RIKEN Center for Sustainable Resource Science Annual Report 2021

Contributing to a sustainable society

RIKEN CSRS

Annual Report 2021

Arabidopsis: P47

WIND1-SRDX: P48

Wheat mesophyll cells: P52

h t t p s : / / w w w. c s r s. r i ke n . j p

Crystal structures: P69

Oxygen evolution: P78

CRIPPS: P42

1,2-Bis-perfluoroalkylation: P73

理化学研究所

環境資源科学研究センター

RIKEN Center for Sustainable Resource Science〒230-0045

神奈川県横浜市鶴見区末広町 1 丁目7番 22号

1-7- 22 Suehiro-cho, Tsurumi-ku, Yokohama, Kanagawa 230-0045 Japan
Email : csrs@riken.jp

Copyright © RIKEN. Printed in JapanRIKEN 2022-031

Synthetic auxin: P90

目次 Contents
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

座談会 ー 新フラッグシッププロジェクト ー ・
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・4

代謝システム研究チーム ・
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・ 62

Round-table talk on the new flagship project

Metabolic Systems Research Teamセンター紹介／研究体制 ・
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環境代謝分析研究チーム ・
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・ 64

About CSRS / Research Structure

Environmental Metabolic Analysis Research Team

フラッグシッププロジェクト／部門

植物脂質研究チーム・
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Flagship Projects / Divisions

Plant Lipid Research Team学、
バイオマス工学の異分野融合によって持続的な社会の実現に向け、先導的な役割を果たして革新的植物バイオ・
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天然物生合成研究ユニット ・
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きました。

Innovative Plant Biotechnology

Natural Product Biosynthesis Research Unit

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

先進触媒機能エンジニアリング / Innovative Catalysts
先進機能触媒研究グループ ・
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先進触媒機能エンジニアリング・
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Advanced Catalysis Research Group

Innovative Catalysts

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

触媒・融合研究グループ ・
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新機能性ポリマー ・
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Catalysis and Integrated Research Group

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」
を推進しています。
さら

Leading-edge Polymers

機能有機合成化学研究チーム ・
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先端技術プラットフォーム ・
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Advanced Organic Synthesis Research Team

Advanced Research and Technology Platforms

グリーンナノ触媒研究チーム・
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創薬・医療技術基盤連携部門 ・
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Green Nanocatalysis Research Team

Drug Discovery Platforms Cooperation Division

生体機能触媒研究チーム ・
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理研 - マックスプランク連携研究部門 ・
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Biofunctional Catalyst Research TeamRIKEN-Max Planck Joint Research Division for Systems Chemical Biology

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

Bioplastic Research Team

産業連携／理研所内連携 ・
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バイオ高分子研究チーム ・
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Industrial / RIKEN Internal Collaborations

Biomacromolecules Research TeamCSRS大学院生教育プログラム／ダイバーシティ推進の取り組み ・・・ 27

先端技術プラットフォーム / Advanced Research and Technology Platforms
ケミカルゲノミクス研究グループ ・
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持続可能な開発目標（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、
環境問題や食料問題の解決に資する新しい研究分野となる「環境資源科学」の確立を目指して、に2022年度より新規プロジェクトとなる「共生・環境ソリューションズ」
を開始します。
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。
センター長

斉藤 和季

CSRS Graduate Student Training Program / Activities for Diversity

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

プレスリリース・
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Press Releases

受賞・
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Awardsセミナー ・
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CSRS Seminars

ニュース＆イベント・
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News & Events

CSRS タスクフォース・
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CSRS Task force

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

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 Group

機能開発研究グループ ・
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・ 42

Since its establishment in 2013, RIKEN Center for Sustainable Resource Science (CSRS)
is a leader in creating a sustainable society through transdisciplinary integration of plantscience, chemical biology, catalytic chemistry, and biomass engineering.
Using the Sustainable Development Goals (SDGs) and the Paris Agreement on achieving

Gene Discovery Research Group

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

植物ゲノム発現研究チーム ・
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・ 46
Plant Genomic Network Research Teamzero greenhouse gas emissions as guidelines, we are promoting five flagship projects;

細胞機能研究チーム・
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・ 48

“Innovative Plant Biotechnology”, “Metabolic Genome Engineering”, “Innovative Catalysts”,

Cell Function Research Team

“Leading-edge Polymers”, and “Advanced Research and Technology Platforms”. In addition,a new project "Integrative Symbiological Solutions" started in FY2022.
We aim to establish the new research field of “sustainable resource science” that will

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

バイオ生産情報研究チーム ・
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Chemical Genomics Research Group

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

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

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

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

分子構造解析ユニット ・
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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

国際連携
理研 - マックスプランク連携研究部門 /RIKEN-Max Planck Joint Research Division for Systems Chemical Biology
バイオプローブ研究グループ ・
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・ 108

Bioproductivity Informatics Research Team

Bioprobe Research Group

contribute to solving environmental problems and food-related issues. Our ultimate goal is to

適応制御研究ユニット ・
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バイオプローブ応用研究ユニット・
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create a future world in which people can continue to live healthy and prosperous lives by

Dormancy and Adaptation Research Unit

Bioprobe Application Research Unit

環境応答研究ユニット ・
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理研 -KRIBB 連携研究ユニット ・
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carrying out “problem-solving” research and contributing to a sustainable society based on theconcept of developing manufacturing methods with reduced environmental impact.
Kazuki SAITO
Director, CSRS

Environmental Response Research Unit

代謝ゲノムエンジニアリング / Metabolic Genome Engineering
細胞生産研究チーム・
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Cell Factory Research Team

統合メタボロミクス研究グループ ・
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Metabolomics Research GroupRIKEN-KRIBB Joint Research Unit

2022 年度 組織図・
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FY2022 Organization

SDGs への貢献に向けた研究活動に関する寄附金について ・
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Donation to support RIKEN CSRS activities for SDGs

座談会 ー 新フラッグシッププロジェクト ーRound-table talk on the new flagship project
斉藤 2022年度4月から、環境資源科学研究センター（以下CSRS）の新たなフラッグシッププロジェクト「共生・環境ソ
リューションズ」
がスタートします。本日の座談会はその立ち上げの経緯や概要、研究計画、展望などをテーマにしたいと思います。
まずはこのプロジェクトに先立ち、2017〜2021年度で展開した理研の横断型プロジェクトiSYM（Integrated Symbiology：
共生生物学）をめぐって、共生・環境ソリューションズのプロジェ
クトリーダーをお願いしている白須副センター長からお話しいただけますでしょうか。

横断型プロジェクト iSYMの意義
白須 iSYMプロジェクトは「環境と農業の共生学」「人間と動物
の共生学」「ネクスト・ジェネレーション・テクノロジー」の３つの柱で活動してきました。
これまで私たちCSRSは環境と農業の共生学に深くかかわってきまして、理研には腸内細菌や皮膚微生物叢（マイクロバイオーム）など、人間と生物の共生にかかわる研究者も多数いますので、その方たちと一緒に研究を進めようということで始まりました。
「環境と農業」
では、窒素固定をして大気中の窒素を肥料にすることができる微生物、地層の栄養物を植物に与えることができるカビやリン酸などの地層物などをターゲットにして研究が進展しました。土壌中や根のまわりにいる微生物は、腸内細菌に比べて非常に多様性が高く、ある意味ではとてもチャレンジングな分
野でした。
「人間と動物」
では、人間はもとより動物や家畜類の腸内細菌を研究テーマとしました。実は昆虫などでも腸内細菌を殺してしまうと、その昆虫は死んでしまうぐらい腸内細菌は重要な菌です。
プロバイオティクスヨーグルトをご存知かと思いますが、それらのメーカー企業なども大きくかかわっていまして、微生物叢の研
究は産業に対してもインパクトを与えたと思っています。
「ネクスト・ジェネレーション・テクノロジー」
は理研が特に力を入れていまして、人間の腸内細菌をすべて解析するメタゲノム・プ
ロジェクトをけん引するシークエンス技術や、微生物を単離する
技術、それを可視化する技術などを複合して、異なる宿主の共生微生物研究が進みました。
これまでになかった新たな領域を切り拓いたと思っています。
つまり、今までは、単離できない絶対寄生になっている微生物群は、生物界のダークマター（暗黒物質）というか、その存在が明らかではなかったんですね。
それが微生物叢としてゲノムをシークエンスすると、そこにいることが初めてわかる。見えなかったものが見えてくる。
これはiSYMプロジェク
トの意義のひとつと言えます。新たにスタートする共生・環境ソ
リューションズは、
この分野をある意味で尖らせて、さらに研究を進めたいと考えています。
斉藤 単離しては生きていけないけれど、生物としては存在している。
このことは種の定義に根源的な問いを投げかける可能性もあります。
04

