKO Senior Scientist

機能有機合成化学研究T
Advanced Organic Synthesis RT

2020.03.19

日本植物病理学会 学術奨励賞
The young scientist award, The phythopathological society of Japan

浅井 秀太 研究員
Shuta ASAI Research Scientist

植物免疫研究G
Plant Immunity RG

2020.03.25

2020年度農芸化学若手女性研究者賞
JSBBA Award for Young Women Scientists

千葉 洋子 研究員
Yoko CHIBA Research Scientist

生体機能触媒研究T
Biofunctional Catalyst RT

39

セミナー CSRS Seminars
RG: Research Group RT: Research Team RU: Research Unit G: Group T: Team U: Unit

Date
2019.04.01

2019.04.04

2019.04.04

Title

SpeakerModeling Nature: Facile Substrate Oxidations With
Dioxygen Using Copper Complexes

Prof. Siegfried Schindler

From Methylene Bridged Heterocycles to ImidazopyridinesProf. Richard Richard Göttlich

Molecular Function of Florigen

Dr. Hiroyuki Tsuji

An NLR protein negatively regulates a plant immune
receptor network

Dr. Hiroaki Adachi

Affiliation
Justus Liebig University Giessen,
Germany

Host
Green Nanocatalysis RT

Kihara Institute for Biological Research,
Yokohama City University

Biomacromolecules RT

Sophien Kamoun Group, The Sainsbury
Laboratory, UK

Plant Immunity RG

2019.04.12

Genetic basis of regulatory system of root nodule
symbiosis in response to nitrate

Dr. Takuya Suzaki

University of Tsukuba

Plant Symbiosis RT

2019.04.15

Dissecting the pathway for rhodoquinone biosynthesis in
C.elegans : it all starts at the beginning

Prof. Andrew Fraser

The Donnelly Centre, University ofToronto, Canada

Chemical Genomics RG

2019.04.18

Fungal-bacterial mutualistic interaction; fungal highway
and bacterial toll

Dr. Norio Takeshita

University of Tsukuba

Plant Immunity RG

2019.04.25

RNA modification, a chemical diversity for biological
function

Dr. Tsutomu Suzuki

The University of Tokyo

Plant Genomic Network RT

2019.04.25

Toward the visualization of plant hormones using mass
spectrometry

Dormancy and Adaptation RU

Date

Title

2019.06.11

Efficient Thermal Conversion of Heavy Oils by Recycling
Hydrogen Donor Fractions

2019.06.27

SpeakerProf. Zongxian Wang

Affiliation

Host

China University of Petroleum, China

Advanced Catalysis RG

Cell signalling mediated by PEAR - HD-ZIP III module
Dr. Shunsuke Miyashimaorchestrates tissue growth and patterning during cambial
development

Nara Institute of Science and Technology

Mass Spectrometry andMicroscopy U

2019.06.27

Simplifying Earth-abundant Catalysis

Prof. Stephen P. Thomas

School of Chemistry, The University of
Edinburgh, UK

Advanced Organic Synthesis
RT2019.07.03

Searching for Selective Catalytic Reactions in Complex
Molecular Scaffolds

Prof. Scott J. Miller

Yale University, USA

Catalysis and Integrated RG

2019.07.08

Old questions, new models: exploring regeneration in acrustacean

Dr. Michalis Averof

Institut de génomique fonctionnelle deLyon, France

Cell Function RT

2019.07.11

De Novo Design of Protein and Peptide Catalysts

Dr. Ivan V. Korendovych

Department of Chemistry, Syracuse
University, USA

Biofunctional Catalyst RT

2019.07.11

Impact of the stringent response for controllingphotosynthesis and chloroplast function

Dr. Shinji Masuda

Center for Biological Resources andInformatics, Tokyo Institute of Technology

Biomacromolecules RT

2019.07.11

A localized phospho-signaling module activates spatiallyrestricted ROS production in sub-micrometer order

Dr. Satoshi Fujita

National Institute for Genetics

Cell Function RT

2019.07.16

Search for New Metabolites from Microorganisms byusing “Physicochemical Screening”

Dr. Takuji Nakashima

Kitasato Institute for Life Sciences,
Kitasato University

Natural Product Biosynthesis
RU

2019.07.19

Running and regulation of photosynthetic turbocharger
engine in green alga

Dr. Takashi Yamano

Graduate School of Biostudies, Kyoto
University

Biomacromolecules RT

Imaging mass spectrometry for phytochemical genomics

Dr. Ryo Nakabayashi

Metabolomics RG, RIKEN CSRS

Multiple plant-hormone imaging using matrix-assisted
laser desorption/ionization mass spectrometry imaging(MALDI-MSI) and nano-particle assisted laser
desorption/ionization (Nano-PALDI) MSI

Dr. Katsuhiro Shiono

Fukui Prefectural University

Development of "Live single-cell mass spectrometry” formetabolomics in a single cellDr. Hajime Mizuno

University of Shizuoka

2019.07.19

High-speed molecular vibration imaging with stimulated
Raman scattering

Dr. Yasuyuki Ozeki

Graduate School of Engineering, The
University of Tokyo

Biomacromolecules RT

Current situation of single cell plant hormone “quantitative” analysis by mass spectrometry

Dr. Takafumi Shimizu

Nara Institute of Science and Technology

2019.07.19

Synthetic biology of plant vascular stem cells

Dr. Yuki Kondo

The University of Tokyo

Cell Function RT

Visualization of abscisic acid and 12-oxo-phytodienoic
acid in immature Phaseolus vulgarisL. seeds using
imaging mass spectrometry

Dr. Hirofumi Enomoto

Teikyo University

2019.07.25

An Editorial Perspective on Publishing High-Impact
Research

Dr. Dominique Morneau

Nature Research Group

Cell Function RT

2019.05.10

Chromatin-guided transposition generates high rates of
directed mutations into adaptive trait genes

Dr. Leandro QuadranaInstitut de Biologie de l'Ecole Normale
Supérieure (IBENS), France

Cell Function RT

2019.07.25

N-glycan decorations and function of KORRIGAN1 inplant secretory system

Prof. Hisashi Koiwa

Department of Horticultural Sciences,
Texas A&M University, USA

Plant Genomic Network RT

2019.05.15

Application of Genetic and Genomic Research in
Cereals

Dr. Viktor Korzun

KWS SAAT SE, Germany

Plant Genomic Network RT

2019.08.09

Mechanical Behaviour of the Natural Silk Reinforced
Bio-composite Materials

Prof. Su Jun Wu

Department of Materials Science, Beihang Biomacromolecules RT
University, China

2019.05.20

Stem-cell-ubiquitous genes spatiotemporally coordinate
division through regulation of stem-cell-specific gene
networks

Dr. Ross Sozzani

North Carolina State University, USA

Plant Symbiosis RT

2019.08.30

Total Synthesis for Better and New Function: From
Enabling Synthetic Methodology and Strategy to Novel
Disease Target

Prof. Mingji Dai

Department of Chemistry, Purdue
University, USA

Advances in Metal Additive Manufacturing Toward Batch
Size One Processing

Dr. Timothy J. Horn

2019.09.12

Evolutionary insights into plant sexual reproduction
revealed by studying the model bryophyte, Marchantia
polymorpha

Dr. Tetsuya Hisanaga

Nara Institute of Science and Technology / Cell Function RT
Gregor Mendel Institute, Austria

Oxidation-Induced C-H Activation and OxidativeCross-Coupling with Hydrogen Evolution

Prof. Aiwen Lei

2019.09.17

Cell-free assembly and amplification of large circular
DNA

Dr. Masayuki Suetsugu

College of Science, Rikkyo University

Biomacromolecules RT

2019.05.27

Cellular growth regulation in roots - how to adapt in acomplex environment

Dr. Guido Grossmann

Universität Heidelberg, Germany

Cell Function RT
2019.10.01

Dr. Salomé Prat

Centro Nacional de Biotecnología-CSIC,
Spain

Plant Genomic Network RT

Agrobiodiversity Research Area,
International Center for Tropical
Agriculture (CIAT)

Gene Discovery RG

FT CET proteins: more than flowering signals

Next 4 Billion Lessons Learned and Future Directions in
Ag R&D

Dr. Manabu Ishitani

2019.06.10

Future-proofing potato – Improved source-to-sinkallocation of sucrose

Dr. Uwe SonnewaldFriedrich-Alexander-University
Erlangen-Nuremberg, Germany

2019.10.08

Applications of carbon nanotubes coated withfunctionalized gel layer

Dr. Tsuyohiko Fujigaya

Graduate School of Engineering, Kyushu
University

Biomacromolecules RT

2019.05.23

40

Wuhan University, China

Advanced Catalysis RG

Advanced Catalysis RG

41

RG: Research Group RT: Research Team RU: Research Unit G: Group T: Team

Date

Title

Speaker

Affiliation

Host

How to prepare your manuscript for publication and what Dr. Mary Williams
happens after you submit it

The Plant Cell, American Society of Plant
Biologists

Cell Function RT

ハイパースペクトルカメラでモニターする植物の環境ス
トレス

上妻 馨梨 博士東北大学 生命科学研究科

機能開発研究G

2019.10.21

Molecular Design and Synthesis at the Interface ofChemistry, Biology and Medicine -Targeting fatty acidmetabolism for controlling pain and cancer-

Prof. Iwao Ojima

Department of Chemistry, Stony Brook
University, USA

Catalysis and Integrated RG

2019.10.23

New Organometallic Transformations of Pentafulvenes
and Benzofulvenes: from Regioselective Hydroalumination to C-F bond Activation

Dr. Florian Jaroschik

CNRS, Institut Charles Gerhardt
Montpellier, France

Advanced Catalysis RG

2019.10.30

A connecTOR integrating carbon partitioning anddemand in plants

Dr. Camila Caldana

Max Planck Institute of Molecular Plant
Physiology, Germany

Metabolomics RG /Metabolic Systems RT

2019.11.05

Genome editing in Vietnam - Current status andprospects - and collaboration between AGI and Japan

Dr. Pham Xuan Hoi

Agricultural Genetics Institute (AGI),
VAAS, Vietnam

Plant Genomic Network RT

2019.11.08

Signaling pathways involved in Ralstonia solanacearum Prof. Yasufumi Hikichi
virulence -Quorum sensing and Mushroom-type biofilms-

Laboratory of Plant Pathology &Biotechnology, Kochi University

Plant Immunity RG

2019.11.08

Reactions Enabled by Alkyl Peroxides

Prof. Hongli Bao

Fujian Institute of Research on the
Structure of Matter, Chinese Academy of
Sciences, China

Green Nanocatalysis RT

2019.11.21

Peptide-based Approach for Modulation of Microtubulesfrom Inside

Dr. Hiroshi Inaba

Graduate School of Engineering, Tottori
University

Biomacromolecules RT

Metabolic Genome Engineering

2019.12.17

Toward understanding fundamentals of electrocatalytic
kinetics

Prof. Jianping Xiao

Dalian Institute of Chemical Physics,
Chinese Academy of Sciences, China

Biofunctional Catalyst RT

先進触媒機能エンジニアリング

2019.12.17

Robustness of polyploid plants in natura: from
Arabidopsis to wheat

Prof. Kentaro K. Shimizu

University of Zurich, Switzerland /Yokohama City University

Plant Genomic Network RT

2019.12.18

The origins of karrikin and strigolactone signaling inplantsDr. David Nelson

University of California, Riverside, USA

Plant Immunity RG

Leading-edge Polymers

2019.12.19

Tricky Parasites: How nematodes steal their vitaminsfrom plants!

Dr. Shahid Siddique

University of California, Davis, USA

Plant Immunity RG

先端技術プラットフォーム

Characterisation of the regulatory interplay between theplant microbiome and root endodermal cell wall diffusion
barriers

Dr. Gabriel Castrillo

2019.12.19

Bridging the gap between selective autophagy andendoplasmic reticulum quality control pathways

Dr. Yasin Dagdas

Gregor Mendel Institute of Molecular Plant Molecular Bioregulation RT
Biology, Vienna Biocenter, Austria

2020.01.16

Two forms of autophagy for chloroplast turnoverDr. Masanori Izumi

Molecular Bioregulation Research Team,RIKEN CSRS

Biomacromolecules RT

2020.01.21

マラリア原虫の寄生生物学

新倉 保 博士

杏林大学医学研究科

バイオプローブ応用研究U

AtPep3 is a hormone-like peptide that plays a role in thesalinity stress tolerance of plants

Dr. Kentaro Nakaminami

Plant Genomic Network RT, RIKEN CSRS Natural Product Biosynthesis
RU

Studies on biosynthesis of bioactive natural products
produced by filamentous fungi

Dr. Naoki Kato

Natural Product Biosynthesis RU, RIKEN
CSRSTranslatome analysis upon blue light exposure fromdarkness in Arabidopsis

Dr. Yukio Kurihara

Synthetic Genomics RG, RIKEN CSRS

Developing phloem in plant organ formation - abalancing act

Dr. Christian S. Hardtke

Department of Plant Molecular Biology,
University of Lausanne, Switzerland

2019.10.16

2019.10.16

Laboratories
研究室ページに掲載されている下記アイコンは、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.

革新的植物バイオInnovative Plant Biotechnology

2019.12.19

代謝ゲノムエンジニアリング

Innovative Catalysts

新機能性ポリマー

Advanced Research and Technology Platforms
University of Nottingham, Sutton-Bonington, UK

Plant Immunity RG

創薬・医療技術基盤連携部門
Drug Discovery Platforms Cooperation Division

2020.01.30

2020.02.10

42

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

Cell Function RT

43

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

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

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

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ム解読を通じて、
バイ

Our group conducts on research for elucidation of central genes that

オマス生産向上に繋がる中心的な遺伝子の探索を行う。植物の光環境に対応した

connect to biomass increase through the analysis of useful plant genome

遺伝子発現制御機構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を目指す。

including Pará-rubber tree and sorghum, a C4 photosynthesis crop. We also
study on the control of gene expression respond to light environment. We willcontribute sustainable production of useful biomass materials through theseresearches.

研究テーマ● 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● 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● 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
グループディレクター／Group Director

松井

南● 植物の光環境に応答するメカニズムの解析

Research Subjects● Research on the improvement of plant biomass production through analysis ofgene expression profile and genome of Pará-rubber tree
● Research on plant biomass improvement through chemical biology● Genome and expression studies and gene transformation of Sorghum a C4
photosynthesis crop

主要論文 / Publications
Kurihara, Y. et al.
Translational landscape of protein-coding andnon-protein-coding RNAs upon light exposure in
Arabidopsis.
Plant Cell Physiol. 61, 536-545 (2020)
Hamasaki, H. et al.
SnRK1 Kinase and the NAC Transcription Factor
SOG1 Are Components of a Novel Signaling Pathway
Mediating the Low Energy Response Triggered by ATP
Depletion.
Front. Plant Sci. 10, 503 (2019)
Ishizawa, M. et al.
Inhibition of Pre-mRNA Splicing Promotes Root Hair
Development in Arabidopsis thaliana.
Plant Cell Physiol. 60, 1974-1985 (2019)● Analysis of mechanism for plant’s response to light environment

理学博士

Minami MATSUI D.Sci.

2019年度メンバー / FY2019 Members
研究成果● 光環境におけるcodingとnon-coding RNAのゲノム全体の挙動を明らかにした。
● 細胞内ATPがエネルギーだけではなく、SnRK1とSOG1を構成メンバーとする低ATP濃度を細胞が感知するシグナルとして働くことを明らかにした。
● Pre-mRNAのスプライシングを阻害すると根毛形成が促進されることを明らかにした。

Research ResultsGroup Director● We analyzed translational landscape of protein-coding and non-protein-coding
RNAs upon light exposure in Arabidopsis.
● We proposed that SnRK1kinase and the NAC transcription Factor SOG1 arecomponents of a novel signaling pathway mediating the low energy response
triggered by ATP depletion.
● We proved inhibition of Pre-mRNA Splicing promotes root hair development inArabidopsis.

Minami MATSUI
Research Scientist

Yuko MAKITA
Yukio KURIHARA
Setsuko SHIMADA
Emiko KURIHARA
Visiting Scientist

Misao ITOUGATechnical Staff

Hiroko TSUCHIDA
Tomoko KURIYAMA
Student Trainee

Takachika MUNESADA
Tomoko YAMAGUCHI
Manami HIRATA
Haruka SHIMOHIRAEmi OSADA
Ami KAGEYAMA

Ribosome Profiling shows up protein coding
regions in ncRNAs and antisense RNAs.
44

SnRK1 and SOG1 constitute molecular switch to control
development under low ATP condition.
45

機能開発研究グループ

Gene Discovery Research Group
植物の生産性向上・環境応答に関与する
重要な機能を持つ遺伝子を探索します

Discovering important and useful genes involved inplant growth and environmental responses

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作物での重要な機

Our group is discovering plant genes of which functions are linked to

能を持つ遺伝子の探索(ジーンディスカバリー)を進めている。
とくに植物の量的な向quantitative improvements in plant growth and those with new functions for上に関わる生理機能に注目し、環境応答や環境適応、
さらに光合成機能に関与する遺伝子、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、効率の良い遺伝子発現法や遺伝子導入法の開発をすすめ、植物の環境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

minimizing the effects of the environmental stresses to achieve maximum
productivity. Based on the genomic analysis including transcriptomics andmetabolomics, we explore key genes involved in regulation of abiotic stressresponse, photosynthesis and productions of useful metabolites for the
improvement of plant productivity.

グループディレクター／Group Director

篠崎

一雄

理学博士

Kazuo SHINOZAKI D.Sci.

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 and metabolites 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 byinternational 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 under stress 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● 植物ケミカルバイオロジーによる光合成シンク・ソース活性促進技術の開発研究

Maruyama, K. et al.
Metabolite/phytohormone–gene regulatory networks insoybean organs under dehydration conditions
revealed by integration analysis.
Plant J. 103, 197-211 (2020)
Ishikawa, S. et al.
Comparative Phosphoproteomic Analysis Reveals a
Decay of ABA Signaling in Barley Embryos during
After-Ripening.
Plant Cell Physiol. 60, 2758-2768 (2019)

与する基盤技術を開発する。

研究テーマ

主要論文 / Publications● Comparative genomics and its application to crop improvement● Plant chemical biology for promotion of photosynthesis and biomass production

Sato, H., Suzuki, T., Takahashi, F., Shinozaki, K,,
Yamaguchi-Shinozaki, K.
NF-YB2 and NF-YB3 Have Functionally Diverged andDifferentially Induce Drought and Heat Stress-Specific
Genes.
Plant Physiol. 180, 1677-1690 (2019)2019年度メンバー / FY2019 Members
Group Director

Kazuo SHINOZAKI
Senior Research Scientist

Takashi KUROMORI

研究成果

Tsukuba

Research Results● 乾燥ストレス下のダイズにおいて器官特異的なホルモノーム・メタボロームおよびトラ
ンスクリプトーム変化を明らかにした。

● A system biology approach clarified the network of hormonome, metabolome
and transcriptome by dehydration stress in soybean organs.

● オオムギ種子の成熟過程において、ABAが関わるリン酸化シグナル因子群を網羅的に同定した。

● We carried out phospho-proteomics analyses for identifying ABA signaling
during after ripening.

● 乾燥および高温ストレスを認識し、細胞内シグナル伝達を制御する転写因子NF-YB2とNF-YB3を明らかにした。

● We found that NF-YB2 and NF-YB3 mediate dehydration and/or heat stresssignaling, respectively.

Research Scientist

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

Yukiko KAMIDE
Saho MIZUKADO
Eriko SUGIMOTO
Saya KIKUCHI
Fuyuko SHIMODA

Wako

Schematic model of NF-YB2 and NF-YB3 in
response to dehydration and/or heat stress46

Organ-specific metabolic perturbation in
response to dehydration in soybean
47

植物免疫研究グループ

Plant Immunity Research Group
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
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、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、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、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、作物へ応用す

Understanding plant immunity mechanisms anddeveloping sustainable disease resistant crops
Our group’s ultimate goal is to fully describe functions of genes, proteins andsmall molecular compounds that are essential for immunity in plants. As thefirst step, we focus on the regulatory mechanism of immunity by studying
dynamics of resistance signaling complexes and protein modifications that
control defense responses. In addition, we plan to identify novel genes
involved in plant immunity by isolating defense mutants in model plants. We
also collaborate with the Metabolomics Research Group to isolate small
molecule compounds involved in disease resistance.

るための基盤技術を開発する。

研究テーマ● 植物の免疫と成長を促進する根圏の有用微生物の単離● 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
グループディレクター／Group Director

白須

賢

Ph.D.

● 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● 植物免疫の分子機構の解明

Research Subjects● To identify useful microbes from rhizosphere to promote plant immunityand growth

Yoshida, S. et al.
Genome sequence of Striga asiatica provides insight
into the evolution of plant parasitism.
Curr. Biol. 29, 3041-3052 (2019)
Tsushima, A. et al.
Genomic plasticity mediated by transposable elementsin the plant pathogenic fungus Colletotrichum
higginsianum.
Genome Biol. Evol. 11, 1487-1500 (2019)
Vong, K. et al.
An artificial metalloenzyme biosensor can detect
ethylene gas in fruits and Arabidopsis leaves.
Nat. Commun. 10, 5746 (2019)● To identify small molecules to regulate plant immunity and characterize
their targets● To isolate novel genes/metabolites for pathogen virulence

2019年度メンバー / FY2019 Members● To identify novel mechanisms for plant immunity

Ken SHIRASU Ph.D.

主要論文 / Publications

Group Director

Ken SHIRASU

研究成果

Senior Research Scientist

Research Results

Yasuhiro KADOTA● 病害寄生雑草ストライガの全ゲノム解読に成功した。

● We revealed the whole genome sequence of Striga, the parasitic weed.

Research Scientist● 炭疽病原菌のゲノム解読をおこない、
その進化メカニズムを明らかにした。

● We revealed genome sequences of Colletotrichum strains, causal agents ofanthracnose disease.

Pamela Hui Peng GAN
Anuphon LAOHAVISIT
Nobuaki ISHIHAMA
Yuji ISHIGAKI
Sachiko MASUDA● 触媒駆動型の生体内エチレンセンサーを開発した。

● We developed an artificial metalloenzyme biosensor that detect ethylene gas.

Visiting Researcher (SAKIGAKE)

Shuta ASAI
Special Postdoctoral Researcher

Naoyoshi KUMAKURA
Postdoctoral Researcher

Yu AYUKAWA
Takanori WAKATAKE
Kazuki SATO
Satoshi OGAWA
Max FISHMAN
Nino ESPINASTechnical Staff

Kaori TAKIZAWA
Ryoko HIROYAMA
Noriko MAKI
Arisa SHIBATA
Student Trainee

Yukihisa GOTO
Ayako TSUSHIMAOthersYoko NAGAI
Kanako HORI

Striga asiatica, a parasitic weed, in Kenya
48

Chromosome-level comparison of Colletotrichum genomes
49

植物ゲノム発現研究チーム

Plant Genomic Network Research Team

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
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。
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・生産性向上など新たな有用植物資源の創出法の開発を目指す。

Analyzing plant genomic networks for environmental stress adaptationand improved productivity
We are analyzing novel epigenetic, RNA and peptide regulation mechanisms
in environmental stress adaptation and acclimation by integrated omics

主要論文 / Publications

analyses. We are also analyzing regulatory networks of tuberous root

Ueda, M. et al.
Transcriptome analysis of the hierarchical response of
HDAC proteins that respond in an antagonistic manner
to salinity stress.
Front. Plant Sci. 10, 1323 (2019)

formation by integrated omics analyses in cassava, an important tropical crop
for carbon utilization. We aim to develop useful plant resources, such asincreased stress tolerance and improved plant productivity by use of chemicalcompounds and transformation technology.

Utsumi, Y. et al.
Acetic acid treatment enhances the drought avoidancein cassava (Manihot esculenta Crantz).
Front. Plant Sci. 10, 521 (2019)

研究テーマ● 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● 最先端科学技術を用いたキャッサバ分子育種の推進
チームリーダー／Team Leader

関原明● 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

博士
（理学）

Tokunaga, H. et al.
An efficient method of propagating cassava plants
using aeroponic culture.
J. Crop Improvement. 34, 64-83 (2020)

Research Subjects● Analysis of epigenetic, RNA and peptide regulation mechanisms inenvironmental stress adaptation● Advancement of cassava molecular breeding by cutting-edge technologies● Development of useful plant resources, such as increased stress tolerance bychemical compounds, peptides and transformation technology

Motoaki SEKI Ph.D.

2019年度メンバー / FY2019 Members
Team Leader

Motoaki SEKI

研究成果

Research Scientist

Research Results● 相反する塩および乾燥ストレス応答を担う、クラスIのHDA19とクラスII HDAC
（HDA5/14/15/18）が制御するカスケードを同定した。

● We identified a class I HDA19- and class II HDACs (HDA5/14/15/18)- dependentcascade responsible for opposing salt and drought stress responses.

● 日光の下でキャッサバ植物体を酢酸で前処理すると、気孔開口が抑制され乾燥回避を強化できることを明らかにした。

● External application of acetic acid enhances drought avoidance in cassava
through induction of stomata closure under sunlight.

● 水耕栽培を用いたキャッサバの健全種苗の効率的な生産方法を開発した。

● We developed an efficient method for producing healthy cassava plant materials
using aeroponic culture.

Akihiro MATSUI
Kentaro NAKAMINAMI
Yoshinori UTSUMI
Minoru UEDA
Khurram BASHIR
Postdoctoral Researcher

Hiroki TOKUNAGATechnical Staff

Junko ISHIDA
Maho TANAKA
Satoshi TAKAHASHI
Chikako UTSUMIInternational Program Associate

Zarnab AHMAD
Student Trainee

Yuiko SATO
Yuji SUNAOSHI
Thu ANH VU
Others

Sultana RASHEED
Chieko TORII
Kayoko MIZUNASHI
Yoshie OKAMOTO
Megumi MIYAMOTO
Akiko SATO
Nobuko KIMURAHDA19 and class II HDACs deficiencies show
antagonistic phenotypes in salinity stress response.
50

Thermal images of cassava plants treated withacetic acid or water (control) under sunlight.
51

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
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。
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We investigate how plants integrate developmental and environmental cues
to maximise organ growth under the changing environment. We also explore
how plants establish and maintain cellular differentiation status and how
various stress stimuli override the developmental commitments to undergo
cellular reprogramming. These strategies should allow us to identify key
modulators of organ growth and reprogramming, thus providing molecular

チームリーダー／Team Leader

杉本 慶子

Ph.D.

Keiko SUGIMOTO Ph.D.

Favero, DS. et al.
AT-hook transcription factors restrict petiole growth byantagonizing PIFs.
Curr. Biol. 30, 1454-1466 (2020)

basis for crop improvement.
Rymen, B. et al.
Histone acetylation orchestrates wound-induced
transcriptional activation and cellular reprogramming in
Arabidopsis.
Commun. Biol. 2, 404 (2019)

発を進めている。

研究テーマ

主要論文 / Publications

Ikeuchi, M, et al.
Molecular mechanisms of plant regeneration.
Annu. Rev. Plant Biol. 70, 377-406 (2019)

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

2019年度メンバー / FY2019 Members
Team Leader

Keiko SUGIMOTO

研究成果

Research Scientist

Research Results

Akira IWASE● HAG1及びHAG3が触媒するヒストンのアセチル化が傷害応答性の細胞リプログラ
ミングに必須であることを明らかにした。

● We demonstrated that HAG1 and HAG3-mediated histone acetylation is central
for wound-induced cellular reprogramming.

● AHL転写因子がPIF転写因子と拮抗的に作用し、葉柄の成長を抑制することを明らかにした。

● We demonstrated that AHL transcription factors repress leaf petiole growth byantagonizing PIF transcription factors.

● WIND1転写因子のカルス化･茎葉再生以外の機能を発見した。

● We discovered that new biological function of WIND1 transcription factor otherthan callus formation and successive shoot regeneration.

Postdoctoral Researcher

Momoko IKEUCHI
Michitaro SHIBATADavid FAVERO
Technical Staff

Ayako KAWAMURA
Arika TAKEBAYASHIYu CHEN
Student Trainee

Duncan COLEMAN
Yuki SAKAMOTO
Alice LAMBOLEZ
Robin JOURNOTInternRobin LARDON
OthersTakako FURUKAWA
Mariko MOURI
Chika IKEDA
Noriko DOI
Akiko HANADA

HAG1 and HAG3 catalyze histone acetylation topromote gene expression upon wounding.
52

AHL proteins repress expression of PIF directtarget genes to prevent leaf petiole growth.
53

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
窒素肥料は現代の農業で最も多く利用されるが、その生産および施用は温室効

Nitrogen is the most heavily used fertilizer in present agriculture. Its

果ガスの排出など生態系に悪影響を及ぼす。一方、根粒菌はダイズなどマメ科植物

production and use however damage the ecosystem due to the emission ofの根に感染し、根粒内で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。
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、穀物への窒素固定能の賦与を目指す。

greenhouse gases. Soil bacteria called rhizobia infect legume roots, and fix
atmospheric nitrogen in root nodules. Consequently, if cereals such as rice,corn, and wheat could establish symbiosis with rhizobia, we can dramaticallyreduce the use of nitrogen fertilizer, which would result in ecosystem-friendly,

チームリーダー／Team Leader

林

誠

博士
（理学）

Makoto HAYASHI Ph.D.

Soyano, T., Shimoda, Y., Kawaguchi, M., Hayashi, M.
A shared gene drives lateral root development and root
nodule symbiosis pathways in Lotus.
Science 366, 1021-1023 (2019)sustainable agriculture. In order to achieve our goals, we aim to confer theability to fix nitrogen on cereals, by elucidating molecular functions of root
nodule symbiosis, as well as by investigating evolutionary aspects of thelegume-rhizobia symbiosis.

研究テーマ

主要論文 / Publications

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

Shimoda, Y., Imaizumi-Anraku, H., Hayashi, M.
Kinase activity-dependent stability ofcalcium/calmodulin-dependent protein kinase of Lotus
japonicus.
Planta 250, 1773-1779 (2019)
Liu, M., Soyano, T., Yano, K., Hayashi, M., Kawaguchi,
M.
ERN1 and CYCLOPS coordinately activate NIN
signaling to promote infection thread formation in Lotus
japonicus.
J. Plant Res. 132, 641-653 (2019)2019年度メンバー / FY2019 Members
Team Leader

研究成果● 根粒形成に側根形成遺伝子が関与していることを明らかにした。
● 根粒共生・菌根共生の双方に必要なキナーゼの機能を明らかにした。
● 根粒菌の感染に関与する転写ネットワークを明らかにした。

Research Results● We identified genes involved in root nodule development that have been
recruited from lateral root development.
● We investigated subcellular localization of calcium/calmodulin-dependent protein
kinase that are required both for root nodule symbiosis and for arbuscular
mycorrhiza symbiosis.
● We found a transcription network necessary for infection of rhizobia.

Makoto HAYASHI
Research Scientist

Tsuneo HAKOYAMA
Akihiro YAMAZAKI
Postdoctoral Researcher

Aya SHIMOMURA
Kai BATTENBERG
Visiting Scientist

Yoshikazu SHIMODA
Takashi SOYANOTechnical Staff

Atsuko HIROTA
Shoko YAMAZAKI

Expression of CycB1;1 in a root nodule primordium
54

Nuclear localization of CCaMK fused with
red fluorescent protein
55

バイオ生産情報研究チーム

Bioproductivity Informatics Research Team
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

Exploring useful genes for plant productivity anddeveloping technology to increase grass biomass

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させた植物の開発

Our team aims to develop plants with improvements in the quantitative andを目指す。草本モデル植物を用いて植物の高生産性、環境ストレス耐性などの有用

qualitative productivity of cellulosic biomass. By using model grass, we carry

形質を付与するための遺伝子探索を進める。
また、バイオマス資源用植物への応用

out gene discovery to improve biomass productivity and environment

研究を、大学や他の研究機関と連携して推進する。

adaptability in plants. Furthermore, we are promoting applied researches for

研究テーマ

Research Subjects● 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● 草本バイオマスの生産性向上に有用な遺伝子の同定● 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

plants for biomass resources in collaboration with universities and institutes.

● Elucidation of molecular mechanisms of higher productivity in allopolyploid andits application to increase plant biomass production● Identification of useful genes for improving biomass productivity in grasses● Enhancement of cellulosic biomass by rational modification of the sugar
metabolism system in grasses

チームリーダー／Team Leader

持田 恵一

主要論文 / Publications
Nomura, T. et al.
Highly efficient transgene-free targeted mutagenesis
and single-stranded oligodeoxynucleotide-mediatedprecise knock-in in the industrial microalga Euglena
gracilis using Cas9 ribonucleoproteins.
Plant Biotechnol. J. 17, 2032-2034 (2019)
Nomura, T., Yoshikawa, M., Suzuki, K., Mochida, K.
Highly efficient CRISPR-associated protein 9ribonucleoprotein-based genome editing in Euglena
gracilis.
STAR Protoc. 1, 100023 (2020)
Wang, P., Yamaji, N., Inoue, K., Mochida, K., Ma, J.F.
Plastic transport systems of rice for mineral elements
in response to diverse soil environmental changes.
New Phytol. 226, 156-169 (2020)

博士
（理学）

Keiichi MOCHIDA Ph.D.