共生・環境ソリューションズの設立経緯
斉藤 続いて私から共生・環境ソリューションズの立ち上げの経緯についてお話ししたいと思います。
このフラッグシッププロジェ
クトをスタートするうえでは、外的な要因と内的な要因があります。
外的な要因の一つとして、iSYMプロジェクトの終了による横断プロジェクトの見直しがあります。今後は中長期計画目標の達成に向けて、各センターでさらなる研究推進が期待されており、横断プロジェクトで確立できた連携ネットワークや研究基盤、研究環境、白須さんがお話しされた高速の大量シークエンスの技術などを積極的に活用し維持していこうという考えです。
もう一つは、2019年度の独立行政法人評価における審議会・部会からのご意見です。私たちのセンターに対して「環境資源科学研究として、植物学と化学からアプローチするセンターの重要性はSDGsの観点からもより高くなっていると考える。
テーマの重要性も少しずつ変わっている可能性もあるので、具体的な研究
テーマの見直しを適当な時期にすることも意味があるのではな
いか」とのコメントが寄せられ、これを尊重していきたいと考えています。
内的な要因としては、iSYMに代表される現在の5つのフラッ
グシッププロジェクトの枠内に収まらない、横断的な新しい研究
分野や技術がセンター内で展開してきたということですね。特に植物／微生物の共生とか、植物／植物や微生物／微生物の相互作用、もっと広くいうと、生物と環境との相互作用、単離されていない生物同士の相互作用、環境での相互作用についての研究分野が進展してきました。
そこではセンターのメンバーが重要な役割を果たしていて、今日、出席していただいている白須副セン
ター長、林チームリーダー、菊地チームリーダー、高橋ユニット
リーダーが主要な推進者です。既存のフラッグシッププロジェク
トを橋渡しするプロジェクトを立ち上げるには、
ちょうど良い時期に来ているのではないでしょうか。
アドバイザリー・カウンシル
からも、橋渡しプロジェクトの期待が寄せられています。
こうした外的な要因、内的な要因から、
まさに時宜にかなって、非常にスムーズに共生・環境ソリューションズを立ち上げることになりました。
では、順番に個別の研究計画、展望などをお話しいただけますか。

研究計画
白須 私の研究グループでは、今まで植物に付く病原体に着目し、それに対する植物の免疫システムの研究に取り組んできました。
そこでわかってきたのは、植物の根や葉には非常に多くの微生物が存在し、共生しているということ。
もちろん、これは昔から知られていましたが、微生物の種類が膨大で単離するのも難しく、研究は非常に難しかった。
それが微生物叢研究が進み、どのような微生物がいるかがわかってきました。
そして植物は光合成で得た糖や炭素源を自分のまわりで飼っている微生物に供給し、
自CSRSセンター長
斉藤 和季

CSRS副センター長（プロジェクトリーダー）
白須 賢

チームリーダー（副プロジェクトリーダー）
林 誠

分の体を防御するための抗生物質のような多様な化合物をつくらせていることも明らかになってきました。
自分の身を他の生命体を使って守っているのです。
では、
それらはどのような化合物なのか、微生物は植物とどのようなコミュニケーションをとっているのか。微生物同士もそれぞれ闘い合って一番おいしい糖を取ろうとするわけで、それがどうやって叢をつくり、安定化して植物と共存しているのか。実に興味深いですね。新しい化合物や遺伝子がどんどん明らかになっていくでしょうし、
これから非常に発展していく分野といえます。微生物／病原体／宿主の植物の大きな相互作用のなかで見えてくるものを深掘りして研究していきたいと思っています。
林 私の研究チームでは、土壌中のリンや水分を吸収して植物に供給する菌根菌、大気中の窒素を固定して植物に供給する根粒菌の研究をしていますが、土壌中の無数の微生物の中から、それらの菌がどうやって植物と共生関係を築いたのか、進化過程の面にも非常に興味があります。植物の根のまわりのニッチ（生
態的地位）の中で微生物叢がどのようなダイナミクスで動いているのかは、まだこれからの研究課題です。微生物叢の全体像はなかなかとらえにくく、土の中なので観察しにくいという壁を乗り越えなければなりません。
また、植物と微生物との共生関係は一様ではありません。
たとえば、コケ植物から被子植物まで、陸上植物の8割以上が菌根菌と共生することが知られていますが、アブラナやホウレンソウは共生しません。
つまり共生微生物を介した栄養獲得において、菌根菌に依存しなくなった戦略が重要になってきて、これは応用につなげられると考えています。
さらに、根粒菌と共生する「窒素固定クレード」と呼ばれるマメ科を含む植物群が、どのような経緯
で共生を確立するようになったのかを明らかにできれば、イネなどの主要穀物にも応用して、いわゆる窒素肥料要らずの農業が実現可能になるでしょう。
もう一つの学術的な興味は、根粒菌をオルガネラ
（細胞内小
器官）
としてとらえられないかという点です。古くから細胞内共生説があり、動物であればミトコンドリア、植物であればミトコンド
リアに加えて葉緑体を細胞に取り込み、
オルガネラとして進化させて、非常に強力な形質を獲得したとされています。根粒菌は今、その過程にあるかもしれなくて、第3のオルガネラとして機能する
可能性についてもチャレンジングな研究ができると思います。
斉藤 根粒菌がちょうど進化の只中にいるかもしれないというのは、非常に刺激的なご意見です。
オルガネラになっていくとしたら、どのようプロセスをとるとお考えですか。
林 たとえば、
アブラムシに絶対共生し、単独では生きていけないブフネラという共生菌がいます。
その全ゲノムを解析したところ、生存に必要な遺伝子の多くが欠けていて、宿主の方がその機能を補っていることがわかりました。実はミトコンドリアや葉緑体もチームリーダー（副プロジェクトリーダー）
菊地 淳

ユニットリーダー
高橋 俊二

同様で、構成されるタンパク質のかなりの部分が宿主の細胞核にコードされていて、それらが送り込まれているわけです。根粒菌はまだ自生できる状態ですが、依存度が高まると、そのうち宿主がコントロールして増殖しないようにする段階があって、さらには根粒菌の必須遺伝子の一部を宿主が取り込んでいく可能性があります。
これまでもオルガネラや絶対共生菌の進化でも見られたので、同様のパターンをとるのではないでしょうか。
すべての根粒菌ではないのですが、たとえばエンドウやアルファルファに共生する根粒菌は、細胞内に共生が始まると、宿主の方がある
ペプチドを送り込んで、
もうこれ以上は増殖しないようにコント
ロールしていることが知られています。徐々に宿主が縛っていくプロセスを経て、オルガネラ化していくのではと考えます。
このプ
ロセスは、今ある根粒菌の研究をしているだけではわかりません
が、オルガネラの成り立ちや絶対共生菌のメカニズム、その進化の過程が明らかになってくると、根粒菌もオルガネラ化できるのではないかという展望も見えてきます。
斉藤 非常に興味深い展望ですね。
では、続いて菊地さん、お願いします。
菊地 「人」という漢字は互いに寄り添うことを表していると言われますが、同様に微生物同士や植物と微生物、動物と微生物は寄り添って共生しないと、この環境で生きていくことはできません。
それらをとらえる全体論を突き詰めたいとの思いは昔からありました。
オミックス研究は、複合的な核酸やタンパク質、代謝物などの高次の分子情報を全体論的にとらえようとする学問です。
これに携わるようになってから、今度は研究のアプローチをいろいろ新しくしていく必要があるということにも気づきました。
私が研究を進めてきた腸内細菌や土壌あるいは海水の中の複合微生物は、その全体の機能を発揮する際には、周囲の環境要因が非常に重要なファクターになってきます。
これから挑戦しがいのあるのは、
まさにその環境要因との複雑な因果関係を明
らかにしつつ、その因果関係の情報をもとに環境を積極的に改善したり、評価したりという方向に向かうことだと考えます。私は
特に水圏環境に興味を持っていまして、肥料とか排水から沿岸に流れついた窒素やリンなどは、微生物が脱窒したり浄化していきます。
その微生物を育むのは、温度や潮流などさまざま環境要因です。
その因果関係をうまく数理学的に突きとめていって、恒常的に、いわゆる健康的なローカル環境、あるいは地球環境に貢献できたらよいなと思っています。
高橋 私は放線菌などの微生物が生産する二次代謝産物の研究に長くかかわっています。微生物はペニシリン発見のきっかけになって以来、人々の健康の増進に重要な役割を果たしてきました。現在ではこうした微生物のゲノム解析が進み、一つの菌株には30〜40以上の二次代謝生合成の遺伝子クラスターが存在することがわかっています。土壌中に存在している無数の微生物
05