研究成果● ミドリムシでの高効率ゲノム編集に成功した。
● ミドリムシの高効率ゲノム編集法に関する詳細を公開した。
● イネ科草本モデル植物のミナトカモジグサの紋枯れ病抵抗性に関わる転写因子を同定した。

Research Results

2019年度メンバー / FY2019 Members● We deveopped method for highly efficient transgene-free targeted mutagenesis
and single-stranded oligodeoxynucleotide-mediated precise knoc-in in theindustrial microalga Euglena gracilis.

Team Leader● We provided a detail method for the efficient transgene-free genome editing inEuglena gracilis.

Research Scientist● We identified transcription factors that contribute to resistance against
Rhizoctonia solani, a necrotrophic fungal agent of sheath blight, in
Brachypodium distachyon.

Technical Staff

Keiichi MOCHIDA
Toshihisa NOMURA
Yuusuke KOUZAIYukiko UEHARA
Minami SHIMIZU
Komaki INOUE
Asaka KANATANI
Student Trainee

Kotaro TAKAHAGIShun TAKAYAOthersAkiko SUZUKI
Hiromi OJIMA
Kyoko TOYAMA
Risa NAKAYAMA
Toshie KITA
Tomoko OKACHI

Genome editing in Euglena gracilis
56

Paramylon-less Euglena gracilis strain produced by
the genome editing method (B) compared with wild type(A)57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

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物の適応反応の制

Our unit studies the mechanisms that regulate plant adaptation responses

御機構を明らかにする研究を行っている。
これらの生理作用に重要な役割を果たす

such as seed dormancy, germination and stress responses. We will reveal how

ことが知られているアブシシン酸、
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。

研究テーマ

ユニットリーダー／Unit Leader

瀬尾 光範

博士
（理学）

Discovering genes and chemicals that
improve seed quality and plant adaptation responses

biosynthesis and transport of plant hormones such as abscisic acid,gibberellin, jasmonates and auxin are regulated. We will optimize plant
adaptation responses by genetic and chemical regulation of hormone transport

主要論文 / Publications
Seo, M., Marion-Poll, A.
Abscisic acid metabolism and transport.
Adv. Bot. Res. Abscisic acid in Plants 92, 1-49 (2019)and biosynthesis.
Pellizzaro, A. et al.
A role of auxin signaling in the acquisition of longevity
during seed maturation.
New Phytol. 225, 284-296 (2019)

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 and stress responses● 種子の休眠、発芽、寿命に関与する因子の同定● Identification of factors involved in seed dormancy, germination and longevity● 一細胞からの植物代謝物質量分析法の確立● Development of a system to quantify plant metabolites from a single cell

Mitsunori SEO D.Sci.

Tuan, P.A., Yamazaki, K., Kanno, Y., Seo, M., Ayele, B.
Transcriptomics of cytokinin and auxin metabolism andsignaling genes during seed maturation in dormant
and non-dormant wheat genotypes.
Sci. Rep. 9, 3983 (2019)2019年度メンバー / FY2019 Members
Unit Leader

研究成果

Research Results● 植物一細胞質量分析法の改良を行った。

● We improved the method for mass spectrometry analysis of plant single cells.

● 初冬の乾田に直播きした種子の越冬中の植物ホルモン量の変化を明らかにした。

● We revealed the changes in plant hormone levels during overwintering of riceseeds which were directly sown on the dry field in early winter.

● 植物の環境応答に関与するシロイヌナズナNPFタンパク質を同定した。

● We identified Arabidopsis NPF proteins involved in environmental responses.

Mitsunori SEO
Special Postdoctral Researcher

Shunsuke WATANABE
Yi-Lun TSAI
Postdoctral Researcher

Hiromi SUZUKI
Visiting Scientist

Michele ZACCAIBelay AYELE
Technical Staff

Yuri KANNO

Sampling of single cell contents
58

Mass spectrometry analysis of single cell samples
59

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

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

Understanding plant responses to environmental stresses
for improvement of crop productivity

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の安定供給が主要

The population of the earth is rapidly increasing, setting food security one of問題の1つである。
さらに、近年の気候変化は、食糧生産の大きな負担になっている。

the major issues in the world, especially in developing countries. Additionally,

干ばつ、塩害、土壌侵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。

climate changes also put a great burden on food production. Environmental
stresses, such as drought, high salinity, soil erosion and pollutants are factors
affecting yield and stability of crop production, thereby threatening sustainableagriculture. Our Unit has interest in (i) studying the roles of plant growth
regulators and their interactions in abiotic stress responses, as well as (ii)translational genomics aiming to enhance crop productivity under adverse● 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● 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
ユニットリーダー／Unit Leader

ラム−ソン・ファン・チャン Ph.D

● 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● 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

Li, W. et al.
Comparative functional analyses of DWARF14 and
KARRIKIN INSENSITIVE2 in drought adaptation of
Arabidopsis thaliana.
Plant J. 103, 111-127 (2020)
Nguyen, N.C. et al.
Ectopic expression of Glycine max GmNAC109
enhances drought tolerance and ABA sensitivity in
Arabidopsis.
Biomolecules 9, E714 (2019)environmental stress conditions.

研究テーマ

主要論文 / Publications

Research Subjects● Molecular elucidation of hormonal regulatory networks in plant responses todrought and salt stress● Mechanisms controlling nitrogen fixation in legumes under phosphate deficiency● Functional genomics of food crops for improvement of crop productivity inadverse conditions

Sulieman, S. et al.
Divergent metabolic adjustments in nodules areindispensable for efficient N2 fixation of soybean underphosphate stress.
Plant Sci. 289, 110249 (2019)● Role of plant growth regulators in abiotic stress mitigation

Lam-Son Phan Tran Ph.D

研究成果
● シロイヌナズナの乾燥適応におけるD14とKAI2受容体タンパク質の機能を比較した。
● ダイズの乾燥耐性向上に向けNAC転写因子の機能を解析した。
● 非生物ストレス応答の制御においてストリゴラクトンの果たす役割を明らかにした。

Research Results

2019年度メンバー / FY2019 Members● We compared the functions of D14 and KAI2 receptor proteins in Arabidopsis
thaliana adaptation to drought.

Unit Leader● We studied the function of a soybean NAC transcription factor in improvement ofdrought tolerance.

Research Scientist● We investigated metabolic adjustments in soybean nodules under phosphatestress.

Postdoctoral Researcher

Lam-Son Phan TRAN
Rie NISHIYAMA
Mostafa ABDELRAHMAN
Visiting Scientist

Weiqiang LI
Technical Staff

Yasuko WATANABEInternational Program Associate

Cuong TRAN
Research Fellow

Hengxia YIN
Student Trainee

Liangjie NIU
OthersYuko KANEKO

kai2 mutant is more susceptible to drought than d14 mutant,suggesting that karrikin/KAI2 ligand-specific KAI2 signaling
contributes more to Arabidopsis drought resistance thanstrigolactone-specific D14 signaling.
60

Low phosphate-induced changes in key metabolites identified in
nodules of soybean plants inoculated with either Bradyrhizobium
diazoefficiens USDA110 or B. diazoefficiens CB1809
61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

Plant nutrient use efficiency, seaweeds survival mechanism,
developing methods for removal of unwanted metals from the environment

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、生産量を増加させ

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

るためこれらを含む肥料の使用量が増加しているが、生産量には正比例せず、余った

increased use of fertilizers. However, increased fertilizer usage does not result in

肥料は土壌汚染を引き起こす要因となる。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、
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

comparable production increase, and excess fertilizer run-off creates soil pollution.
Growing ecological awareness necessitates new solutions to increase agricultural
production without endangering the environment, and achieve food security via
sustainable agriculture. As solutions to these issues, we aim to elucidate theusing various approaches. In parallel, we are using a marine red macroalga,
Pyropia yezoensis (susabinori) in order to understand the mechanisms that

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

enable seaweeds to survive in salty condition and to compare these mechanisms

ムや重金属の吸収に影響を与える化合物の研究、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。

Adams, E. et al.
Glutatione and its biosynthetic intermediates alleviatecesium stress in Arabidopsis.
Front. Plant Sci. 10, 1711 (2020)

components of plant potassium sensing and deficiency signaling in Arabidopsis

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
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物によるセシウ

主要論文 / Publications

Moon, J. Y., Belloeil, c., Ianna, M. K., Shin, R.
Arabidopsis CNGC family members contribute to
heavy metal ion uptake in plants.
Int. J. Mol. Sci. 20, 413 (2019)with those of the land plant Arabidopsis thaliana in terms of Na+/K+ homeostasis.
In addition, to establish a new method of phytoremediation, chemical screenings
to elucidate the chemicals which affect cesium and heavy metals uptake in plants
were conducted and the characterization of selected chemicals are on-going using
multidisciplinary approaches. As an extension, the roles of these selected

Adams, E., Miyazaki, T., Saito, S., Uozumi, N., Shin, R.
Cesium inhibits plant growth primarily throughreduction of potassium influx and accumulation in
Arabidopsis.
Plant Cell Physiol. 60, 63-76 (2019)

chemicals for the removal of unwanted metals contamination are studying. We are
ユニットリーダー／Unit Leader

申怜also intensively elucidating regulatory components of unwanted metals uptake

Ph.D.

that selectively inhibit/suppress/prevent uptake of metals from contaminated soil.

Ryoung SHIN Ph.D.

研究テーマ

2019年度メンバー / FY2019 Members

Research Subjects

Unit Leader● 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

Ryoung SHIN

● 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 to nutrient limitation

Research Scientist● 海藻類の海洋環境における生存メカニズムの解析● Understanding of marine macroalgae life in the marine environment● 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● Establishment of remediation methods for land contaminated with unwanted
metals using plants and chemical compounds

Eri ADAMS
Postdoctoral Researcher

Ju Yeon MOON
Technical Staff

Takae MIYAZAKI

研究成果● 植物のセシウムストレスにおけるグルタチオンとその中間体の分子機構を解明した。
● 塩ストレスと低カリウムストレスの耐 性の向 上に関わる多くの海 藻 類 Pyropia
yezoensis（スサビノリ）遺伝子を同定した。
● 植物における複数の金属蓄積を変化させる化合物の特性を明らかにした。

The model for interaction between cesium response andsulphur-mediated alleviation. The transcripts and themetabolites indicated in red and blue were shown to be
increased or decreased, respectively, in response to cesium.
The metabolites in green boxes are the ones with an ability
to alleviate cesium-induced aerial chlorosis.
62

Research Results

OthersMiho TANAKA● We elucidated the molecular mechanism of glutathione and its intermediates inplant cesium stress.
● We identified many marine macroalgae (Pyropia yezoensis) genes which involvein enhancing salt stress and low potassium stress tolerances.
● We characterized the chemical compounds which alter the multiple metal
accumulation in plants.

The selected chemical treatments resulted in increasing
selenium and cadmium accumulation in plants.
63

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

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
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ク解明を行っ

Developing integrated metabolomics to explore mechanisms
and regulation of plant metabolite production
Metabolomics involves in the identification and quantification of all
metabolites in a cell, and correlating these to genomic functions. The plant
kingdom metabolome is extremely diverse chemically, with estimates indicating
as many as 200,000 different types of chemical substances. The various
compounds produced by plants are important for the existence of the plant
itself, and also play a vital role in our lives as food, industrial materials, energy
high-performance mass spectrometry. These non-targeted metabolomic
analyses are applied to the identification of unknown gene functions andモデル植物を用いて行い、さらに農作物、薬用植物などの有用資源植物における特elucidation of metabolic networks. We are investigating the basic principles

研究を進めている。
同時に、それらの結果得られた基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源開発に資する研究も推進していく。

Tsugawa, H., Nakabayashi, R. et al.
A cheminformatics approach to characterizemetabolomes in stable-isotope-labeled organisms.
Nat. Methods 16, 295-298 (2019)and medicines. Our group performs cutting-edge metabolomics analyses byている。植物のもつ多様な物質生産機能の基本原理の解明をシロイヌナズナなどの異的代謝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ゲノミクス

主要論文 / Publications

behind the wide variety of plant production functions, using Arabidopsis as amodel. In the field of Phytochemical Genomics we are also elucidating the
production systems for specialized plant products in crops, medicinal plants
and other useful plants at the genome level. Another important aspect of ourresearch is application of basic findings from these results to metabolic
genome engineering for development of sustainable resources.

Shimizu, Y. et al.
Metabolic diversification of nitrogen-containing
metabolites by expression of a heterologous lysine
decarboxylase gene in Arabidopsis.
Plant J. 100, 505-521 (2019)
Waki, T. et al.
A conserved strategy of chalcone isomerase-likeprotein to rectify promiscuous chalcone synthase
specificity.
Nat. Commun. 11, 870 (2020)

グループディレクター／Group Director

斉藤 和季

薬学博士

Kazuki SAITO Ph.D.

研究テーマ

Research Subjects● 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● Improving metabolite peak annotation in metabolomics by empirical andbioinformatics strategies● 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● Application of the metabolomics platform to functional genomics andbiotechnology● 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2019年度メンバー / FY2019 Members
Group Director● ,GHQWL¿FDWLRQRISODQWJHQHVDQGQHWZRUNVLQYROYHGLQELRV\QWKHVLVRIXVHIXO
specialized (secondary) metabolites

Kazuki SAITO● Metabolic genome engineering and synthetic biology for production of usefulcompounds

Keiko SAKAKIBARA
Naoyuki UMEMOTO

Senior Research Scientist

Research Scientist

研究成果● 質量分析インフォマティクスと完全安定同位体標識植物の統合解析によって、植物の多様なメタボロームを包括的に解明した。
● アルカロイド生合成の初発酵素遺伝子の異種植物発現によって、植物の二次代謝進化を部分的に再現した。
● フラボノイド生合成におけるカルコン異性化酵素類似タンパク質の重要な役割を解明した。

Production of new metabolites in Arabidopsis byintroduction of lysine decarboxylase, which catalyzes thecommitted step of Lys-derived alkaloid biosynthesis
64

Research Results● We have comprehensively elucidated the diversified metabolome by the
integrated analysis of chemoinformatics of mass spectrometry on the
fully-stable-isotope-labelled plants.
● Expression of the first enzyme gene for alkaloid biosynthesis in heterologous
plants partially reproduced the evolution of plant secondary metabolism.
● The important role of chalcone isomerase-like protein in flavonoid biosynthesis
was elucidated.

Yasuhiro HIGASHI
Ryo NAKABAYASHITechnical Staff

Tomoko NISHIZAWA
Satoko SUGAWARA
Kouji TAKANO
Junior Research Associate

Yohei SHIMIZU

Metabolome network using MS/MS similarity
in the 12 plant species
65代謝システム研究チーム

Metabolic Systems Research Team
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
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る。特に、一次代謝

Metabolism is the basis of life and is finely regulated. Plant metabolism and

産物に加え多様な特化代謝産物を作る植物の代謝とその制御は複雑である。人間

its regulation are complicated, because plants produce primary metabolites as

は、植物代謝産物を栄養源、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

平井 優美

博士
（農学）

Masami HIRAI Ph.D.

well as diverse specialized metabolites. Since ancient times, humans haveused plant metabolites for nutrients, medicine, flavors, etc. We aim tounderstand the mechanisms and physiology of plant metabolism and improve
plant productivity of useful metabolites based on our findings. We identify
genes involved in biosynthesis/degradation of amino acids and their derivative
specialized metabolites and elucidate regulatory mechanism. We also develop

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

metabolomics techniques and exploit mathematical modelling and machine

行う。

learning for data mining from metabolome data.

研究テーマ

チームリーダー／Team Leader

Understanding the mechanisms and physiology of plant metabolism
and improving production of useful materials

Research Subjects● Elucidation of the regulatory mechanism of amino acid biosynthesis● 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/degradation of plant specialized
metabolites● 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

Sawada, Y. et al.
Metabolome-based discrimination of chrysanthemum
cultivars for the efficient generation of flower color
variations in mutation breeding.
Metabolomics 15, 118 (2019)
Kozuka, T. et al.
Regulation of sugar and storage oil metabolism byphytochrome during de-etiolation.
Plant Physiol. 182, 1114-1129 (2019)
Okamura, Y. et al.
Differential regulation of host plant adaptive genes in
Pieris butterflies exposed to a range of glucosinolate
profiles in their host plants.
Sci. Rep. 9, 7256 (2019)● アミノ酸生合成制御機構の解明● 植物の発生を制御する代謝経路の同定

主要論文 / Publications● Identification of metabolic pathways regulating plant development● Data mining from metabolome data through machine learning and mathematicalmodeling

2019年度メンバー / FY2019 Members
Team Leader

研究成果● キクの突然変異育種における花色変異の起こりやすさをメタボロームデータから予測する判別モデルを構築した。
● シロイヌナズナ芽生えの脱黄化応答におけるフィトクロムによる糖・貯蔵脂質代謝制
御を明らかにした。
● モンシロチョウが、昆虫忌避成分グルコシノレートを含む植物を食べることができる仕組みの一端を明らかにした。

Masami HIRAI

Research Results

Research Scientist● We established a metabolome-based discrimination model of chrysanthemum
cultivars for the efficient generation of flower color variations in mutation
breeding.

Yuji SAWADA
Ratklao SIRIWACH● We elucidated that phytochrome regulates the consumption of sugar metabolites
and their generation from oil bodies in Arabidopsis seedling during de-etiolation.

Ryosuke SUGIYAMAKai UCHIDA● We clarified the mechanism by which Pieris butterflies can be fed on plants
containing defensive metabolites glucosinolates.

Visiting Scientist

Postdoctoral Researcher

Kinuka OHTAKA
Yimeng LI
Takashi OSANAI
Kensuke KAWADE
Kentaro YANOTechnical Staff

Ayuko KUWAHARA
Muneo SATO
Jun INABA
Student Trainee

Surina BOERZHIJIN
Rui LI
Hiromitsu TABETAOthersJunko TAKANOBUSarasa AMMA

Metabolic profiles of wild-type and phytochrome mutant
seedlings of Arabidopsis under different light conditions wereclarified by widely targeted metabolomics.
Reprinted from Kozuka, T. et al. (2019)
66

A machine-learning model was established using LC-MS-based
metabolomic data for discrimination of chrysanthemum cultivars.
Reprinted from the cover of Metabolomics Vol. 15, Issue 10.
67環境代謝分析研究チーム

Environmental Metabolic Analysis Research Team

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

Exploring sustainability of environmental metabolic system
based on a data-driven approach

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化学資源が生産・

Our team intends to develop novel environmental analysis such as by a

消費・分解され、物質代謝の恒常性が保たれている。従来の環境分析は特定の物質

bird’s-eye view of metabolism caused by ecosystem biodiversity, based onや生物に焦点を当てた研究が多く、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、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。

主要論文 / Publications

technical advancements of our NMR approaches toward metabolite andbiomass mixtures, as well as inorganic elements and microbial ecosystemanalyses combined with bioinformatics and chemoinformatics approaches.
Namely, we promote both international and industrial collaboration in order tocontribute for effective utilization of chemical resources, by analyzinglaboratory systems, industrial (agriculture, forestry, and fishery) process, andnatural environment (hydrosphere and geosphere, as well as outer space).

研究テーマ● 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● 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
チームリーダー／Team Leader

菊地

淳

博士
（工学）

● 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

Jun KIKUCHI Ph.D.

Research Subjects● Technological advancement of various spectrometric measurements for complex
biomolecular mixtures and microbiota

Yamada, S. et al.
InterSpin: Integrated supportive webtools for low andhigh-field NMR analysis toward molecular complexity.
ACS Omega 4, 3361-3369 (2019)
Mekuchi, M., Asakura, T., Kikuchi, J.
New aquaculture technology based on host-symbiotic
co-metabolism.
Marine Metagenomics 189-218 (2019)
Mega, R. et al.
Tuning water use efficiency and drought tolerance inwheat using abscisic acid receptors.
Nat. Plants 5, 153-159 (2019)● Methodology development of data mining and accumulation of databases forenvironmental measurements● Sustainable utilization of land- and aquatic biomass based on studies of natural
material cycles● Symbiotic metabonomic analysis between animal and symbiotic microbiota in
relation to their food nutrients

2019年度メンバー / FY2019 Members
Team Leader

Jun KIKUCHI
Senior Research Scientist

研究成果● 食品や材料・環境試料中の低・高分子複合系の低・高磁場NMR解析支援を担う統合
ウェブツールInterSpinを開発した。
● 水産研究・教育機構との４年の共同研究成果を著書「海洋メタゲノミクス」の１章として寄稿した。
● 世界に拡張する乾燥地での食料生産を期待し得るコムギ育種の可能性を示した。

Shigeharu MORIYA

Research Results

Research Scientist● We developed web-tool InterSpin, a database to advance signal assignment in
ORZDQGKLJK¿HOG105DQDO\VHVRIPROHFXODUFRPSOH[LWLHVUDQJLQJIURPVPDOO
molecules to macromolecules for food, material, and environmental applications.
● We contributed one chapter in the international book, “Marine Metagenomics”
based on the 4-year collaborative research with Fishery Research Agency.
● We proposed breeding of wheat variety for the food production in drought area.

Yasuhiro DATE
Postdoctoral Researcher

Feifei WEI
Kengo ITOTaiga ASAKURA
Atsushi KUROTANIDaiki YOKOYAMATechnical Staff

Yuuri TSUBOIKenji SAKATA
Tomoko MATSUMOTO
Akiyo TEIInterSpin comprises integrated, supportive, andfreely accessible preprocessing web-tools and a
database to advance signal assignment in low- and
KLJK¿HOG105DQDO\VHVRIPROHFXODUFRPSOH[LWLHV
ranging from small molecules to macromolecules
for food, material, and environmental applications.
68

Conceptual model of multi-omics in aquaculture.
Multi-omics study and proposed model for monitoring
aquaculture environment and symbiotic metabolism uponfeeding, as well as timing, via comprehensive analyses of
microbiome, host metabolism, and host transcriptome.
69

細胞生産研究チーム

Cell Factory Research Team
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
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革新的な一貫バ
イオプロセスの開発を目指している。

Designing and constructing optimal cell factories
for valuable chemical compounds
Cost reduction of raw materials and processes is needed in order to use
biomass as an alternative to fossil resources. Our team aims to integrate
conventional processes, which are typically complicated and costly, into a
bio-process that is innovative, consistent, less costly and energy-saving. This
will be achieved by optimizing, in an integrated manner, a plant's capacity to
produce and degrade cellulose and the process of microorganisms' degrading

主要論文 / Publications
Noda, S. et al.
Reconstruction of metabolic pathway for isobutanol
production in Escherichia coli.
Microb. Cell Fact. 18, 124 (2019)and synthesizing biomass.

2019年度メンバー / FY2019 Members
研究テーマ

チームリーダー／Team Leader

近藤 昭彦

Research Subjects

Team Leader

Akihiko KONDO● 有用化合物を生産するセルファクトリーの構築● Building cell factories for production of valuable chemicals

Deputy Team Leader● 人工代謝経路を設計するインシリコツールの開発● Developing in silico tools for designing artificial metabolic pathways

Tomokazu SHIRAI● 目的の代謝反応を触媒する高機能酵素の開発● Developing high functional enzymes catalyzing target metabolic reactions

Special Postdoctoral Researcher

工学博士

Shuhei NODA
Postdoctoral Researcher

Akihiko KONDO Ph.D.

Yutaro MORITechnical Staff

研究成果● 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。

● We succeeded in producing isobutanol with Escherichia coli constructed a novel
metabolic pathway using synthetic biology.

● 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。

● We succeeded in functionalizing enzymes needed for biosynthesis of vinyl
compounds.

● 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 withan artificial reaction catalyzed
by a high functional enzyme.
70

Research Results

Sachiko OYAMA
Ryoko ORISHIMO● We succeeded in constructing an artificial metabolic pathway for butadiene
biosynthesis.

Isobutanol production with
Escherichia coli constructeda novel metabolic pathway.
71天然物生合成研究ユニット

Natural Product Biosynthesis Research Unit
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
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。

Exploring microbial gene resources and elucidating biosynthetic mechanisms
to produce valuable compounds
0LFURRUJDQLVPVVXFKDVDFWLQRP\FHWHVDQGILODPHQWRXVIXQJLDUHDULFKUHSRVLWRU\RIYDOXDEOHVHFRQGDU\PHWDEROLWHV7KHXQGHUVWDQGLQJRIELRV\QWKHWLFPHFKDQLVPVLVLPSRUWDQWWRXWLOL]HPLFURELDOPHWDEROLWHVHIILFLHQWO\Panthee, S., Takahashi, S., Hayashi, T., Shimizu, T.,
Osada, H.
ȕFDUEROLQHELRPHGLDWRUVLQGXFHUHYHURP\FLQSURGXFWLRQLQStreptomycesVS61
Sci. Rep. 9 

)RUWKLVUHDVRQZHHOXFLGDWHDNH\UHDFWLRQVRIELRV\QWKHWLFSDWKZD\VE\
JHQHWLFDQGELRFKHPLFDOPHWKRGV:HGLYHUVLI\PLFURELDOPHWDEROLWHVE\PRGLI\LQJJHQHFOXVWHUVDQGSDWKZD\HQJLQHHULQJ,QDGGLWLRQWRXWLOL]LQJ
WUDQVFULSWLRQDOUHJXODWRUVZHGHYHORSQRYHOPHWKRGVWRDFWLYDWHELRV\QWKHWLF
JHQHFOXVWHUVE\VPDOOPROHFXOHVDQGFUHDWHQDWXUDOSURGXFWV:HDUH

.DQRK1et al.
$QLQWHJUDWHGVFUHHQLQJV\VWHPIRUWKHVHOHFWLRQRIH[HPSODU\VXEVWUDWHVIRUQDWXUDODQGHQJLQHHUHG
F\WRFKURPH3V
Sci. Rep. 9 

FRQVWUXFWLQJPLFURELDOELRV\QWKHWLFSODWIRUPVDQGHIILFLHQWO\SURGXFHYDOXDEOHQDWXUDOSURGXFWVXVLQJJHQHWLFUHVRXUFHVIURPQDWXUH

研究テーマ

ユニットリーダー／Unit Leader

高橋 俊二

博士
（理学）

Shunji TAKAHASHI D.Sci.

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● 二次代謝産物の生産を高める小分子の開発● 微生物を利用した生合成プラットフォームの構築

主要論文 / Publications

2019年度メンバー / FY2019 Members● 3URGXFWLRQRIQRYHOVHFRQGDU\PHWDEROLWHVIURPXQNQRZQJHQHFOXVWHUVXQYHLOHG
E\JHQRPHVHTXHQFHDQDO\VLV● 'HYHORSPHQWRIVPDOOPROHFXOHVWKDWHQKDQFHSURGXFWLRQRIVHFRQGDU\PHWDEROLWHV● &RQVWUXFWLRQRIELRV\QWKHWLFSODWIRUPVXVLQJPLFURRUJDQLVPVUnit Leader

Shunji TAKAHASHI
Research Scientist

1DRNL.$72
Postdoctoral Researcher

1DRNR.,72
6KRJR)8587$1,
Visiting Scientist

研究成果● Streptomyces sp. SN-593にβ-カルボリンを添加することによりリベロマイシン生産が誘導されることを明らかにした。

● :HUHYHDOHGWKHDGGLWLRQRIȕFDUEROLQHWRStreptomycesVS61LQGXFHVUHYHURP\FLQSURGXFWLRQ● シトクロム3基質選択の統合スクリーニングシステムを開発した。

● :HGHYHORSHGDQLQWHJUDWHGVFUHHQLQJV\VWHPIRUWKHVHOHFWLRQRIVXEVWUDWHVIRU
F\WRFKURPH3V● Pleosporales属糸状菌RKB3564株の生産するピロリジラクトン生合成遺伝子クラスターを同定した。

2SWLPL]DWLRQRIȕFDUEROLQHVWUXFWXUH


Research Results(LML2.$085$
6RQJ/,8Technical Staff

1DRNR025,7$+LURVKL7$.$*,
Yumi SATO
9R1JRF4X\QK1+8● 7KHS\UUROL]LODFWRQHELRV\QWKHWLFJHQHFOXVWHUZDVLGHQWLILHGLQPleosporales sp.
5.%

6XEVWUDWHVHOHFWLYLW\RI3%0PXWDQWV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

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

侯

召民

工学博士

Zhaomin HOU D.Eng.

Our group aims to develop new generations of catalysts, which are superior
or complementary to existing ones, for the synthesis of fine chemicals andfunctional polymers and for the efficient use of untapped resources. Our
research interests include: (1) precision copolymerization of non-polar andpolar olefins for the synthesis of new functional polymers by unique rare-earth
metal catalysts, (2) development of regio-, stereo-, and enantioselective andatom-, operation-efficient chemical transformations for the synthesis of finechemicals by designing new catalysts and new reactions, and (3) activation

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and transformation of small molecules such as N2, CO, and CO2 by synergistic

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。

molecular multimetallic polyhydride clusters.

研究テーマ
グループディレクター／Group Director

Developing new catalysts for more efficient,selective chemical transformations

Research Subjects● 希土類触媒の特徴を活かした新規重合反応の開発● Precision olefin polymerization by unique rare-earth metal catalysts● 元素特性を活かした新規有機合成反応の開発● Innovative organic synthesis based on new catalyst and 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 molecular multimetallic hydride
clusters

主要論文 / Publications
Lou, S., Mo, Z., Nishiura, M., Hou, Z.
Construction of All-Carbon Quaternary Stereocenters
by Scandium-Catalyzed Intramolecular C-H Alkylationof Imidazoles with 1,1-Disubstituted Alkenes.
J. Am. Chem. Soc. 142, 1200-1205 (2020)
Li, Z. et al.
CO2 Activation by Lewis Pairs Generated Under
Copper Catalysis Enables Difunctionalization ofImines.
J. Am. Chem. Soc. 142, 1966-1974 (2020)
Wang, H. et al.
Scandium-Catalyzed Regio- and Stereoselective&\FORSRO\PHUL]DWLRQRI)XQFWLRQDOL]HGĮȦ'LHQHVDQG
Copolymerization with Ethylene.
J. Am. Chem. Soc. 141, 12624-12633 (2019)2019年度メンバー / FY2019 Members
Group Director

Zhaomin HOU

研究成果● 不斉スカンジウム触媒を用いて、1,1―二置換アルケンへのイミダゾールの分子内C-H挿入反応を実現し、全炭素置換四級不斉炭素を持つ多環式イミダゾール誘導体の合成法を開発した。
● 銅触媒を用いて、N/B Lewisペアによる新奇なCO2活性化を経由するイミン類のダブ
ル官能基化反応の開発に成功した。
● スカンジウム触媒を用いてエーテル、
チオエーテル官能基を持つ1,6-ヘプタジエンとエチレンの位置、立体選択的かつ立体規則的な共重合反応を初めて達成した。

Research Results● We have achieved the enantioselective synthesis of polycyclic imidazole
derivatives containing all-carbon quaternary stereocenters by thescandium-catalyzed intramolecular C-H alkylation of imidazoles with
1,1-disubstituted alkenes.

Senior Research Scientist

Satoshi KAMIGUCHI
Masayoshi NISHIURA
Takanori SHIMA
Masanori TAKIMOTO
Liang ZHANG● We have achieved the difunctionalization of imines through CO2 activation by
N/B Lewis pairs generated under copper catalysis.

Special Postdoctoral Researcher● We have achieved the regio-, diastereoselective and highly stereoregularcyclopolymerization of ether- and thioether-functionalized 1,6-heptadienes andtheir copolymerization with ethylene by using a half-sandwich scandium catalyst.

Postdoctoral Researcher

Xuefeng CONG
Haobing WANG
Shaojie LOU
Zhenghua LI
Yang YANG
Harekrishna SAHOOLin HUANG
Visiting Researcher

Gang XIONGTechnical Staff

Hisashi SOGA
OthersXia WU

Enantioselective intramolecular C-H alkylationof imidazoles with 1,1-disubstituted alkenes
by a chiral scandium catalyst
74

Copper-catalyzed difunctionalization of imines
through intramolecular CO2 activation by a
N/B Lewis pair75

触媒・融合研究グループ

Catalysis and Integrated Research Group
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
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、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、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、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。

Developing new transition metal-catalyzed reactions andconducting integrated research of chemistry and plant science
Our group focuses on developing new transition metal-catalyzed reactions,and on conducting integrated plant science and chemistry research withemphasis on sustainable resource science. In particular, we aim to developtransition metal-catalyzed asymmetric carbon-carbon bond-forming reactions,reactions utilizing molecular oxygen, and reactions for the synthesis offluorine-containing molecules. In addition, we further examine the functions of
our original catalytic reaction products. Furthermore, this group will also
contribute to enhancing collaboration between plant/microbiology research andchemical research activities inside CSRS through development of newmodulators of plants and microorganisms and elucidation of their action
mechanisms.

研究テーマ

グループディレクター／Group Director

袖岡 幹子

薬学博士

Mikiko SODEOKA D.Pharm.