のゲノム情報を明らかにして、有用遺伝子を化合物資源へと変換
していくことが、非常に重要になってきます。
ただし、多くの遺伝
子クラスターがあっても、そこでつくられる代謝産物はごく少な
く、
せいぜい２〜３個といったところです。
これらは土壌中の微生
物との相互作用、土壌中の金属因子など、さまざまなファクター
によって誘導されてきますので、その機構を知ることによって、わ
れわれが未だ目にしていない新しい化合物をつくりだして、利活用できるようになるのではと思っています。その際には、研究環
境の条件をどう設定するかが課題になりますが、できる限り自然界と同様な条件を模倣するのが肝要です。
いろいろなものがケミカルシグナルとなって、微生物との代謝産物が制御されています。
これらを一つひとつ解析することによって、生物農薬の創出につながるような成果が上がってくるのではないでしょうか。
斉藤 共生微生物の二次代謝生合成の遺伝子クラスターのほとんどは、眠った状態でいるということですね。植物からのシグナルによってそれらが活性化され、新たな化合物の生産が考えられるとなれば、新たな展望が開けますね。
これまでは、
たとえばある植物の代謝産物を解析したり、それをつくっているゲノムの遺伝子を特定するときには、情報の混乱を避けるために、
なるべく微生物が混入していない植物を使うのが王道だったわけです。単離した生物で研究する今までの方法論を克服して、新たなフェーズに向かうのが、
このフラッグシッププロジェクトであると思いました。
植物についても最近、
遺伝子クラスターがいくつか発見され、まだ機能が不明なものもあります。微生物で得られた知見がゲノムサ
イズが大きい植物にも今後、適用できるかもしれません。
白須 今、
いわゆる微生物で、遺伝学的に操作できるものは本当に限られています。
いわゆるモデル微生物を活用して、みなさん研
究に取り組んでらっしゃった。
ところが自然界にはものすごい種類の菌が存在するわけで、
まだまだブラックボックスです。
ゲノムから見ると二次代謝産物をつくっているはずなのに、単離してしまうと表現型が見えてこない。
これからはやはり叢の中で、ある特定の菌を操作して、
実際の自然環境下でどのような表現型を出すのかを見ていくというのが、面白い研究になると思います。
高橋 私も同感です。
それと同時に、放線菌なり土壌微生物がつくる二次代謝産物が、植物の生育を促進したり種子の発芽を抑制したりといった逆のシグナルとなりうる点も見ていくことも必要かなと思います。
斉藤 そうですね。植物の生産性の向上とか環境耐性の付与とか、応用面でも重要になってきます。

今後の展望
林 現在では、
メカニズムは不明なものの植物の成長に影響する物質を供給する微生物、
オーキシンのような植物ホルモンをつくって植物の成長を促す微生物、あるいは植物が認識して応答しているのではないかとされる細菌同士のコミュニケーションに使われるホモセリンラクトンなどが知られています。今後も土壌微生物との相互作用で生まれるもの、相互作用の会話で使われているもの、植物が分泌するものなど、さまざまな物質が見つかってくるとは思いますが、先ほど菊地さんがおっしゃった全体論的な、それらを包括的にとらえる理論的なアプローチがなかなか難しい。
生物がかかわっている複雑系や生態学的な視点、
新しい概念
06

や方法論が求められます。一方で、個々の微生物の特性につなげるには、
やはり単離して1細胞で読む（シングルセルゲノミクス）
ことも非常に重要になってくると思います。
斉藤 要素に落としたときに、全体がどこまで見えるのかということですね。
オミックス解析はかなり進展しましたが、生態という大きなエコシステムの中で、ゲノム科学をどうやって進めていくの
かは大きな課題であるとともに、展望と期待がもてるところだと思います。理研の中でも菊地さんは先頭に立ってこの課題に取り組んでらっしゃいますが、どのような展望をお持ちですか。
菊地 私は人工知能ブームがアメリカの西海岸で起き始めた頃
から、全体論に関心をもってきました。
この分野は複雑系やカオ
ス理論、
1/fゆらぎなど、
数理科学者が先行して切り拓いてこられたので、まずはそのアプローチを参考にする必要があるだろうと思います。
人間は結局、
スーパーコンピュータのように脳内の全要
素を動かせるわけではなく、思考回路の中で印象に残った重要なものを選んで認識しています。共生や環境においては、
そういうとらえ方が重要ではないかと、私なりに意識しています。
それらの一つを機械で抽出したり、相関関係だけでなく因果推論によって因果関係を抽出していく。因果関係がわかれば、それをもとに環境を正しい方向に戻していくというように、共生・環境ソリューショ
ンズの「ソリューションズ」の方に貢献できるのではないかと考え
ています。
また、
もう一方の
「環境」
を扱う環境科学は非常に広い分野なので、個別の領域の研究をベースに、融合された強みを活かしていけるとよいと思います。
私たちのセンターには、
生物、
化学、
情報
科学などいろいろな人材がいますから、
プロジェクトを横断することで、そこから新しい環境科学へと発展させていきたいですね。
林 その点では「環境」
をどうやって実験レベルで再現できるかということが、技術的にも方法論的にも重要になってきます。最近、植物科学では一定の温度、一定の日照ではなく、一日の変化をどのように実験に取り込むかが課題になっています。同様に複雑な微生物叢のダイナミクスなどの要因を、
いかに解析可能なかたちで実験系に組み込めるのかが問われています。
斉藤 植物科学などを実際に農業に応用しようとしたときに、そこは避けて通れませんね。
白須 あと、
日本の遺伝資源（有用な遺伝子をもつ動植物や微生物）
をどう確保して有効利用していくかということも考慮する必要があります。
これから単離したり、ゲノムシークエンスする微生物の確保と利用の道筋をつけるのは、理研が中心にやっていかなけ
ればと思います。
斉藤 遺伝資源の取得機会や利益配分の手続きを定めた名古屋議定書のこともありますから、日本の政策的にも非常に重要な問題です。
高橋 遺伝資源ということに関してですが、それらを合成生物学的に評価する方法論は確立しています。
うまく発現するように遺伝子発現プロモーターを変えれば、何かができるのです。
ただし最終的には、
その遺伝子が環境中の微生物の相互作用の中でどう働いているのか、共生する関係性まで解明していければよいと思っています。
斉藤 共生・環境ソリューションズは、従来のフラッグシッププロ
ジェクトの枠内に収まらない研究領域の発展を期待したいと思います。個々の研究については、重要な問題に取り組んで研究成果を出していくことが、
日本の最先端の研究機関として求められます。
それが結果として、今期の中長期計画の目標達成の加速と新たな展開に結び付けていければと考えます。
さらに、2025年3月で、今期第4期の中長期計画が終了するので、今後3年の間に共生・環境ソリューションズが次期の計画策定に大きな貢献をしていくことも大切です。
本プロジェクトに限ったわけではありませんが、最終的には持続的な環境や生産に貢献できるようなプロジェクトに発展していくことを目指していきたいと思います。（2022年2月22日実施）

Following the interdisciplinary research project “Integrated Symbiology (iSYM)”
launched at RIKEN in 2017 and finished at the end of March 2021, a new flagshipproject, “Integrative Symbiological Solutions,” starts at the CSRS in April 2022.
As microbiome (microbial flora) research has progressed,
we have acquired more insight into what types of
microorganisms exist. And we now know that some plants
nourish microorganisms around them with sugar and carbon
sources they have produced via photosynthesis and, in
return, make the microbes produce various types ofcompounds such as antimicrobials to protect the plants’bodies. But we still have many questions: What kind ofcompounds are they? How do microorganisms communicate
with plants? How do they make flora? And
how do microbes coexist with plants
stably? We aim to delve deeper intosuch topics that come out from alarge picture of the interactions
among microorganisms, pathogens,and host plants.