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● スペクトマイシンA1/A2単量体の光学異性体の合成とタンパク質のSUMO化阻害活
性の評価● Synthesis of stereoisomers of monomeric Spectomycin A1/A2 and evaluation of
their protein SUMOylation-inhibitory activity

主要論文 / Publications
Ohnishi, R. et al.
Cross‐Coupling Reaction of Dimer‐Derived
Persistent Tertiary‐Carbon‐Centered Radicals with
Azo Compounds.
Asian J. Org. Chem. 8, 1017-1023 (2019)
Yamaguchi, S., Sodeoka, M.
Molecular Field Analysis Using Intermediates in
Enantio-Determining Steps Can Extract Information for
Data-Driven Molecular Design in Asymmetric
Catalysis.
Bull. Chem. Soc. Jpn. 92, 1701-1706 (2019)
Nomura, Y. et al.
Synthesis of All Stereoisomers of MonomericSpectomycin A1/A2 and Evaluation of Their Protein
SUMOylation-Inhibitory Activity.
Chem. Eur. J. 25, 8387-8392 (2019)2019年度メンバー / FY2019 Members
研究成果● 持続性ラジカル種とアゾ化合物を用いるクロスカップリング反応により、異なる連続
四級炭素を有する化合物の合成法を開発した。
● 構造物性相関により不斉フッ素化反応に関する重要な情報の抽出に成功した。
● スペクトマイシンA1/A2単量体について全ての立体異性体を合成し、タンパク質
SUMO化に対する阻害活性を評価した。

Research ResultsGroup Director

Mikiko SODEOKA● We developed a cross-coupling reaction of dimer-derived persistent radicals withazo compounds, providing a synthetic entry to molecules having vicinal
all-carbon quaternary centers.

Senior Research Scientist● We extracted important information on catalytic asymmetric fluorination by
QSPR modeling.

Research Scientist● All stereoisomers of monomeric spectomycin A1/A2 were synthesized andevaluated their protein SUMOylation-inhibitory activity.

Technical Scientist

Kosuke DODO
Yoshihiro SOHTOME
Shintaro KAWAMURA
Miwako ASANUMASpecial Postdoctoral Researcher

Shigeru YAMAGUCHI
Postdoctoral Researcher

Tetsuya EZAWA
Yuma AOKITechnical Staff

Naoki TERAYAMA
Kana OONUMA

Molecular Field Analysis (MFA) of Asymmetric
Catalysis Using Intermediate Structures
76

Cross-Coupling of Dimer-Derived Persistent
Radicals with Azo Compounds77

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 foran environmentally sustainable society

当チームは、『次世代有機合成法』の開発及びその合成法を利用した機能性有機

Our team aims at the development of “next generation synthesis” and its

分子の創製に取り組んでいる。我々が目指す『次世代有機合成法』とは、高効率で進

utilization for the creation of functional organic molecules. Our vision of “next行する生体内反応に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、
コバルト、銅などの普遍金属を触媒として用いた有機合成反応の開発にも取り組んでいる。

generation synthesis” is inspired by the highly efficient reactions the Nature
uses: direct and highly selective coupling of organic molecules without
prefunctionalization with reactive groups. We envision that by precise design ofligands, efficient and selective catalysts enable the rapid assembly of complex
functional molecules from simple building blocks. Also, we are particularlyinterested in the development of sustainable catalysis based on Earth-abundant
metals such as manganese, iron, cobalt, molybdenum, and the utilization oforganosodium compounds for organic synthesis.

研究テーマ
チームリーダー／Team Leader

ラウレアン・イリエシュ Ph.D.
Laurean ILIES Ph.D.

● 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● 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

主要論文 / Publications
Doba, T., Matsubara, T., Ilies, L., Shang, R.,
Nakamura, E.
Homocoupling-Free Iron-Catalysed Twofold C–H
Activation/Cross-couplings of Aromatics via TransientConnection of Reactants.
Nat. Catal. 2, 400-406 (2019)
Asako, S., Ishihara, S., Hirata, K., Takai, K.
Deoxygenative Insertion of Carbonyl Carbon into a C(sp3)–H Bond: Synthesis of Indolines and Indoles.
J. Am. Chem. Soc. 141, 9832-9836 (2019)Ilies, L., Asako, S., Yoshida, T.
C–H Bond Activation.
Chemistry Essentials Series (Kyoritsu Shuppan) 34,
1-115 (2019)● “Next generation organic synthesis”: direct and selective coupling of organic
molecules● Development of Earth-abundant metal catalysis● Organic synthesis with organosodium

2019年度メンバー / FY2019 Members
Team Leader

Laurean ILIES
Senior Scientist

Sobi ASAKO

研究成果

Research Results● 鉄触媒を用いたC‒H基質の直接クロスカップリングを見出した。

● We found an iron-catalyzed coupling of two C–H substrates.

● モリブデン触媒を用いた新反応を開発した。

● We developed new synthetic reactions using molybdenum catalysis.

● 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。

● We found new methods to generate organosodium, and we used it for organic
synthesis.

Postdoctoral Researcher

Takumi YOSHIDA
Boobalan RAMADOSS
Ikko TAKAHASHI
Visiting Researcher

Olena KULESHOVA
Student Trainee

Naoki MATSUSHITA
Takafumi KOBAYASHI
Masaya NAGATA

Iron-catalyzed couplingof C–H substrates
78

Organosodium for organic synthesis
79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？
「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とができないか？」“Can we show the general methodology for development of highly active &「もし物凄く活性が高い触媒が創れたら、今までに実現していない反応を進行させる

reusable catalysts?”, “If we can develop ultimately highly active catalysts, can

ことができるのではないか？」「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）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。酵素・光電変換をおこなう生物・マテリアルからの啓発された、高分子配位子と金属との自己組織化触媒、
マイクロ空間・ナノ空間物質と触チームリーダー／Team Leader

山田 陽一

博士
（薬学）

Yoichi M. A. YAMADA D.Pharm.

Can we develop suitable catalysts towards
green sustainable chemistry?

they promote unrealized reactions?”, “If we cover catalysts with light, whatreactions will be promoted?”, and “Can we develop suitable catalysts towards
green sustainable chemistry?” It is our mission in this new team (established in
FY2018) to show our answers against the above-mentioned questions. For thispurpose, we will develop self-organized catalysts of polymer ligands and metal
species, spatial catalysts where micro/nano space materials and catalytic

媒分子・クラスターが融合した空間型触媒、さらには光と相互作用する光励起型触molecules/clusters are merged, and photo-exited catalysts, on the basis of媒の開発を行う。

inspiration from enzymes, as well as photoelectric conversion organisms and研究テーマ

Research Subjects

materials.

● 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 space materials and catalytic
molecules/clusters are merged● 光励起型触媒の開発

研究成果

主要論文 / Publications
Baek, H. et al.
Production of Bio Hydrofined Diesel and Carbon
Monoxide from Fatty Acids Using a Silicon Nanowire
Array-Supported Rhodium Nanoparticle Catalyst under
Microwave Conditions.
ACS Catal. 10, 2148-2156 (2020)
Hu, H. et al.
6HFRQG*HQHUDWLRQPHWD3KHQROVXOIRQLF$FLGí
Formaldehyde Resin as a Catalyst forContinuous-Flow Esterification.
Org. Lett. 22, 160-163 (2020)
Ouyang, Y. et al.
Z-bpy, a new C2-symmetric bipyridine ligand and its
application in enantioselective copper(I)-catalyzed
cyclopropanation of olefins.
Chi. J. Chem. 37, 807-810 (2019)● Development of photo-exited catalysts

Research Results● シリコンナノ構造体ロジウム触媒を開発した。
この触媒を、
マイクロ波照射条件にてカルボン酸の脱水素化脱カルボキシル化に適用し、第二世代型バイオディーゼル燃料
合成を実施した。

● A silicon nanowire array-stabilized rhodium nanoparticle catalyst was developed,
which was applied to the decarboxylation under microwave conditions, and to
the synthesis of the second-generation biodiesel fuel.

● 第二世代型高分子フェノールスルホン酸触媒を開発した。
この触媒を、カルボン酸とアルコールとのエステル化に適用し、アクリル酸エステル類、第一世代型バイオディー
ゼル燃料合成を行った。

● A second-generation polymeric phenolsulfonic acid catalyst was developed,
which was applied to the esterification of carboxylic acids and alcohols, and to
the synthesis of the first-generation biodiesel fuel.

● 新規C-2対称型ビピリジン不斉銅触媒を開発し、触媒的不斉シクロプロパン化に適用した。

● Optical active C-2-symmetric bi pyridine asymmetric copper catalysts weredeveloped, which was applied to the catalytic asymmetric cyclopropanation.

2019年度メンバー / FY2019 Members
Team Leader

Yoichi M. A. YAMADA
Research Scientist

Takuma SATO
Heeyoel BAEK
Postdoctoral Researcher

Hao HU
Abhijit SEN
Visiting Researcher

Valerii BUKHANKO
Senior Visiting Scientist

Hiromasa KANEKO
Visiting Scientist

Yuta MATSUKAWA
Technical Staff

Aya OHNO

SiNA-Rh-catalyzed decarboxylation of
fatty acids to synthesize biodiesel fuel80

Polymeric phenolsulfonic acid-catalyzed
esterification of carboxylic acids andalcohols without removal of water81

生体機能触媒研究チーム

Biofunctional Catalyst Research Team
生体電子移動を理解し、持続可能な環境エネルギー技術を創出します
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。

Seeking biological electron transfer to develop sustainable energy
and environmental technology
We work on developing biologically inspired catalysts and their application toenergy conversion and production systems. Specifically, we attempt to exploit
nature’s ingenuities for multielectron catalytic reaction, metabolic regulation by
external redox stimuli, as well as employ robust energy management in the
deep sea environment to develop novel materials and systems necessary toeffectively manage renewable energy sources.

主要論文 / Publications
Ooka, H., Nakamura, R.
Shift of the optimum binding energy at higher rates ofcatalysis.
J. Phys. Chem. Lett. 10, 6706-6713 (2019)
Kitadai, N. et al.
Metals likely promoted protometabolism in early ocean
alkaline hydrothermal systems.
Sci. Adv. 5, eaav7848 (2019)

研究テーマ

チームリーダー／Team Leader

中村 龍平

Research Subjects● 光合成PSIIに学ぶ水分解触媒の開発● Development of water splitting catalysts● 深海底に広がる巨大電流生態系の実証● Investigation of giant electro-ecosystems in a deep hydrothermal environment● 微生物の細胞外電子移動を利用した電力生産● Microbial Electricity generation

Wang, Y. et al.
A reduced imidazolium cation layer serves as theactive site for electrochemical carbon dioxide
reduction.
Appl. Catal. B 264, 118495 (2019)

博士
（理学）

Ryuhei NAKAMURA D.Sci.

2019年度メンバー / FY2019 Members
研究成果● 非平衡状態における固体触媒の活性予測モデルの構築を行った。
● 深海電気エネルギーで駆動する前生物学的CO2固定反応を実証した。
● イオン液体を用いた電気化学CO2還元反応の中間体の検出に成功した。

Team Leader

Research Results

Ryuhei NAKAMURA● We developed the activity prediction model of heterogeneous catalysis under
non-equilibrium conditions.

Research Scientist● We demonstrated prebiotic CO2 fixation triggered by geoelectricity at the
deep-sea hydrothermal vent.

Special Postdoctoral Researcher● We identified the reaction intermediate for electrochemical CO2 reduction
catalyzed by ionic liquid.

Postdoctoral Researcher

Yoko CHIBA
Hideshi OOKA
Hye-Eun LEE
Ji-Eun LEE
Shuang KONG
Ailong LI
Technical Staff

Kesu DONG
Nadege BONNET
Marie WINTZER
Mitsue MINAMI
Student Trainee

Heng ZHU
OthersTomomi YOSHIKAWA
Tomomi MINAMI
Maho SHIMIZU

Numerical prediction of active catalysts
for hydrogen oxidation reaction
82

Electrochemical interface that triggers CO2
reduction in the presence of ionic liquid83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
バイオマス資源を原料として次世代型の高性能・高機能なバイオマスプラスチッ

Our team aims to provide high-performance and specific functional

クの創製を目指した研究を推進している。バイオポリエステルをターゲットとし、本bioplastic materials as environmentally conscious polymeric materials.

来の性能・機能ポテンシャ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チームリーダー／Team Leader

阿部 英喜

博士
（工学）

Creating new high quality plastic materials made from biomass

Particularly, by paying attention to biopolyesters produced by microorganisms,
we have developed the advanced technology that enables us to bring out theirpotential and use them as practical plastic materials. We also employ various
biomass substances to create novel polymeric materials, followed with

主要論文 / Publications
Takenaka, Y., Abe, H.
Group-Transfer Polymerization of Various Crotonates
Using Organic Acid Catalysts.
Macromolecules 52, 4052-4058 (2019)

biopolyesters. We achieved to construct a methodology of molecular design forbioplastics to predict their properties and functions, and new technology for

な合成技術を開発する。

efficient and precise bioplastic synthesis.

研究テーマ

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

Tachibana, K., Abe, H.
Studies on thermo-mechanical and thermal
degradation properties of bio-based polyurethanes
synthesized from vanillin-derived diol and lysine
diisocyanate.
Polym. Degrad. Stab. 167, 283-291 (2019)
Imada, M., Takenaka, Y., Hatanaka, H., Tsuge, T., Abe, H.
Unique acrylic resins with aromatic side chains byhomopolymerization of cinnamic monomers.
Commun. Chem. 2, 109 (2019)

Hideki ABE Ph.D.

2019年度メンバー / FY2019 Members
Team Leader

Hideki ABE

研究成果

Research Results● リグニン分解生成物を原料としたアクリル樹脂の合成に成功した。

● We succeeded in syntheses of acrylic resins from lignin-degradation products.

● バイオマス由来含芳香族化合物からの新規ポリウレタン素材の合成とその熱分解メ
カニズムを解明した。

● We found the thermal degradation mechanism of novel polyurethanes
synthesized from bio-based aromatic chemicals.

● クロトン酸エステル類の重合物の立体規則性と熱物性の相関を明らかにした。

● We found the relationship between the tacticity and thermal properties forpolycrotonates.

Senior Research Scientist

Tomohiro HIRAISHI
Research Scientist

Yasumasa TAKENAKA
Postdoctoral Researcher

Koichiro TACHIBANA
Masayoshi HONDA
Tatsuya GOTO
Visiting Researcher

Manami HYAKUTAKE
Senior Visiting Scientist

Tadahisa IWATA
Seiichi TAGUCHI
Ken-ichi KASUYA
Takeharu TSUGE
Visiting Scientist

Yoshihiro KIKKAWA
Noriyuki SUZUKI
Koji NEMOTOInternational Program Associate

Iffa Farahin Binti JEEPERY
Research Fellow

Motosuke IMADA
Student Trainee

Young-Jin CHON

Syntheses and thermal properties of novel
polyurethanes derived from bio-based chemicals
84

Syntheses of acrylic resins from lignin-degradation products85バイオ高分子研究チーム

Biomacromolecules Research Team
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

Developing new biopolymers and applying themas biomass-based functional and structural materials

高分子合成酵素（ポリエステル合成酵素）、高分子分解酵素（プロテアーゼ）、
およWe aim to search for, create and develop new functional enzymes

びそれらを含む微生物（光合成細菌）
および植物を用いて、バイオマスから構造材料(polymerase and protease) as well as new microorganisms (phototrophicとして利用可能なバイ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を遂行

bacteria) to contain developed enzymes based on the relationship between
structures and functions of biopolymer synthases. The final goal of ourlaboratory is to design and develop novel functional enzymes to produce
biopolymers such as poly (hydroxyalkanoate) (PHA) andpolyamide/polypeptide, which can be used as structural materials.

チームリーダー／Team Leader

沼田 圭司

博士
（工学）

Keiji NUMATA Ph.D.

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 plant biotechnology

研究成果

Research Results● ペプチドによるDNA導入技術により、色素体の改変を達成した。

● Peptide-mediated DNA delivery achieved transient plastid modifications.

● シルクタンパク質と天然ゴムやエポキシなどの複合材料を開発した。

● Silk protein composites with natural rubber or epoxy resins were designed anddeveloped.

● ペプチドによる巨大遺伝子の導入に成功した。

Thagun, C., Chuah, J.-A., Numata, K.
Targeted gene delivery into various plastids mediatedby clustered cell-penetrating and chloroplast-targeting
peptides.
Adv. Sci. 6, 1902064 (2019)
Yang, K. et al.
Integrating tough Antheraea pernyi silk and strong
carbon fibres for impact-critical structural composites.
Nat. Commun. 10, 3786 (2019)

する。

研究テーマ

主要論文 / Publications● Large DNA transformation was successfully achieved using cell-penetrating
peptides.