Symbiotic associations among microorganisms, between
plants and microorganisms, and between animals andmicroorganisms are essential for those organisms to survive
in this environment. Our final goal is to pursue the holismthat captures these associations. But since when we started
to engage in omics research to understand higher-levelmolecular information holistically, we have noticed that weneed to renew our research approaches in many aspects.
When enteric bacteria and microbial consortia in soil andocean perform their full function, environmental
factors around them become significant.
We aim to contribute to the global
environment by revealing the intricate
causal relationship between theenvironmental factors andmicroorganisms and actively working
on improving and assessing theenvironment.

Deputy Director, CSRS
(Project Leader)

Team Leader(Vice Project Leader)

Ken SHIRASU

Jun KIKUCHI

It is well-known that more than 80% of land plants establish
symbiosis with mycorrhizal fungi. We aim to elucidate thestrategy how plants acquire nutrition through mycorrhizal
fungi and to apply the findings to practical uses. Moreover,
we work on revealing how the plant taxon referred to as the“nitrogen-fixing clade”, including legumes, has acquired theability to establish symbiosis with nitrogen-fixing bacteria.
This is potentially the key to apply themechanism to the major grain crops
such as rice and to make agriculture
with less nitrogen fertilizer. We arealso interested in the evoltion ofsymbiotic microorganisms leading toorganelles, which is likely to be achallenging research topic.
Team Leader(Vice Project Leader)

Microorganisms have been taking an important role inenhancing human health since the discovery of penicillin. It
is significant to clarify genome information of countless
microbes in soil and convert the beneficial genes into
chemical resources. However, even if there exist many geneclusters, they produce only limited types of metabolites, asmany as two to three. The production of metabolites isdriven by various factors such as theinteraction with microbes in soil and thepresence of specific metals in soil.
Therefore, understanding themechanism would lead to developing
new compounds and taking
advantage of them.
Unit Leader

Shunji TAKAHASHI

Makoto HAYASHIPerspectives
Director, CSRS

Kazuki SAITO

Integrative Symbiological Solutions will bridge the fiveexisting flagship projects and advance them to newresearch areas beyond the framework of the current flagshipprojects. The project’s final goal is to contribute to asustainable environment and production.
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

環境応答研究ユニット申怜

Environmental Response Research Unit

Ryoung SHIN

細胞生産研究チーム

近藤 昭彦

Cell Factory Research Team

Akihiko KONDO

統合メタボロミクス研究グループ

斉藤 和季

Metabolomics Research Group

Kazuki SAITO

代謝システム研究チーム

平井 優美

Metabolic Systems Research Team

Masami HIRAI

環境代謝分析研究チーム

菊地 淳

Environmental Metabolic Analysis Research TeamJun KIKUCHI

植物脂質研究チーム

中村 友輝

Plant Lipid Research Team

Yuki NAKAMURA

天然物生合成研究ユニット

高橋 俊二

Natural Product Biosynthesis Research Unit

Shunji TAKAHASHI

先進機能触媒研究グループ

侯 召民

Advanced Catalysis Research Group

Zhaomin HOU

触媒・融合研究グループ

袖岡 幹子

Catalysis and Integrated Research Group

Mikiko SODEOKA

機能有機合成化学研究チーム

ラウレアン・イリエシュ

Advanced Organic Synthesis Research Team

Laurean ILIES

グリーンナノ触媒研究チーム

山田 陽一

Green Nanocatalysis Research Team

Yoichi YAMADA

生体機能触媒研究チーム

中村 龍平

Biofunctional Catalyst Research Team

Ryuhei NAKAMURA

バイオプラスチック研究チーム

阿部 英喜

Bioplastic Research Team

Hideki ABE

Biomacromolecules Research Team

Keiji NUMATA

B

M

フラッグシップ
プロジェクトFlagship
Projects

CP

Innovative
Plant Biotechnology

Metabolic Genome
Engineering

Innovative Catalysts

Leading-edge Polymers

バイオ高分子研究チーム

沼田 圭司

先進機能触媒研究グループ

侯 召民

Advanced Catalysis Research Group

Zhaomin HOU

ケミカルゲノミクス研究グループ

吉田 稔

Chemical Genomics Research Group

Minoru YOSHIDA

ケミカルバイオロジー研究グループ

長田 裕之

Chemical Biology Research Group

Hiroyuki OSADA

分子リガンド標的研究チーム

チャールズ・ブーン

Molecular Ligand Target Research TeamCharles M. BOONE

分子生命制御研究チーム

萩原 伸也

Molecular Bioregulation Research Team

Shinya HAGIHARA

分子構造解析ユニット

越野 広雪

Molecular Structure Characterization Unit

Hiroyuki KOSHINO

生命分子解析ユニット

堂前 直

Biomolecular Characterization Unit

Naoshi DOHMAE

化合物リソース開発研究ユニット

長田 裕之

Chemical Resource Development Research Unit

Hiroyuki OSADA

代謝システム研究チーム

平井 優美

Metabolic Systems Research Team

Masami HIRAI

統合メタボロミクス研究グループ

斉藤 和季

Metabolomics Research Group

Kazuki SAITO

環境代謝分析研究チーム

菊地 淳

Environmental Metabolic Analysis Research TeamJun KIKUCHI

メタボローム情報研究チーム

有田 正規

Metabolome Informatics Research Team

Masanori ARITA

質量分析・顕微鏡解析ユニット

平井 優美

Mass Spectrometry and Microscopy Unit

Masami HIRAI

Research and
TP Advanced
Technology Platforms

吉田 稔
創薬・医療技術基盤連携部門

理研-マックスプランク
連携研究部門理研-KRIBB連携研究ユニット

創薬ケミカルバンク基盤ユニット

長田 裕之

創薬シード化合物探索基盤ユニット

吉田 稔

創薬化学基盤ユニット

小山 裕雄

Minoru YOSHIDA
Drug Discovery Platforms
Cooperation Division

部門
国際連携

長田 裕之
バイオプローブ研究グループ

長田 裕之

バイオプローブ応用研究ユニット

渡邉 信元
高橋 俊二

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

青字 部門長10

Divisions /International
Collaborations

Drug Discovery Chemical Bank Unit

Hiroyuki OSADA

Drug Discovery Seed Compounds Exploratory Unit

Minoru YOSHIDA

Drug Discovery Chemistry Platform Unit

Hiroo KOYAMA
Hiroyuki OSADA

Bioprobe Research Group

Hiroyuki OSADA

Bioprobe Application Research Unit

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

Innovative Plant Biotechnology

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Contributing to sustainable food and biomass production
through development of plant trait improvement technologies

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。環境資源科学な制御因子を探索するとともに、ケミカルバイオロジーの手法を活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

用し、食料やバイオマスの生産性向上、機能性向上につながる重要に取り組み、作物への橋渡しとなる研究を進めてきた。
これらの研究因子を解明していく。
また圃場での成果をさまざまな条件下にある成果をもとに、本プロジェクトでは、環境ストレスに適応し耐病性等

実際の農地へと確実に転換するために、情報科学を駆使してデータを備えた、質的・量的付加価値の高い植物の開発を目指す。

を多角的に蓄積、解析し、形質改良に活かす。

研究成 果

今後 のビジョン● 細胞リプログラミング制御因子であるWINDが傷害後の道管再形成や免疫応答も制御することを明らかにした。

● 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● デンプン枝作り酵素遺伝子の全て（SBE1およびSBE2）を抑制することにより、難消化性デンプン含有量を豊富に含むキャッサバの開発に成功した。

● 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● ERストレス応答と根の伸長成長に関わる転写制御関連因子を発見して機能を明らかにした。
● 植物免疫阻害剤を同定しその機能を明らかにした。
● 青色光受容体と赤色光受容体が融合した新規光受容体を海洋微細藻類から見出し、光受容とその機能について解析した。

With global warming, climate change, and population increase,sustainable food supply and procurement is now a global issue. CSRS
has been working on model plants to explore and elucidate thefunctions of beneficial genes and promoting research for translating theresults in actual crops. Based on these research results, the Innovative
Plant Biotechnology project aims to develop plants with high qualitativeand quantitative value added with resistance to environmental stressand diseases.