Islam, M. M. et al.
Cell-penetrating peptide-mediated transformation oflarge plasmid DNA into Escherichia coli.
ACS Synth. Bio. 8, 1215-1218 (2019)2019年度メンバー / FY2019 Members
Team Leader

Senior Visiting Scientist

Keiji NUMATA

Taku DEMURA

Senior Scientist

Visiting Scientist

Kosuke TSUCHIYA

Takamasa SAKAI
Yutaka KODAMA
Takashi OSANAI
Misato OHTANI
Kazuharu ARAKAWA
Sachiko NITTA
Ryota SATO
Toshiki SAWADA
Kenjiro YAZAWA
Yoshinori OHTA
Hiroshi SATO

Research Scientist

Ali Andres Defrance MALAY
Mieko HIGUCHI
Kazusato OIKAWA
Neval YILMAZ
Masaki ODAHARA
Hiromitsu SOGAWA
Kayo TERADA
Postdoctoral Researcher

Nur Alia OKTAVIANI
Choon Pin FOONG
Chonprakun THAGUN
Prashant Gopal GUDEANGADI
Joan GIMENEZ DEJOZ
Takaaki MIYAMOTO
Keiko MIDORIKAWA
Boyang GUO
Seiya FUJITA
Kenta WATANABE
Takuya KATASHIMA
Riku KAWASAKI
Shamitha Rao MOREY
Simon Sau Yin LAW
Geoffrey LIOU
Hamish Cameron CRAIG
Jianming CHEN
Pisanee SRISAWATThe chloroplast-targeting system can deliver DNA into
chromoplast and amyloplast in addition to chloroplast.
86

Technical Staff

Yoko MOTODA
Yoko HORII
Ayaka TATEISHI
Yuki NEGISHI
Jun ITAMI
Kumiko TACHIKAWA
OthersKumiko MORISAKIMaai MORI
Mami GOTO
Kanako SAGA
Mizuki TOMIZAWA
Kensaku SUDA
Tomoko TANIUCHI
Antonio José CAPEZZA
Korawit TRERATANAKULWONGS
Lorena Mota de CASTRO

The combination of cell-penetrating and chloroplast transit peptides
successfully achieves the efficient gene delivery into chloroplasts.
87

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

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

Developing new techniques for chemical biology andelucidating mysteries of complex biological systems

化学を出発点として生命現象の解明を目指す「ケミカルバイオロジー」研究を推In order to promote research in Chemical Biology that aims to elucidate

進するためには、ケミカルライブラリーを整備し、それを活用するためのプラット

biological phenomena using chemical compounds as starting materials, it is

フォームを構築することが重要である。
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有機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。

important to establish a platform for chemical biology. Our group constructs
chemical libraries through the genetic engineering of microorganisms andorganic synthesis, as well as databases that describe the chemical andbiological information of the libraries. We explore useful bioactive compounds
in the chemical library, identify molecular targets of bioactive compounds, andelucidate 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.

研究テーマ
グループディレクター／Group Director

長田 裕之

農学博士

Hiroyuki OSADA D.Agr.

● 天然化合物バンク“NPDepo”データベースの拡充● 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● 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

Research Subjects

主要論文 / Publications
Nagasawa, I. et al.
Identification of a small compound targeting
PKM2-regulated signaling using 2D gelelectrophoresis-based proteome-wide CETSA.
Cell Chem. Biol. 27, 1-11 (2020)
Yoshida, K. et al.
Abscisic acid derivatives with different alkyl chain
lengths activate distinct abscisic acid receptor
subfamilies.
ACS Chem. Biol. 14, 1964-1971 (2019)
Yamamoto, K. et al.
YO-001A, a new antifungal agent produced by
Streptomyces sp. YO15-A001.
J. Antibiot. 72, 986-990 (2019)● Expansion of the database of the chemical bank, “Natural Products Depository(NPDepo)”● Expansion of the chemical library using genetic engineering and synthetic
chemistry● Exploration of bioactive small molecules and development of new analytical
WHFKQLTXHVIRUWDUJHWLGHQWL¿FDWLRQ

2019年度メンバー / FY2019 Members
Group Director

Hiroyuki OSADA
Senior Research Scientist

研究成果● 化合物が熱安定性を変化させるタンパク質を網羅的に探索するシステム2DE-CETSAを構築し、PKM2をNPD10084の標的タンパク質として同定した。
● 3ʼ-アルキルABAが、
そのアルキル鎖の長さに依存して、異なるABA受容体のアゴニストとして作用することを明らかにした。
● 富山県の土壌より採取した放線菌から新規抗菌化合物YO-001Aを単離した。

Research Results● We established an analysis system, 2DE-CETSA, for comprehensively
searching the thermal stability-shifted proteins by binding to a new compoundand identified PKM2 as a target protein of NPD10084.
● We revealed 3’-Alkyl ABAs serve as agonists for different ABA receptors
depending on the length of their 3’-alkyl chains.
● A new antifungal compound YO-001A was found from the culture broth ofStreptomyces sp. YO15-A001 isolated from a soil sample collected in Toyama
Prefecture.

Makoto MUROI
Takayuki MOTOYAMA
Yasumitsu KONDOH
Makoto KAWATANI
Research Scientist

Toshihiko NOGAWA
Yushi FUTAMURA
Choong Soo YUN
Special Postdoctoral
Researcher

Ikuko NAGASAWA

International Program
Associate

Mira Syahfriena Binti AMIR RAWA
Fauze Bin MAHMUD
Junior Research Associate

Kai YAMAMOTO
Sho KATO
Yuuki FURUYAMA
Risa TAKAO
Kiyomi KINUGASAOthersTakeshi SHIMIZU
Sayoko HIRANUMA
Keiko WATANABE

Postdoctoral Researcher

Kazuko YOSHIDA
Julius Adam Velasco LOPEZ
Xiaoying SUN
Technical Staff

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

2DE-CETSA and target identificationof NPD10084
88

3’-Alkyl ABAs served as agonist for different ABA receptors
depending on the length of their 3’-alkyl chains.
89ケミカルゲノミクス研究グループ
Chemical Genomics Research Group

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
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。

Exploiting methodologies to resolve environmental andresource-related problems using chemical biology
Identification of novel small molecular ligands is essential to understanddiverse biological phenomena and to control the biological systems bychemical methods. This project focuses on the development of usefulmolecular ligands that are expected to contribute to an advance inenvironmental and resource sciences by employing chemical libraries thatconsist of microbial metabolites and/or synthetic compounds. In particular, wesearch into novel active compounds by 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, we construct new
platforms for developing high throughput screening systems. Our goal is to
identify and provide unique molecular ligands that are useful for chemical
biology research that aims to exploit new areas of environmental and resource
sciences.

グループディレクター／Group Director

吉田

稔

農学博士

Minoru YOSHIDA D.Agr.

研究テーマ

主要論文 / Publications
Takase, S. et al.
Mechanism of action of prethioviridamide, ananticancer ribosomally synthesized andpost-translationally modified peptide with apolythioamide structure.
ACS Chem. Biol. 14, 1819-1828 (2019)
Ling, F., Bradshaw, E., Yoshida, M.
Prevention of mitochondrial genomic instability in yeast
by the mitochondrial recombinase Mhr1.
Sci. Rep. 9, 5433 (2019)
Mitsui, E. et al.
Identification of ryuvidine as a KDM5A inhibitor.
Sci. Rep. 9, 9952 (2019)

Research Subjects● バイオ燃料生産への応用を目指した化合物による脂質代謝の制御● Chemical regulation of the lipid metabolism for effective biofuel production

2019年度メンバー / FY2019 Members● 地球温暖化防止を目指した化合物による窒素サイクルの制御● Chemical regulation of the nitrogen cycle for prevention of global warmingGroup Director

Student Trainee● タンパク質メチル化、アセチル化、SUMO化などを介したエピジェネティクスの化学的制御● Chemical regulation of epigenetics such as protein methylation, acetylation, andSUMOylation

Minoru YOSHIDA
Senior Research Scientist● タンパク質間相互作用を標的とした化合物のスクリーニング系開発● Development of screening systems for active compounds that target
protein-protein interactions

Keisuke TOMITA
Fereshteh AZADEH
Yoshiki OCHIAI
Shunichi MIURA
Akifumi SUGANAGA
Kento FUNAKI
Takumi TAKAHASHI
Hiroki MARUO
Rio HASHIMOTO
Miho TAKAHASHI
Runa HAYASE
Wenjuan ZHUJanine KREKEL

Akihisa MATSUYAMA
Ken MATSUMOTO
Feng LING
Yoko YASHIRODA
Research Scientist

研究成果● チオアミド結合を持つユニークなペプチドPrethioviridamideがE1Aがん遺伝子によってトランスフォームされた細胞にアポトーシスを引き起こす作用機序を明らかにした。
● 出芽酵母におけるミトコンドリア相同的組換え酵素Mhr1がミトコンドリアゲノムの欠失を抑制することを発見した。
● 大規模高速スクリーニングの結果、ヒストン脱メチル化酵素KDM5Aの新しい阻害剤としてRyuvidineを発見した。

Prethioviridamide targets mitochondria to induce
the integrated stress response and cell death.
90

Research Results● We elucidated the mechanism by which prethioviridamide, a structurally
unique ribosomally synthesized and post-translationally modified peptide
containing polythioamides, induces apoptosis in E1A oncogene-transformed
cells.
● We found that mitochondrial genomic instability is suppressed by the
mitochondrial recombinase Mhr1 in yeast.
● We discovered Ryuvidine as a novel inhibitor of histone demethylase KDM5A
through high throughput screening.

Tilman SCHNEIDER-POETSCH
Kazuki SASAKI
Shin-ya OKAMOTO
Postdoctoral Researcher

Masaki MATSUOKA
Tomoshige HIRATSUKA
Shin OHSAWA
Jagat CHHIPI SHRESTHAOthersMari AOKITechnical Staff

Touko INABA
Rumi KUROKAWA
Mayumi ARATA
Atsushi HASHIMOTO
Megumi TAKASE

A model for the prevention of mitochondrial DNA(mtDNA) deletion mutagenesis by Mhr1-driven
recombination and mtDNA replication.
91

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
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。
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

Exploring target molecules and mode-of-action of bioactive compounds
through global analysis of chemical genetic interactions
Bioactive molecular ligands with unique physiological effects must havespecific cellular targets. Target identification is critical for elucidating themechanism of action of molecular ligands and for drug discovery. However,drug target identification has been extremely difficult, because the interactions
between molecular ligands and their targets are not uniform. Our team aims todevelop innovative techniques for target identification based on the global
analysis of yeast chemical-genetic and genetic interactions, leading to quick
and accurate elucidation of ligand-target interactions.

ことを目指す。

研究テーマ● 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● 生理活性を有する化合物の作用機序の検証
チームリーダー／Team Leader

チャールズ・ブーン Ph.D.

● 必須遺伝子を標的とする生理活性物質の同定

Charles M. BOONE Ph.D.

主要論文 / Publicationsde Paula e Silva, ACA. et al.
Decyl gallate as a possible inhibitor of N-glycosylation
process in Paracoccidioides lutzii.
Antimicrob. Agents Chemother. 63, e01909-01918(2019)
Zhou FL. et al.
Integrating yeast chemical genomics and mammaliancell pathway analysis.
Acta Pharmacol. Sin. 40, 1245-1255 (2019)

Research Subjects● Global analysis of chemical genetic interactions between molecular ligands andtheir target molecules● Validating the mode of action of bioactive compounds● Identifying bioactive chemical tools and therapeutic leads that target essential
gene pathways

2019年度メンバー / FY2019 Members
Team Leader

Charles M. BOONE
Deputy Team Leader

Yoko YASHIRODA

研究成果

Generation of drug-resistant mutants
92

Research Results● 化合物に対する耐性株を取得することにより化合物の標的を同定するパイプラインを確立した。

● We established a pipeline for identification of mutations that confer
drug-resistance, which often identifies the target gene directly.

● ヒトHAP1細胞を用いたCRISPR-Cas9システムにより、ケミカルゲノミクス解析系を確立した。

● We adapted CRISPR-Cas9 technology to human HAP1 cell line for chemical
genomics.

● 酵母ケミカルゲノミクス法とヒト細胞ケミカルゲノミクス法を組み合わせたロバストな標的同定法を開発した。

● We developed a robust integrated pipeline for target identification using yeast
and human chemical genomics.

Research Scientist

Lien Thi Kim PHAM
Technical Staff

Yumi KAWAMURA
Mami YOSHIMURA
Hiromi KIMURAOthersJunko NODA

Identification of drug targets using yeast chemical
genomics and CRISPR knockout screen
93

分子生命制御研究チーム

Molecular Bioregulation Research Team
植物の生理機能を人工分子で制御します

Regulation of plant physiology with synthetic molecules

食糧生産量の増加は、社会を持続させる上で喫緊の課題であるが、気候変動など

Although increasing global food supply is the critical issue for sustainable

様々な要因がその妨げとなっている。我々の研究チームは、
この課題の解決に化学とsociety, crop yields are growing too slowly to meet the expected food demand.

生物学の両面から挑んでいる。論理的な分子設計や化合物ライブラリーからの探索
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、既存の手法では見つからなかった地球規模の課題に対する解決の糸口を探るとともに、新たな研究分野の開拓を目指している。

We are rather facing many problems such as climate change, which will makeit challenging to produce enough food. Our team aims at solving these issues
by chemical biology approach. We search key genes for stable food production
through forward and reverse chemical genetics. The compounds obtained fromchemical screening will be structurally optimized through chemical synthesis

主要論文 / Publications
Oshima, T. et al.
Cell-based screen identifies a new potent and highly
selective CK2 inhibitor for modulation of circadianrhythms and cancer cell growth.
Sci. Adv. 5, eaau9060 (2019)

and applied to regulate physiological functions of plants. Our goal is to go
beyond the limitation of current plant science and agriculture by combining
synthetic chemistry and plant biology, and to explore new field of sustainable
resource science.

2019年度メンバー / FY2019 Members
Team Leader

Shinya HAGIHARA
Research Scientist

チームリーダー／Team Leader

萩原 伸也

Ph.D.

Shinya HAGIHARA Ph.D.

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

Shuhei KUSANO
Masanori IZUMIPostdoctoral Researcher

Kotaro NISHIYAMA
Visiting Researcher

Sakuya NAKAMURA
Special Postdoctoral Researcher

Yutaro SAITO
Student Trainee

Ryotaro YAMADA
Rika KATO

研究成果● 多様な役割を担う14-3-3タンパク質に対する強力な阻害剤を発見した。

● We discovered a potent inhibitor for 14-3-3 proteins.

● 標的タンパク質の選択的分解を誘導するAID法を植物で実現する仕組みを開発した。

● We developed the modified AID system for the targeted protein degradation inplants.

● サイトカイニンの受容を精密に制御する凸凹ペアを開発した。

Small-molecule inhibitor for 14-3-3 proteins94

Research Results● We developed the bump-and-hole pair of cytokinin perception.

A bump-and-hole pair of cytokinin and its receptor95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、生物のシステム的理解を実現す
る。

研究テーマ

Our team develops software platforms necessary for metabolomic analyses,
network analyses and computer simulations. We also design databases formore efficient identification of metabolites. Our developments will be applied tointegrated analysis of metabolomic and transcriptomic data from collaboratingteams to enable systematic understanding of life.

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 and simulations● メタボロームデータベースの統合● Integration of metabolic databases

主要論文 / Publications
Tsugawa, H. et al.
A cheminformatics approach to characterizemetabolomes in stable-isotope-labeled organisms.
Nat. Methods 16, 295-298 (2019)
Vu, N.T. et al.
Comparative co-expression network analysis extracts
the SlHSP70 gene affecting to shoot elongation of
tomato.
Plant Biotechnol. (Tokyo) 36, 143-153 (2019)
Tada, I. et al.
Creating a Reliable Mass Spectral-Retention Time
Library for All Ion Fragmentation-Based Metabolomics.
Metabolites 9, E251 (2019)

チームリーダー／Team Leader

有田 正規

博士
（理学）

Masanori ARITA D.Sci.

2019年度メンバー / FY2019 Members
研究成果

Research Results● 理研 植物メタボローム・メタデータベースを公開した。

● We released the RIKEN Plant Metabolome Metadatabase (PMM).

● イオンモビリティ情報を代謝物同定に活かすソフトウェアを開発した。

● We developed a software program to utilize ion-mobility data for metabolite
identification.

● リピドミクス用スペクトルライブラリを公開した。

Mass spectrum
Image of MS-DIAL software program
96

Data Science

Team Leader

Masanori ARITA
Research Scientist

Atsushi FUKUSHIMA
Hiroshi TSUGAWA● We released the spectral library for lipidomics study.

Metabolites
RIKEN Plant Metabolome Metadatabase at
http://metabobank.riken.jp97分子構造解析ユニット

Molecular Structure Characterization Unit
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

Developing technologies and platforms forstructure characterization by NMR and MS analyses

当ユニットでは、構造決定に必要な核磁気共鳴(NMR)や質量分析(MS)に関する

We develop new methods and technologies of NMR and MS analyses for

新しい手法と技術開発を行い、ケミカルバイオロジー、
メタボロミクス研究、あるいstructural elucidation and characterization of novel organic compounds that are

は様々な有機合成化学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、構造解析へ応用する。有機化合物の構造解析において重要な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found or synthesized in chemistry and related scientific fields such as chemical
biology, metabolomics research, and several organic synthetic studies. We
provide diverse research support activity for characterization of organic
molecules through maintenance and operation of MS, NMR, and CD facilities
for all RIKEN researchers. Our research supporting activities include training
on open access machines, technical assistance, data acquisition, and spectral

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

data analysis and interpretation. We collaborate with many research groups,

関する様々な応用研究を所内外の共同研究として遂行している。

and continue to improve our capability and methodology for organic molecularcharacterization and structural determination by spectroscopic analysis
together with organic synthesis.

研究テーマ
ユニットリーダー／Unit Leader

越野 広雪

農学博士

Hiroyuki KOSHINO D.Agr.

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

主要論文 / Publications
Tani, H. et al.
Isolation, identification, and synthesis of a new
prenylated cinnamic acid derivative from Brazilian
green propolis and simultaneous quantification of
bioactive components by LC-MS/MS.
J. Agric. Food Chem. 67, 12303-12312 (2019)
Nishigaki, S. et al.
Synthesis of belt- and Möbius-shaped
cycloparaphenylenes by rhodium-catalyzed alkyne
cyclotrimerization.
J. Am. Chem. Soc. 141, 14955-14960 (2019)
Kanoh, N. et al.
An integrated screening system for the selection ofexemplary substrates for natural and engineered
cytochrome P450s.
Sci. Rep. 9, 18023 (2019)● Research supporting activity and collaborative research with NMR and mass
spectrometry● Development and application of new methodologies for determination ofstereochemistry by NMR, CD, and other spectroscopic methods assisted byorganic synthesis

2019年度メンバー / FY2019 Members
Unit Leader

Hiroyuki KOSHINO
Senior Research Scientist

研究成果● ブラジル産プロポリスの生物活性物質の定量分析と新規プレニル化ケイ皮酸誘導体の単離、構造決定及び合成研究を行った。
● ヒトキネシン-14(HSET)過剰発現分裂酵母株の生育回復活性を用いてセイタカアワ
ダチソウより単離されたクレロダン型ジテルペノイドkolavenic acid誘導体の構造解析を行った。
● 糸状菌Periconia macrospinosa KT3863より単離されたエレモフィラン型セスキテ
ルペンperibysins O, P, Q と塩素化された新規mellein誘導体の構造解析を行った。

Structures of clerodane diterpenoids that
restores growth in HSET-overproducing
fission yeast cells
98

Research Results

Shun-ya TAKAHASHI
Takemichi NAKAMURA● We performed isolation, identification, and synthesis of a new prenylated
cinnamic acid derivative from Brazilian green propolis and quantification of
bioactive components.

Senior Technical Scientist● We elucidated structures of clerodane diterpenoids, kolavenic acid analogs, from
Solidago altissima that restored the growth of fission yeast cells exhibiting lethal
kinesin-14 HSET overproduction.

Eiyu IMAI

Takashi NAKAMURA
Technical Staff● We determined structures of new eremophilane sesquiterpenoids peribysins O,
P, and Q, and a new chlorinated melleins from Periconia macrospinosa KT3863.

Structures of cyclopericodiol andnew chlorinated melleins from
Periconia macrospinosa99

生命分子解析ユニット

Biomolecular Characterization Unit

タンパク質の構造を調べて、生命現象の謎にせまります

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、解析方法に関する情報の整備をすることで研究支援を行っている。

To resolve the mystery of biological phenomena,
we examine the protein structure
Our unit provides high quality structural characterization methods to the fieldof biological science, aiming to further understand the mechanism and actionof biological molecules. We manage specialized and technical instruments
including protein chemical analyses, mass spectrometry. Our challenge toresearch, develop and fine-tune novel characterization methods for biologicalmolecules, is an endless yet rewarding process.

主要論文 / Publications
Kato, K. et al.
Structural basis for the adaptation and function ofchlorophyll f in photosystem I.
Nat. Commun. 11, 238 (2020)
Nagao, R. et al.
Structural basis for energy harvesting and dissipation
in a diatom PSII-FCPII supercomplex.
Nat. Plants 5, 890-901 (2019)

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● 生体分子の定量的解析法の開発
ユニットリーダー／Unit Leader

堂前直● RNAの質量分析

Research Subjects● Development and application of analytical methods for structural details on
biological molecules● Development of quantitative analysis of biomolecules

Nakayama, H. et al.
Method for Direct Mass-Spectrometry-Based
Identification of Monomethylated RNA Nucleoside
Positional Isomers and Its Application to the Analysis ofLeishmania rRNA.
Anal Chem. 91, 15634-15643 (2019)● Identification and characterization of RNA by mass spectrometry

博士
（学術）

Naoshi DOHMAE Ph.D.

研究成果

Research Results● 近赤外光に適応できるシアノバクテリアの光化学系I複合体の立体構造解析により、
近赤外光と白色光条件下で、いくつかのサブユニットと色素が置き換わることを明らかにした。

● Three-dimensional structural analysis of the photosystem I complex of
cyanobacterium which is adaptable to far-red light revealed that some subunits
and pigments were replaced under far-red light and white light.

● 珪藻の光化学系II-集光性色素タンパク質（FCP）複合体の立体構造を解析し、多様な
FCPタンパク質と色素が光環境変化への適応に関与することを明らかにした。

● Three-dimensional structural analysis of the diatom photosystem
II-light-harvesting chromoprotein (FCP) complex revealed that various FCP
proteins and pigments were involved in the adaptation to the change of lightenvironment.

● 開発したRNAメチル化異性体同定法によりLeishmaniaリボソームRNAの塩基メチ
ル化部位を明らかにした。

● An MS3-based method for distinguishing methylnucleoside isomers revealed the
methylation profile of Leishmanial ribosomal RNA.

2019年度メンバー / FY2019 Members
Unit Leader

Naoshi DOHMAE
Senior Research Scientist

Hiroshi NAKAYAMA
Senior Technical Scientist

Takehiro SUZUKI
Kowashi WATANABE
Technical Scientist

Miwako ASANUMA
Postdoctoral Researcher

Yuta NOMURA
Technical Staff

Masami KOIKE

Schematic of MS3-based
methylnucleoside isomer identification
on RNA sequences
100

Label-free quantification ofphotosystem I subunit under
far-red and white light usingmass spectrometry101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
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分析を担当している。

研究テーマ

Providing mass spectrometric andmicroscopic platforms for plant science
Mass spectrometric and microscopic analyses are fundamental analyticaltechnology in plant science and sustainable resource science. Our unit
develops and executes the analyses based on mass spectrometry for the
study of plant metabolome and hormonome and on microscopy for theultrastructural observation of the plant cells.

Research Subjects● 質量分析計による植物メタボローム解析● Plant metabolomic analyses by mass spectrometry● 質量分析計による植物ホルモン解析● Plant hormone analyses by mass spectrometry● 植物組織および細胞の顕微鏡解析● Microscopic analyses of plant tissues and cells

主要論文 / Publications
Izumi, Y. et al.
Inter-laboratory comparison of metabolite
measurements for metabolomics data integration.
Metabolites 9, 257 (2019)
Kiba, T., Takebayashi, Y., Kojima, M., Sakakibara, H.
Sugar-induced de novo cytokinin biosynthesis
contributes to Arabidopsis growth under elevated CO2.
Sci. Rep. 9, 7765 (2019)
Toyooka, K., Shinozaki-Narikawa, N.
Efficient fluorescence recovery using antifade reagentsin correlative light and electron microscopy.
Microscopy 68, 417-421 (2019)

ユニットリーダー／Unit Leader

斉藤 和季

薬学博士

Kazuki SAITO Ph.D.

研究成果● メタボロームデータ統合に向けて、代謝産物相対定量データのラボ間比較を行った。
● 光合成由来の糖により根で誘導されるサイトカイニン生合成が、高CO2環境による生長促進の原因の一つであることを明らかにした。
● 光学顕微鏡と透過及び走査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、各試料に対応した新しい試料調製法を開発した。

Research Results

2019年度メンバー / FY2019 Members● We conducted inter-laboratory comparison of metabolite measurements formetabolomics data integration.

Unit Leader● We identified that cytokinin biosynthesis induced by photosynthetic sugars inroots is one of the causes of growth promotion under elevated CO2.

Deputy Unit Leader● We improved correlative light and electron microscopy (CLEM) using lightmicroscopes and electron microscopes, and developed the new applications forsample preparation.

Senior Technical Scientist

Kazuki SAITO
Masami HIRAI
Kiminori TOYOOKA
Research Scientist

Yuji SAWADA
Yasuhiro HIGASHI
Ryo NAKABAYASHITechnical Scientist

Mayuko SATO
Expert Technician

Mikiko KOJIMA
Postdoctoral Researcher

Kinuka OHTAKA
Technical Staff

Makoto KOBAYASHI
Tetsuya MORI
Yumiko TAKEBAYASHI
Muneo SATO
Ryosuke SASAKI
Ayako MIYA
Mayumi WAKAZAKI
Jun INABA
Noriko TAKEDA
Kouji TAKANOHigh CO2-induced cytokinin biosynthesis in root
contributes to shoot growth promotion.
102

CLEM system for transmission electron
microscope and CLEM image
103

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
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用いて生物機能制御

A chemical library is an indispensable tool to promote research on the

研究、医農薬研究を推進する上で、欠くことの出来ない研究ツールである。
当ユニッ

regulation of cell functions and drug-discovery under the strategy of chemical

トは、化合物ライブラ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。

研究テーマ

ユニットリーダー／Unit Leader

長田 裕之

Expanding and using chemical libraries
to accelerate chemical biology researchbiology. To ensure the utilization and application of the chemical library, we
promote research supports for chemical biology and resource science by
providing chemical compounds, their information, and structure-activity
relationship analysis. Moreover, we are enriching the chemical library bycooperating with Chemical Biology Research Group and Natural Product
Biosynthesis Research Unit.

Research Subjects● 化合物ライブラリーの有効活用● 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 relationship analysis and optimizationof chemical structures

主要論文 / Publications
Murashima, A. et al.
Identification of a chemical modulator of
EZH2-mediated silencing by cell-based
high-throughput screening assay.
J. Biochem. 166, 41-50 (2019)
Takase, S. et al.
Mechanism of action of prethioviridamide, ananticancer ribosomally synthesized andpost-translationally modified peptide with apolythioamide structure.
ACS Chem. Biol. 14, 1819-1828 (2019)
Shu, K. et al.
Development of mirror-image screening systems for
XIAP BIR3 domain inhibitors.
Bioconjug Chem. 30, 1395-1404 (2019)

農学博士

Hiroyuki OSADA D.Agr.

研究成果

Research Results

2019年度メンバー / FY2019 Members● 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、NPD13668
が、悪性腫瘍で過剰発現しているEZH2のメチル転移酵素活性を調節する機能があることを明らかにした。

● From chemical library of the RIKEN Natural Product Depository (NPDepo),
NPD13668 was identified as a potential modulator of EZH2 methyltransferase
activity, which was overexpressed in many types of highly malignant cancers.

Unit Leader● 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。

● In the RIKEN Pioneering Project (Chemical Probe), the mission of our unit is toconnect compound depositors to screening groups by preparation,
management, and provision of compounds, we collect the reports of screening
results and forward them to depositors.

Nobumoto WATANABE● 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。

● To ensure utilization and application of chemical library, we provided chemicalcompounds and their information to domestic and international research
institutes.

Hiroyuki OSADA
Senior Scientist
Senior Research Scientist

Yasumitsu KONDOH
Technical Staff

Hiroyuki HIRANO
Yuta IWAI
OthersAkiko YOSHIOKA
Manami MORIHASHI

Achievement of chemical library provision
104

Chemical library of NPDepo in storage105

創薬ケミカルバンク基盤ユニット
Drug Discovery Chemical Bank Unit

適正な化合物管理と提供を通して、創薬研究を支えます

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。

Proper management and provision of chemical compounds
to support research for drug discovery and development
This unit takes over the role of a chemical bank in the RIKEN program for
Drug Discovery and Medical Technology Platforms (DMP); we store
compounds synthesized or purchased in the process of exploration andstructure optimization of drugs and supply them for validation of biologicalactivity, toxicity or safety. In cooperation with the Chemical Resource
Development Research Unit, we also construct and provide a chemical libraryfor drug-discovery screening to the Seed Compounds Exploratory Unit for Drug
Discovery Platform and other researchers. We have constructed the databasefor the management of the chemical library to provide compounds efficiently.

2019年度メンバー / FY2019 Members
Unit Leader

Hiroyuki OSADA
Deputy Unit Leader

Yasumitsu KONDOH
Postdoctoral Researcher

Xiaoying SUN
Technical Staff

Hiroyuki HIRANO
Yuta IWAI
Motoko UCHIDA

研究テーマ
基盤ユニットリーダー／Unit Leader● 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

長田 裕之● 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

農学博士

Hiroyuki OSADA D.Agr.

研究成果

Achievement of chemical library provision
106

Research Subjects

Research Results● 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。

● We provided hit compounds for the re-evaluation of biological activities.

● ヒット化合物の類縁体の購入行い、溶液化して提供した。

● We purchased hit compound analogs and provided their solutions.

● HTS用に提供するNPDepo化合物の溶液濃度を国際標準である10mMで調製した。

● We prepared standard 10mM solution of NPDepo core library compounds for
HTS.

DMP chemical library in storage107

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

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指す。

研究テーマ

Discovering seed and lead compounds by HTS to develop new drugs

The Drug Discovery Seed Compounds Exploratory Unit aims to identify
seed compounds for drug development, which are active on drug target
molecules, through HTS of large compound libraries.

主要論文 / Publications
Mitsui, E. et al.
Identification of ryuvidine as a KDM5A inhibitor.
Sci. Rep. 9, 9952 (2019)

Research Subjects● 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）● High throughput screening (HTS) using in vitro and cell-based assay systems● 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● 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● HTS for compounds that recover yeast phenotypes induced by expression ofhuman genes

Shirai, F. et al.
Discovery of novel spiroindoline derivatives as
selective tankyrase inhibitors.
J. Med. Chem. 62, 3407-3427 (2019)2019年度メンバー / FY2019 Members
Unit Leader

Minoru YOSHIDA

基盤ユニットリーダー／Unit Leader

吉田稔

Deputy Unit Leader

農学博士

Tetsuo ONUKI

Minoru YOSHIDA D.Agr.

Senior Research Scientist

研究成果● 理研 創薬･医療技術基盤プログラムおよび国立研究開発法人日本医療研究開発機
構「次世代がん医療創生研究事業」の合計3テーマにおいて、Split Luciferase技術などを活用した新規アッセイ系を構築し、HTS評価系として確立した。
● 理研 創薬･医療技術基盤プログラム、国立研究開発法人日本医療研究開発機構「次世代がん医療創生研究事業」
および共同研究において、合計9テーマのHTSを実施した。HTSを完了した5テーマのそれぞれにおいて、ターゲット分子に作用する可能性があるヒット化合物を多数同定した。
● 理研 創薬･医療技術基盤プログラムの2テーマにおいて、リード化合物創製を目指して新規合成された化合物のin vitro評価を実施した。

Research Results● We developed new HTS assay systems to screen for active compounds
acting on 3 target molecules in the RIKEN program for the Drug Discovery
and Medical Technology Platforms (DMP), and the Japan Agency for Medical
Research and Development (AMED) Project for Cancer Research andTherapeutic Evolution (P-CREATE), using our Split luciferase technique.
● We carried out 9 kinds of the HTS campaign in the RIKEN DMP, AMED
P-CREATE, and collaboration themes. We identified various hit compounds
for total 5 targets, which are candidates that act on targets.
● We conducted in vitro assays for 2 themes, which aim to evaluate thestructure–activity relationship for lead compounds generation.