In addition, the project will use omics analysis to explore peptides
and other regulators and employ chemical biology approaches to
elucidate main factors leading to improvement of productivity andfunctionality of foods and biomass. To ensure transfer of the results inthe field to the actual farmland under varying conditions, the project will
also use information science to store and analyze data from multiple
angles for trait improvement.

Research Results

Future Vision● We found that reprogramming regulators WINDs also regulate
vascular reformation and immune response after wounding.
● We revealed that suppression of starch branching enzymes1 and 2 incassava leads to increase in the resistant starch content.

● 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● We discovered transcriptional cofactor that regulates root growth in
ER stress response.

● 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● We identified plant immune inhibitors and elucidated their function.

するためのフェノタイピング技術の開発● 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● We identified and analyzed function of a novel photoreceptor
consisting with fusion of blue and red photoreceptors from marine
green algae.

WT● Exploration of novel factors including transcription factors, small
functional molecules and peptides involved in environmental stressresponses and biomass production● Data collection of interaction between living organism andenvironment by analyses of the above factors● Development of quantitative phenotyping technologies to analyze
plant’s environmental stress response, biomass production andgrowth● Promotion of research to create functionally improved plants by thetechnologies such as genome editing and chemical biology● Contribution to sustainable food and biomass production to meetglobal warming by selection of genetic variants and optimization ofenvironmental and cultivation conditions

The WIND1-SRDX plants are defectivein the formation of tracheary elements
under the in vitro condition.

副プロジェクトリーダー／Vice Project Leaders

Dualchrome of Picnococcus provasolii perceives both orange and blue lights.

Short root phenotype of bz1728 mutant and recoveredroot elongation of its suppressor nobiro6 (taf12b).
プロジェクトリーダー
Project Leader

白須

賢

Ph.D.

Ken SHIRASU Ph.D.
12

関

原明

博士
（理学）

Motoaki SEKI Ph.D.

松井

南 理学博士Minami MATSUI D.Sci.
13代謝ゲノムエンジニアリング
Metabolic Genome Engineering

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

複数の細胞の相互作用から代謝経路をデザインするスマート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

オーガニズムや、生産システムとなる植物・微生物などの育種の高度で、飛躍的に増えつつあるゲノム解析情報を活用し、合成生物学を化、従来の化学合成では困難だった化合物の合成などにチャレンジ

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し、植物・微生物を用いた有用物質の合成を進める。化学工業の原

よって、植物や微生物の化学合成能力を人工的に最大限に引き出し、料、機能性食品、医薬品、化粧品原料等ターゲットは広く、技術基盤

持続可能な生産システムを開発・構築する。

の開発、産業界との連携によってさらなる展開が期待される。

研究成 果

今後 のビジョン● 人工代謝経路設計によるブタジエンのバイオ生産に成功した。

● 特異的（二次）植物代謝産物の生合成遺伝子とネットワークの解明およびゲノム編集や合成生物学への応用● ディールス・アルダー反応を触媒する２つの酵素が、鏡像異性体を作り分ける仕組みを解明した。

● 有用物質生産に利用可能な植物バイオリソースの探索● セイヨウオトギリソウにおいてnorathyriolからisomangiferinを生成す
る新規C配糖化酵素を同定した。

● 目的の代謝反応を触媒する高機能酵素の開発および有用化合物を生産するセルファクトリーの構築● 二次代謝制御化合物NPD938で処理した糸状菌から、強力な抗マラ
リア活性を示す新規化合物dihydrolucilactaeneを発見した。

● 代謝エンジニアリングによる微生物生合成プラットフォームの構築および遺伝子資源活用による有用物質の生産● ゲノムスケールモデルを用いた代謝設計によりグリセリンから2,3-ブタン
ジオールを効率良く生産する枯草菌を構築した。

● 環境要因で変動する代謝の最適化および生物生産効率を向上する機械
学習手法の開発

Maximizing capacities of plants and microorganisms forchemical synthesis in expanding the production and use of bioproducts
Departure from our dependence on fossil resources requires creationof bioproducts essential to our lives through innovative methods. Using
genomic analysis data that are increasing exponentially as well as
synthetic biology, genome engineering, and data science, the Metabolic
Genome Engineering project will artificially maximize capacities of plants
and microorganisms for chemical synthesis in developing and configuring
sustainable production systems.
The project will promote the synthesis of useful substances from plants
and microorganisms by taking on the challenge of developing smart

organisms through designing metabolic pathways from the interactions ofmultiple cells, creating advanced forms of breeding of plants andmicroorganisms that make up the production systems, and synthesizing
compounds that had been difficult to develop using existing chemical
synthesis. There are many potential targets, including raw materials forthe chemical industry, functional foods, drugs, and raw materials forcosmetics. Development of the technology base and partnership with theindustry is expected to bring about further advances in this field.

Research Results

Future Vision● We succeeded in producing bio-butadiene with constructing an
artificial metabolic pathway.
● We have clarified the mechanism by which two enzymes catalyzing
the Diels-Alder reaction produce mirror image isomers.

● Identification of plant genes and networks involved in biosynthesis ofuseful specialized (secondary) metabolites, and applying them togenome engineering and synthetic biology● Search for plant bio-resources utilizable for useful compound production● We identified a novel C-glycosyltransferase that produces isomangiferin
from norathyriol in Hypericum perforatum (St. John's wort).

● Development of high functional enzymes catalyzing target metabolic
reactions, and building cell factories for production of valuable chemicals● We found a new potentantimalarial compound
dihydrolucilactaenefrom a filamentous fungus treated with asecondary metabolism controlling compound NPD938.

● Construction of microbial biosynthetic platform by metabolic engineeringand producing useful compounds by utilization of genetic resources● We constructed a Bacillus subtilis that efficiently produces 2,3-butanediol
from glycerol by metabolic design using a genome-scale model.

● Methodological advances for better bio-production based onblack-box optimization by machine-learning

Two stereoselective Diels-Alderases,
Fsa2 and Phm7

副プロジェクトリーダー／Vice Project Leaders

A novel C-glycosyltransferase produceing isomangiferin fromnorathyriol in Hypericum perforatum

14

プロジェクトリーダー
Project Leader

Bio-butadiene production with an artificial reaction catalyzed by a high functional enzyme

平井 優美 博士（農学）高橋 俊二 博士（理学）菊地 淳Masami HIRAI Ph.D.

Shunji TAKAHASHI D.Sci.

Jun KIKUCHI Ph.D.

博士
（工学）

近藤 昭彦 工学博士

Akihiko KONDO Ph.D.
15

先進触媒機能エンジニアリング
Innovative Catalysts

天然資源の利活用に貢献する高効率の新規触媒を開発します
化石燃料に頼らない生活への転換は、持続的社会の実現にとっする技術や、温暖化の最大の要因とされる二酸化炭素を原料とした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カルボン酸等の合成に有効な触媒の開発を目指す。
さらには水を分

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、解して水素等の製造を促す金属触媒、水中で機能する生体機能触

環境資源の安定的確保と、循環的な利活用に貢献するため、地球環媒、安価で豊富な地殻資源や各種金属の特徴を活かした触媒の開境に存在する大気・水・地殻資源の有効利用を目指す先進的な触媒発などを行う。
これらのイノベーションを通して、「日本は資源に乏しの開発に取り組む。

い国」との発想を転換していく。

重点的には、窒素と水素から温和な条件の下でアンモニアを合成

研究成 果

今後 のビジョン● コバルトとマンガンの2種類の元素を組み合わせることで、活性と安定性を兼ね備えた水電解触媒の開発に成功した。

● 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● 遠隔立体制御を可能にする「ルーフ」配位子を設計し、金属触媒を用いてアレーンの選択的な官能基化反応を達成した。

● 分子状酸素を酸化剤として用いる触媒反応の開発● キラルなスカンジウム触媒を用いることにより、キノリンとアルキンの脱芳
香族的スピロ環化反応を初めて実現し、新規光学活性なスピロジヒドロ
キノリン類の合成に成功した。

● 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● 回収・再利用可能な触媒系の構築● ニッケル錯体触媒を用いC-CNニトロンとα-ケトエステルエノラートとのジアステレオ収束型(3+2)環化付加型反応を開発した。

Developing new catalysts for highly efficient use of natural resources
Transformation of our lifestyle to one without dependence on fossil
fuel is an important theme for bringing about a sustainable society.
Even though natural resources are finite, new beneficial resources
can be produced from natural resources through the actions of highly
functional catalysts. The Innovative Catalysts project will develop
advanced catalysts that enable efficient use of the atmosphere, water,and earth crust resources of the global environment to contribute tostable supply and recycling of environmental resources.
Some of the focal points will be development of new catalyst
technology for synthesizing ammonia from nitrogen and hydrogen

under mild conditions and development of catalysts for synthesis ofcarboxylic acids using carbon dioxide, which is considered as the
major cause of global warming, as raw material. In addition, the projectwill develop catalysts for producing hydrogen and other usefulproducts through water splitting, biofunctional catalysts that function inwater, and catalysts that are based on cheap, earth-abundantelements and that take the advantage of the features of all available
metals for chemical synthesis. Through such innovation, the projectwill change the notion that “Japan is a country poor in resources”.

Research Results

Future Vision● We succeeded in synthesizing an active and stable catalyst for waterelectrolysis by incorporating cobalt and manganese into a single material.

● Development of innovative catalysts for activation and utilization of
CO2 and N2● We designed a “roof” ligand that enables unique selectivity in thereaction of simple and complex arenes.

● Development of new catalytic reactions using O2 as an oxidant● We achieved for the first time the asymmetric dearomative
spiro-annulation of quinolines with alkynes via scandium-catalyzed C−H
activation.
● We developed Ni-catalyzed diastereoconvergent (3+2) cycloadditionof isomerizable C-CN nitrones with α-keto ester enolates.

● Development of new catalysts based on element features forsynthesis of fine chemicals● Exploration of water splitting systems powered by solar energy● Development of reusable and recyclable catalysts● We developed a highly active polymeric cobalt catalyst that enables
1,3,5-regioselective cyclotrimerization of aromatic alkynes.

● 高活性高分子コバルト触媒を開発し、これを用いることで芳香族アルキンの1,3,5-位置選択的環化三量化反応を実現した。

Asymmetric Dearomative [3 + 2] Spiro-Annulation of
2-Arylquinolines with Alkynes via
Scandium-Catalyzed C-H Activation“Roof” Ligand for Selective
Functionalization of Arenes

副プロジェクトリーダー／Vice Project Leaders

プロジェクトリーダー
Project Leader

Electrolysis of Water on
Cobalt Manganese Oxide Co2MnO4
16

侯

召民

工学博士

Zhaomin HOU D.Eng.

袖岡 幹子

薬学博士

Mikiko SODEOKA D.Pharm.

中村 龍平

博士
（理学）

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

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

Developing new polymers with beneficial functions
improving efficiency in the use of resources and creating new industries「持続可能な開発目標（SDGs）」の「つくる責任、つかう責任」とは、の接着性に優れた機能性ポリオレフィン素材や有機ガラス等に使わ環境と経済が両立する持続的社会の実現に向けて努力することでれるアクリル樹脂の開発、高強度・高耐熱性を持つスーパーエンジもある。本プロジェクトでは、分子性触媒技術を駆使した未到の合ニアリングポリマー素材の創出、強度としなやかさを兼ね備えた高成技術によって、植物・バイオマス・化石資源から新しい機能を持つ

タフネスペプチドポリマー素材の創製技術の開発を行う。
こうした取

バイオポリマーを開発し、実用化へと橋渡ししていく。

り組みは、産業との連携によって、資源利用効率の向上を促すと同Achieving the Sustainable Development Goal (SDG) of“Responsible Consumption and Production” also means that we makeefforts towards achieving a sustainable society that strikes a balance
between the environment and economy. Through groundbreaking
synthesis techniques using molecular catalysis, the Leading-edge
Polymers project will develop, from plants, biomass, and fossil
resources, biopolymers having new functionalities, and lead efforts
towards their commercialization.
Polyethylene and other polyolefins make up about 70% of allpolymers used in our world today. To further broaden its potential, theproject will develop functional polyolefin materials that have excellent
adhesive properties with other materials, develop acrylic resins usedin organic glass, create super engineering polymers with high-strengthand high-temperature heat resistance properties, and develop thetechnology for creating high-toughness peptide polymer materials thatcombine strength and flexibility. These efforts will, throughcollaboration with the industry, promote efficiency in the use ofresources as well as bring innovation in the chemical industry.

Research Results

Future Vision

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

時に、化学産業に革新をもたらす。

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、他材料と研究成 果

今後 のビジョン● スカンジウム触媒を用いることにより、エチレンと2つの異なるアニシルプ
ロピレンとの三元精密共重合を初めて実現し、タフでかつ迅速な自己修復性能を示す新規エラストマーの合成に成功した。

● 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● β置換型アクリルモノマーを含有する共重合ポリマーの合成に成功した。
● レゾルシノール骨格を有する半芳香族ポリエステルの物性に及ぼす置換基効果を明らかにした。
● クモ糸の物性に寄与する低分子量タンパク質を発見した。
● パパインを触媒として用いた酵素化学重合により、セリンの水酸基保護を介さずにポリセリンを合成することに初めて成功した。

● 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● 超耐熱性バイオマスポリマー素材の創製● クモ糸を超越した熱成形可能な高タフネス高分子の合成● 天然ゴムを超越した構造タンパク質材料の創製● We have achieved for the first time the terpolymerization of ethylene
and two different methoxyaryl-substituted propylenes by using ascandium catalyst, leading to the formation of tough and fast
self-healing elastomers.
● We succeeded in syntheses of copolymers containing β-substituted
acrylate monomers.
● We found the relationship between the substituent and physicalproperties for semi-aromatic polyesters containing resorcinol units.
● We found some low-molecular weight proteins contributing to the
spider silk’s mechanical properties.

● Developments of new catalysts for the synthesis of copolymers frompolar and nonpolar olefinic monomers and creations 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● Creations of structural protein materials exceeding natural rubber● We synthesized polySer in an aqueous medium without protecting
the hydroxy group of the Ser monomer by the chemoenzymatic
polymerization using papain as a catalyst.

Optical microscope images ofa self-healing polymer composed ofethylene and two different
methoxyaryl-substituted propylenes
Left: Damaged by a razor blade
Right: Self-healed in one minute

Syntheses of polyesters
containing of resorcinol
molecular skeleton structure

副プロジェクトリーダー／Vice Project Leaders

Biosynthesis of various biopolymers including polypeptides, polyhydroxyalkanaote, and spider silk(A) Chemoenzymatic polymerization of l-serine ethyl ester using papain as a catalyst(B) Sustainable polyhydroxyalkanoate (PHA) production could be achieved using marine photosynthetic purple nonsulfur bacteria.
(C) We found the new proteins contributing to spider silk mechanical properties from the natural spider silks.
18

プロジェクトリーダー
Project Leader

侯

召民

工学博士

Zhaomin HOU D.Eng.

沼田 圭司

博士
（工学）

Keiji NUMATA Ph.D.

阿部 英喜

博士
（工学）

Hideki ABE Ph.D.
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

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

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

ロジェクトの効率的な推進をバックアップしていく。

に、横断的な情報基盤の活用・高度化も目指す。先端技術プラット

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

フォームは理研の科学技術ハブ機能形成を牽引し、産業界との連携を深めながら次代を担うイノベーションを創出していく。

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研究成 果

今後 のビジョン● ヒトのプロテオゲノミクス解析によりHippo-YAP/TAZシグナルエフェク● 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」
同定および局在解析への応用

ターSCRIBのオーバーラップ遺伝子がマイクロタンパク質へと翻訳されていることを発見した。

● 光学顕微鏡と電子顕微鏡で捉える光電子相関顕微鏡システムを改良するとともに、連続切片自動撮像システムを用いた三次元解析と組合せた
新たな解析技術開発を行なった。
● プロテオミクス基盤を用いて、がん代謝に作用する新規抗腫瘍化合物の標的を同定した。
● 野生イネの、地下茎を介した情報のやりとりによる不均一窒素栄養環境に対する成長調節のしくみと、そのしくみへの植物ホルモン作用の関わりを明らかにした。

Advancing analytical technology and information platforms,
and leading innovation as a science and technology hub in JapanRIKEN, with its state-of-the-art platform for molecular analysis, isactively conducting joint research with other research institutes anduniversities, with the Technology Platform Division at the core. The
Advanced Research and Technology Platforms project will use andfurther refine RIKEN's analytical and information platforms and support
the efficient promotion of the flagship projects.
Specifically, such efforts will include development of analyticaltechnology for automatic identification of compounds; sophistication of
the integrated metabolome analytical platform, including plant hormonesthat 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 fieldfrom plants to microorganisms; and further expansion of the chemicalbank. To support these analytical technologies, the project will also use
and refine the cross-cutting information platform. The project will lead
RIKEN's efforts in forming a science and technology hub and bring about
the next-generation innovation while deepening collaboration with theindustry.