Ken MATSUMOTO
Research Scientist

Koushiki MINO
Norio KUDO
Hiroki KOBAYASHI
Akiko IDEI
Senior Visiting Scientist

Kenji OGAWA
Technical Staff

Iku KUWAHARA
Mari AGAWA
Michiru IWASHITA
Haruna NISHIMURA
Satoko MAEDA
Takeshi SONODA
Yui MAZAKI
Akiko NAKATA
Yasue ICHIKAWA
Taeko WAKANA
Toshie KAIZUKA
Keiko MORONAGA
Kaori SATO
Rika KAWAMURA
OthersHiroko ISHIWATAHTS themes carried out in FY 2019,categorized by assay methods
108

109

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

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同定、
２）標的蛋白As a part of the drug discovery efforts at RIKEN, our group’s research is

分解を用いた中分子化合物による創薬研究、
３）
アカデミア研究機関の創薬研究支

focused on 1) small molecule drug discovery, 2) targeted protein degradation,

援、と多岐に渡っている。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分子力場計算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、顧みられない疾患や難治性の癌治療薬などの開発に取り組んでいる。

and 3) chemistry-related general support for the drug discovery efforts of ourcollaborators at various academic and governmental research institutions inJapan. We specialize on programs with novel therapeutic targets or mode ofaction, and strive to quickly develop structure-activity relationships on HTS hits

基盤ユニットリーダー／Unit Leader

小山 裕雄● 低分子創薬と標的蛋白分解を用いた新薬開発

Shirai, F. et al.
Discovery of Novel Spiroindoline Derivatives as
Selective Tankyrase Inhibitors.
J. Med. Chem. 62, 3407-3427 (2019)in a wide range of therapeutic areas including rare diseases, neglecteddiseases, and intractable cancers. While identification of a preclinicalcandidate is the ideal outcome, validation of novel therapeutic targets is also
an important part of our efforts.

研究テーマ

主要論文 / Publications

Research Subjects

Sekimata, K. et al.
Bis-Heteroaryl Pyrazoles: Identification of Orally
Bioavailable Inhibitors of Activin Receptor-LikeKinase-2 (R206H).
Chem. Pharm. Bull. 67, 224-235 (2019)
Saito, S. et al.
Eradication of central nervous system leukemia ofT-cell origin with a brain-permeable LSD1 inhibitor.
Clin. Cancer Res. 25, 1601-1611 (2019)● Small molecule drug discovery and targeted protein degradation

薬学博士

Hiroo KOYAMA Ph.D.

2019年度メンバー / FY2019 Members
研究成果

Research Results● 当研究室で見出された新規化合物を用いた医師主導の個別化された細胞治療による癌免疫療法の開発が臨床試験第一相にて進行中である。

● A newly identified glycolipid ligand is currently in an investigator initiated Phase 1
clinical trial for individualized, cell-based, cancer immunotherapy.

● 当研究室で見出された新規化合物が大腸がん治療をめざした前臨床開発のステージにある。

● A newly identified small molecule is currently in preclinical development for thetreatment of colon cancer.

● 当研究室で見出された新規化合物が進行性骨化成線維異形性症をめざした前臨床開発ステージにある。

● A newly identified small molecule is currently in preclinical development for thetreatment of fibrodysplasia ossificans progressiva.

Unit Leader

Hiroo KOYAMA
Senior Research Scientist

Fumiyuki SHIRAI
Nobuo CHO
Senior Technical Scientist

Junichi KAZAMI
Research Scientist

Katsuhiko SEKIMATA
Yasuko KODA
Hirokazu KUBOTA
Kenichi WASHIZUKA
Hirofumi YAMAMOTO
Technical Scientist

Ko KIKUZATO
Visiting Scientist

Takuya TASHIROTechnical Staff

Rie OSAKI
OthersFumiko KYOTANI
Chieko SHIDA

Activation of NKT by a glycolipid triggers
augmentation of both innate and adaptive immunity.
110

Discovery of an orally efficacious Tankyrase
inhibitor for the treatment of colon cancer
111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 of systems chemical biology
in collaboration with Max Planck Institute in Germany

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生理学研究所（MPI

In collaboration with a group of Max Planck Institute (MPI) of Molecularof Mol. Physiol. ヘルベルト・ワルドマン教授のグループ）と連携して、
システムズケ

Physiology (group of Prof. Herbert Waldmann), Dortmund, Germany, we

ミカルバイオロジー研究を行っている。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。特に連携研究で見出された

perform a chemical biology study. We exchange young researchers from each

Subedi, A. et al.
A novel inhibitor of tumorspheres reveals the activationof the serine biosynthetic pathway upon mitochondrial
inhibition.
FEBS Lett. 593, 763-776 (2019)other for tight and continuous collaboration.

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

Kwong, M.M.Y. et al.
Comparison of microplate- and bottle-based methods
to age yeast for chronological life span assays.
J. Microbiol. Methods 167, 105743 (2019)

Research Subjects● 生理活性物質の細胞内標的同定● Target identification of bioactive compounds● 動物細胞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 animal cells and analyses of theirmechanisms of action● 新規分子標的の開拓とそれらの機能解析研究

主要論文 / Publications● Mining and functional analyses of molecular targets

Suvarna, K. et al.
Identification of target protein for bio-active small
molecule using photo-cross linked beads and
MALDI-TOF mass spectrometry.
Bio-protocol 10, e3517 (2020)

グループディレクター／Group Director

長田 裕之

農学博士

Hiroyuki OSADA D.Agr.

研究成果

Activation of serine biosynthetic pathway
upon mitochondrial inhibition
112

Research Results

2019年度メンバー / FY2019 Members● 新規がん幹細胞阻害物質の解析からミトコンドリアの障害がセリン合成経路を活性化することを明らかにした。

● We found that a novel inhibitor of tumorspheres activates serine biosynthetic
pathway upon mitochondrial inhibition.

Group Director● 出芽酵母の時系列の寿命をマイクロプレートを利用して簡便に測定する方法を開発した。

● We have developed a microplate-based method to analyze the chronological life
span of yeast, Saccharomyces cerevisiae.

Senior Research Scientist● がん細 胞で誘 起される細 胞 遊 走を阻 害する物 質の標 的を光 架 橋 法ビーズと
MALDI-TOF質量分析によって明らかにした。

● We have identified a target protein of a small molecule that inhibits cancer cellaccelerated migration using photo-cross linked beads and MALDI-TOF mass
spectrometry.

Hiroyuki OSADA
Makoto MUROIMicroplate based chronological life span assay of yeast
113バイオプローブ応用研究ユニット
Bioprobe Application Research Unit

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

Identification of small molecules with effects on cell growthin collaboration with Max Planck Institute in Germany

マックスプランク分子生理学研究所（MPI of Mol. Physiol. ヘルベルト・ワルドマ,QFROODERUDWLRQZLWKDJURXSRI0D[3ODQFN,QVWLWXWH 03, RI0ROHFXODU

ン教授のグループ）と連携し、細胞増殖の基本的な仕組みである細胞周期制御機構

3K\VLRORJ\ WKHJURXSRI3URI+HUEHUW:DOGPDQQ ZHVWXG\WKHFHOOF\FOHをケミカルバイオロ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FRQWUROWKURXJKWKHLGHQWLILFDWLRQRIVPDOOPROHFXOHLQKLELWRUVRIWKHSURWHLQVWKDWKDYHDQLPSRUWDQWUROHIRUWKHSURJUHVVLRQRIFHOOGLYLVLRQ:HSURSRVHWKH
FROODERUDWLRQRIWKHVHWZRJURXSVE\WDNLQJWKHPHULWVRIERWKGLIIHUHQWDSSURDFKHVE\IUHTXHQWO\H[FKDQJLQJPDWHULDOVWHFKQRORJLHVDQGLQIRUPDWLRQ
03,WKH03,JURXSZLOOVFUHHQIRUFRPSRXQGVWKDWDUUHVWFHOOGLYLVLRQZLWKLQWHUHVWLQJSKHQRW\SHV7KHQZHZLOODQDO\]HWKHPHFKDQLVPRIDFWLRQRIWKH

の役割を明らかにす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

FRPSRXQGVE\LGHQWLI\LQJWKHWDUJHWSURWHLQVRIWKHFRPSRXQGV2SSRVLWHO\WKH

渡邉 信元

理学博士

Nobumoto WATANABE D.Sci.

研究テーマ● 細胞増殖に影響を与える小分子化合物の探索と解析● バイオプローブの標的分子同定● 新たな分子標的開拓とそれらの阻害剤探索系開発研究<DQJ1et al
68020RGLILFDWLRQE\3,$60RGXODWHV$QGURJHQ
5HFHSWRU&HOOXODU'LVWULEXWLRQDQG6WDELOLW\Cell Commun. Signal17 03,JURXSZLOOSURYLGHWKHLUFRPSRXQGVIRUWKHVFUHHQLQJE\WKHKLJKWKURXJKSXWV\VWHPRIXV7KHLVRODWHGLQWHUHVWLQJFRPSRXQGVZLOOEHGHHSO\DQDO\]HGE\WKH03,FHOOELRORJ\JURXS

ユニットリーダー／Unit Leader)|UVWHU7et al6XOIRQ\OS\ULPLGLQHVWDUJHWWKHNLQHVLQ+6(7YLDF\VWHLQHDON\ODWLRQ
Eur. J. Med. Chem2019 

)RUH[DPSOHDIWHUVHQGLQJFRPSRXQGVRI5,.(113'HSRFKHPLFDOOLEUDU\WR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、その因子る疾病の分子標的治療薬に応用することが可能である。

主要論文 / Publications

6XYDUQD.et al
0HDVXUHPHQWRI$73DVHDFWLYLW\RIYDORVLQFRQWDLQLQJSURWHLQS
Bio-protocol 10H Research Subjects● Screening for small molecules with effects on cell growth and analyses of theirmechanism of action● ,GHQWL¿FDWLRQRIPROHFXODUWDUJHWVRIELRSUREHV● 0LQLQJRIQRYHOPROHFXODUWDUJHWVDQGGHYHORSPHQWVRIWKHLUOLJDQGLVRODWLRQ
system2019年度メンバー / FY2019 Members
Unit Leader

1REXPRWR:$7$1$%(
Senior Research Scientist

0DNRWR.$:$7$1,
Research Scientist

研究成果

6XOIRQ\OS\ULPLGLQHVZHUHLGHQWLILHGWRLQKLELWWKHHQ]\PDWLFDFWLYLW\RIWKHNLQHVLQ+6(7E\FRYDOHQWO\WDUJHWLQJF\VWHLQHUHVLGXHV
114

Research Results

7DWVXUR.$:$085$
Technical Staff● 2-スルフォニルピリミジン類がキネシンタンパク質HSETに共有結合して活性を阻害し、有糸分裂の多極異常を引き起こすことを明らかにした。

● :HIRXQGWKDWVXOIRQ\OS\ULPLGLQHVLQKLELWWKHHQ]\PDWLFDFWLYLW\RIWKHNLQHVLQ+6(7E\FRYDOHQWO\ELQGLQJDQGLQGXFHPXOWLSRODUPLWRVHV(PLNR6$1$'$● 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。

● :HIRXQGDVPDOOPROHFXOHPRGXODWRURIKHWHURWULPHULF*LSURWHLQE\LQWHJUDWHG
SKHQRW\SLFSURILOLQJDQGFKHPLFDOSURWHRPLFVZiyu LIU
Xintong LIU● valosin-containing protein/p97のATPase活性測定法を確立し、小分子化合物の活性への影響を解析した。

● :HHVWDEOLVKHGWKHPHWKRGVWRPHDVXUHWKH$73DVHDFWLYLW\RIYDORVLQFRQWDLQLQJSURWHLQSDQGH[DPLQHGWKHHIIHFWVRIVPDOOPROHFXOHVRQLW

International Program Associate

Others-XQNR.2%$<$6+,$VPDOOPROHFXOHPRGXODWRURIKHWHURWULPHULF
*LSURWHLQZDVGLVFRYHUHGE\LQWHJUDWHG
SKHQRW\SLFSURILOLQJDQGFKHPLFDOSURWHRPLFV
115

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 and promotion of chemical biology study

当ユニットは、韓国生命工学研究院（KRIBB）の抗がん物質研究団（研究団長・Jong Seog Ahn）と連携し、微生物由来の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。互いの研究員を交換（長期滞在）
す
ることにより、人的ネットワークの形成も促進する。

Our unit is collaborating with Anticancer Agent Research Center of KRIBB
directed by Dr. Jong Seog Ahn on the integrative research of bioactive
compounds derived from microorganisms. The goal of this joint team is thediscovery of drug candidate compounds through the chemical biology researchfrom the chemical studies such as screening, isolation and structure
determination to the biological studies such as biosynthesis, evaluation of
biological activity, and the understanding of the mechanism of action.

主要論文 / Publications
Kim, J.W. et al.
Aromatic butenolides produced by a soil ascomycete
Auxarthron sp. KCB15F070 derived from a volcanicisland.
Tetrahedron Lett. 60, 151227 (2019)

Exchange and long-term stay of researchers will promote the formation of ahuman network.

2019年度メンバー / FY2019 Members
Unit Leader

研究テーマ

Research Subjects

ユニットリーダー／Unit Leader● 生物活性物質の作用標的同定● Target identification of bioactive compounds

高橋 俊二● 微生物由来の新規生物活性物質の探索● Screening and isolation of novel bioactive microbial products● 微生物二次代謝産物の生合成機構の解明● Understanding of biosynthetic mechanism of microbial secondary metabolites

博士
（理学）

Shunji TAKAHASHI D.Sci.

研究成果

116

Gotjawaside

Research Scientist

Naoki KATO
Toshihiko NOGAWA

Research Results● Auxarthron sp.KCB15F070により生産されるゴトジャワサイドとゴトジャワライドを同定した。

Structure of gotjawaside and gotjawalide

Shunji TAKAHASHI● We identified two new compounds gotjawaside and gotjawalide from
Auxarthron sp. KCB15F070.

Gotjawalide117

2020年度 組織図 FY 2020 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

白須 賢 / Ken SHIRASU

篠崎 一雄 / Kazuo SHINOZAKI

近藤 昭彦 / Akihiko KONDO
侯 召民 / Zhaomin HOU

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。本研究センターの重要なミッションは、気候変動の解決や化

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

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
適応制御研究ユニット / Dormancy and Adaptation Research Unit
ストレス適応研究ユニット / Stress Adaptation Research Unit
環境応答研究ユニット / Environmental Response Research Unit

2020年4月1日付けで、環境資源科学研究センターのセンター長に就任しました。本センターは、2013年の設立以来、篠崎一雄前センター長のリーダーシップの元で、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吉田 稔 / Minoru YOSHIDA

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

「環境資源科学」
分野の確立を目指して

沼田 圭司 / Keiji NUMATA
阿部 英喜 / Hideki ABE
近藤 昭彦 / Akihiko KONDO
萩原 伸也 / Shinya HAGIHARA
瀬尾 光範 / Mitsunori SEO

石資源からの脱却など持続的な発展と地球規模の課題に貢献する「課題解決型」の研究開発を進める事です。
そのために、2018年〜2025年の第4期中長期目標・計画期間中は、国連で採択された「持続可能な開発目標（SDGs）」
を重要な指標として、5つのフラッグシッププロジェクトを掲げて研究開発を推進しています。
今後は、これらのプロジェクトを着実に推進し計画を進めると共に、
フラッグシップ間を繋いで異分野間の垣根のない
真の意味での「環境資源科学」分野を確立して参ります。

センター長斉藤 和季（2020年4月より）

Towards establishment of a unified field“Sustainable Resource Science”
On April 1, 2020, I was appointed to be the director of RIKEN Center for Sustainable
Resource Science (CSRS). Since its establishment in 2013, this research center has played aleading role in realizing a sustainable society through the fusion of different fields of plantscience, chemical biology and catalytic chemistry under
the leadership of former director Dr. Kazuo Shinozaki.
An important mission of this research center is topromote "problem-solving" research anddevelopment that contributes to sustainable
development and addresses global issues,
such as resolving climate change andbreaking away from fossil resource use.
To this end, during the Fourth Mid- toLong-term Plan (2018 to 2025), we
established five flagship projects, using
the Sustainable Development Goals(SDGs) adopted by the United Nations as

ラム−ソン・ファン・チャン / Lam-Son Phan TRAN

important benchmarks. Going forward, it

申 怜 / Ryoung SHIN

is important not only to steadily promote

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

these projects by carrying out theirresearch plans, but also to establish a
unified field “Sustainable Resource

創薬・医療技術基盤連携部門 / Drug Discovery Platforms Cooperation Division

吉田 稔 / Minoru YOSHIDA

Science” that truly connects the flagships

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

and without barriers between different

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

fields.

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

Kazuki SAITO
Director, CSRS (from April 2020)

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 Unit118

長田 裕之 / Hiroyuki OSADA
渡邉 信元 / Nobumoto WATANABE
119