Research Results

Future Vision● We discovered a microprotein-coding overlapping gene of Hippo-YAP/TAZ
signaling effector SCRIB by human proteogenomic analysis.

● Advancement and application of the ER-MS2–based molecularcharacterization method for in-situ identification and localization
analysis of diverse small molecules● CRISPR-Cas9によるノックアウト細胞のスクリーニング系を用いたケミ
カルゲノミクスネットワーク解析プラットフォームの確立● We improved correlative light and electron microscopy (CLEM) using
light microscopes and electron microscopes, and developed array
tomography for 3D image reconstruction.

● Establishment of a platform for chemical genomics analysis using a
CRISPR-Cas9 knockout screening system in human cells● プロテオームデータベースの拡充とこれを利用した新規ＯＲＦの探索並びに機能解析

● Using a proteomic platform, we identified the targets of novel
antitumor compounds that affect cancer metabolisms.

● Enlargement of proteome database and its use for searching new
ORFs and their functions● ケモインフォマティクス等による植物メタボロミクス解析手法の高度化● We found a mechanism underlying efficient growth strategies of awild rice under heterogenous nitrogen conditions and how
phytohormones are involved in the mechanism.

● Improvement of analytical methods for plant metabolomics based on
chemo-informatics and other techniques● 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● We analyzed spectroscopically and computationally the
microwave-assisted photooxidation of sulfoxides.

● Development and improvement of optical and electron microscopy
applications such as fluorescence microscopy, CLEM, array
tomography and high-pressure freezing technique● マイクロ波誘起スルホキシド光酸化反応の機構を分光学・計算化学的手法を用いて解析した。

Translational repression of a canonical gene
SCRIB by a newly discovered translatable
overlapping gene oSCRIB. Our study revealed
that the translation initiation of oSCRIB results inthe translational inhibition of the downstream gene
SCRIB, which will contribute to non-excessive
expression of SCRIB as a Hippo-YAP/TAZ
signaling effector gene in human cells.

副プロジェクトリーダー／Vice Project Leaders

プロジェクトリーダー
Project Leader

平井 優美

プロジェクトリーダー
Project Leader

吉田

博士
（農学）

Masami HIRAI Ph.D.
CLEM & array tomography system and confocal microscope, CLEM
image and 3D image

農学博士

Target identification of novel antitumor compounds, indoluidin E andglutipyran, using the proteomic platform

堂前

直

博士
（学術）

Naoshi DOHMAE Ph.D.
20

稔

Minoru YOSHIDA D.Agr.

豊岡 公徳

博士
（理学）

Kiminori TOYOOKA Ph.D.
21

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した

Proceeded the systems chemical
biological study withMax Planck Institute in Germany

近年急速に解明が進んだ膨大なゲノム情報から数多くの新た

The increased availability of genomic sequence information has

マックスプランク研究所（ヘルベルト・ワルドマン教授およびピー

Exchanges of researchers and their resources between Max

な創薬標的が明らかになってきている。
こうした基礎研究の輝か

already allowed the identification of numerous novel drug targets. The

ター・ジーバーガー教授のグループ）との連携を中心に、
システムズ

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

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

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

ケミカルバイオロジーに携わる研究者間の交流促進、ならびに研究資源や情報、技術の有効活用を図りました。理研側では、独自の化合物ライブラリー（NPDepo）に加え、化合物ライブラリーから効率良く阻 害剤を見つけ出す技術、
マックスプランク研側では誘導体展

Seeberger) and RIKEN promoted more effective use of researchresources as well as information and technology in the field ofsystems chemical biology. In addition to our unique chemical libraries(NPDepo), both of the laboratories utilized different technologies tosolve chemical biological issues, such as methods for exploring

response to which the RIKEN launched the Drug Discovery and Medical

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

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

両研究機関のコアとなる技術・手法を効果的に組み合わせることに

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

record in basic science and technology, including a vast library of

よって相乗的なケミカルバイオロジー研究を進展することができま

better biological activities, opening the way for not only understanding

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

bioactive natural products, state of the art equipment for high throughput
screening (HTS), and medicinal chemistry for hit-to-lead and lead

した。本課題は2022年3月に終了しました。

specific interactions between ligands and proteins of interest, andof various biological phenomena but also drug discovery. This project
was completed in March, 2022.

optimization, our division aims at making innovative contributions to theacademic drug discovery effort.

ムとして提供し、アカデミア創薬へ貢献することを目指す。

今後 のビジョン

Future Vision

成果

Achievement● 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● 国際的研究者を育成するための人材交流(延べ18名)● 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● 双方が有する独自性のある化合物ライブラリーの交換● 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● 8回の合同シンポジウム、14報の共著論文● Personnel exchange to grow international-level researchers(18 researchers in total)● Exchange of original chemical library of both RIKEN and Max-Planck
Institute● Joint symposium (8 times) and joint articles of collaboration(14 articles)

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

Biology Oriented Synthesis “BIOS”

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

Bioprobe Research Group○

Bioprobe Applicaon Research Unit

Group Director Hiroyuki Osada

Unit Leader Nobumoto Watanabe

RIKEN Natural Product Depository “NPDepo”

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

部門長／Division Director

部門長／Division Director

吉田

長田 裕之

稔

農学博士

Minoru YOSHIDA D.Agr.

22

Facilities for HTS

農学博士

Biofunconal SynthecChemistry Laboratory

Chief Scienst Katsunori Tanaka
Disease Glycomics

Collaboration between RIKEN and Max-Planck Institute

Hiroyuki OSADA D.Agr.

23

国内連携 Domestic Collaborations

国際連携 International Collaborations

研究協力協定Research Collaboration Agreements

慶應義塾大学

Keio University

神戸大学大学院科学技術イノベーション研究科

Graduate School of Science, Technology and Innovation, Kobe University

筑波大学 つくば機能植物イノベーション研究センター

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

名古屋大学 トランスフォーマティブ生命分子研究所

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

横浜市立大学 木原生物学研究所

Kihara Institute for Biological Research, Yokohama City University④ The Sainsbury Laboratory, UK

千葉大学 植物分子科学研究センター等

Plant Molecular Science Center, Chiba University, etc.

⑤ Umeå Plant Science Center, Sweden

宇都宮大学 バイオサイエンス教育研究センター

Center for Bioscience Research and Education, Utsunomiya University⑥ Agricultural Genetics Institute, Viet Nam

森林研究・整備機構

Forest Research and Management Organization⑦ National Taiwan Normal University, Taiwan

かずさDNA研究所

Kazusa DNA Research Institute⑧ University of Toronto, Canada

国立遺伝学研究所

National Institute of Genetics

主な共同研究Principal Joint Research Agreements

岡山大学

Okayama University

東京大学

The University of Tokyo

名古屋大学大学院生命農学研究科

Graduate School of Bioagricultural Sciences, Nagoya University⑬ VIB-UGent Center for Plant Systems Biology, Belgium

北海道大学

Hokkaido University⑭ Institute of Genomics for Crop Abiotic Stress Tolerance, Texas Tech University, USA

東京工業大学Tokyo Institute of Technology

京都大学

Kyoto University

九州大学

Kyushu University

奈良先端科学技術大学院大学

Nara Institute of Science and Technology

筑波大学

University of Tsukuba

東北大学

Tohoku University

神戸大学

Kobe University

大阪大学

Osaka University

海洋研究開発機構

Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology⑭

国際農林水産業研究センター

Japan International Research Center for Agricultural Sciences⑨

産業技術総合研究所

National Institute of Advanced Industrial Science and Technology

農業・食品産業技術総合研究機構

National Agriculture and Food Research Organization

水産研究・教育機構

Japan Fisheries Research and Education Agency

連携大学院

Cooperative Graduate Schools

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

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

名古屋大学大学院生命農学研究科

Graduate School of Bioagricultural Sciences, Nagoya University

東京大学大学院
農学生命科学研究科 / 理学系研究科

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

埼玉大学大学院理工学研究科

Graduate School of Science and Engineering, Saitama University

京都大学大学院理学研究科

Graduate School of Science, Kyoto University

研究協力協定Research Collaboration Agreements① Max Planck Institute of Molecular Plant Physiology, Germany⑨ National Laboratory of Genomics for Biodiversity, Cinvestav, Mexico⑩ Plant Resilience Institute, Michigan State University, USA⑪ Zhejiang Hangzhou Future Science and Technology City Management Committee /Zhejiang Ivy Institute of Technology, China⑫ Biotechnology Center and College of Agriculture and Natural Resources,

National Chung Hsing University, Taiwan

⑤
④
⑬ E①

F

A

②
⑪ ⑦
⑫

⑧
C ⑩

⑥
B

③
D

主な共同研究Principal Joint Research Agreements

24

A

The University of British Columbia, Canada

東京工業大学物質理工学院

School of Materials and Chemical Technology, Tokyo Institute of Technology

B

Universiti Sains Malaysia, Malaysia

立教大学大学院理学研究科

Graduate School of Science, Rikkyo University

C

University of Minnesota, USA

東京電機大学大学院工学研究科

Graduate School of Engineering, Tokyo Denki University

D

Indonesian Rubber Research Institute, Indonesia

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

E

Max Plank Institute for Plant Breeding Research, Germany

東京都立大学大学院理学研究科

Graduate School of Science, Tokyo Metropolitan University

F

KTH Royal Institute of Technology, Sweden

群馬大学大学院理工学府

Graduate School of Science and Technology, Gunma University

筑波大学大学院生命環境系

Faculty of Life and Environmental Science, University of Tsukuba

25産業連携 Industrial Collaborations

CSRS大学院生教育プログラム

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、32社の企業と共同研究を実施しています。

CSRS Graduate Student Training Program (CSRS-GSTP)

CSRS conducts collaborative research with 32 companies with the aim of practical application of our knowledge and technologies.

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

したCSRS大学院生教育プログラムを開始し、CSRSの微細藻のバイオ燃料増産のための技術開発下で将来の科学技術を支え発展させていく優秀な科学者・技術者を発掘・育成していくことを目指します。
2021年度は、修士課程13名（一期生）と11名（二期生）を対象に、オンライン討論会を9回実施しました。
The CSRS Graduate Student Training Program(CSRS-GSTP) was launched in FY2020 for graduate
students enrolled in the CSRS. Under the supervisionof CSRS, this program aims to identify and foster

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

Euglena Co., Ltd.

© Euglena Co., Ltd.

Technology development for renewable fuel production
increase from microalgae

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。

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

In FY2021, 9 online discussion sessions were held forMar. Design of Biomolecular Functions using Artificial Molecules

13 (first-term) and 11 (second-term) master students.

当センターは、ダイバーシティ推進にも取り組んでいます。

CSRS is working on promotion diversity. In FY2021, we asked researchers

2021年度は、研究者へのヒアリングを行い、人的ネット

about the problems they faced and promoted the building up human networks.

Diversity Dayでグッドプラクティスとして紹介されました。
バーチャル空間oViceを活用した
女性研究者ネットワークの構築

革新知能統合研究センター（AIP)

Center for Advanced Intelligence Project

バーチャルな場「oVice」
を活用し、理研OGを中心に、大学

NMR

や研究機関で活躍されている教授、准教授や助教の方を招

生命機能科学研究センター（BDR)

聘した座談会を実施しました。
また、昼休み時間を利用したCenter for Biosystems Dynamics Research

交流やラジオ体操を実施しました。

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

SPring-8

CSRS implemented the following initiatives with the cooperation of the RIKENDiversity Promotion Office. Our activities were introduced as good practices at
the RIKEN Diversity Day.

Building a network offemale researchers using oVice
Using “oVice”, online virtual space, we invited RIKEN OG and other professors,
associate professors and assistant professors who are active in universities andresearch institutes to do roundtable talk. In addition, we used the lunch time
for communication and radio exercises.

Center for Emergent Matter Science

指導的立場にある女性研究者を招聘したセミナーの開催

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)

意思決定層での女性比率の増加が望まれる中、活躍する女

SRC

計算科学研究センター（R-CCS）

性研究者の見える化を図るとともに、個人の特性に応じたCenter for Computational Science

ロールモデルとの出会いの場を提供するため、大学等から指放射光科学研究センター（RSC)

SPring-8 Center

導的立場にある女性研究者を招聘し、セミナーを開催しまsupercomputer Fugaku
As of Mar. 2022

26

Dec. GSTP2 Students’ presentation

座談会＠oVice

開拓研究本部（CPR)

Cluster for Pioneering Research

BioResource Research Center

Nov. GSTP1 Students’ presentation

Feb. The World of Lipids and Development

進室の協力のもと、下記の取り組みを実施し、RIKEN

バイオリソース研究センター（BRC)

Sep. How to do presentation

advancement of science for the future.

to be combined with the comprehensive power of an organization and expand into social wisdom.

Nishina Center for Accelerator-Based Science

Aug. (GSTP1) バイオ デジタルの融合による生物生産性の向上(GSTP2) So you wanna be a researcher

Jan. Pursuing a Dream of Organic Chemistry Research in Japan

ワークの形成促進を目指しました。理研ダイバーシティ推

創発物性科学研究センター（CEMS)(GSTP1) フロー化学(GSTP2) About CSRS

talented young scientists capable of contributing to the

CSRS carries out interdisciplinary field research with several centers in RIKEN as activity of the wisdom of individual researchers

生命医科学研究センター（IMS)Jul.

Activities for Diversity

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Center for Integrative Medical Sciences

Jun. (GSTP1) Discussion about CSRS seminar(GSTP2) Introduction CSRS-GSTP

ダイバーシティ推進の取り組み

理研所内連携 RIKEN Internal Collaborations

Also we use the leading-edge research facilities of RIKEN for creation of new research results.

2021年度討論会 / FY2021 Discussion Session

2020年4月より、CSRSに在籍する大学院生を対象とした。

Seminars inviting female researchersin leadership positions
In response to the desire to increase the ratio of female in the decision-making

position, we invited female researchers in leadership positions fromuniversities and other organizations, and held seminars to visualize active

female researchers and provide opportunities to meet with role models
according to individual characteristics.

27

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

G: グループ T: チーム U: ユニット RG: Research Group RT: Research Team RU: Research Unit U: Unit

ブタジエンのバイオ生産に初成功

DateFirst success in bioproduction of butadiene2021.04.13

細胞生産研究チーム / Cell Factory Research Team
研究チームは、芳香族化合物分解菌が保有する「ムコン酸生産経路」と「ムコン酸からのブ
タジエン生成酵素」
を組み合わせ、大腸菌内にブタジエン合成経路を構築しました。
フェルラ
酸脱炭酸酵素（FDC）
を改変することで新しいブタジエン生成酵素を開発し、ブタジエン生産
能を改変前の1,000倍以上に引き上げることに成功しました。
そして、
このFDC改変体を用いることで、バイオマス資源の構成成分であるグルコースから直接ブタジエンを培養液1Lあた
り40mg合成することに成功しました。
さらに、培養条件を最適化することで、そのブタジエン
生産量は50倍以上向上しました。成果は、持続可能な循環型社会の実現に大きく貢献すると期待できます。

微生物の培養（発酵）装置、
ジャーファーメンター
Jar fermenter: Microorganism culture(fermentation) equipment

Original article
Direct 1,3-butadiene biosynthesis in Escherichia coli
via a tailored ferulic acid decarboxylase mutant.
Nat. Commun. 12, 2195 (2021)

プレスリリース Press Releases

The research team now established a butadiene synthetic pathway in Escherichia coli bycombining the "muconic acid-producing pathway" harbored in aromatic compound-degrading
bacteria and "an enzyme producing butadiene from muconic acid". Then they developed a new
butadiene-producing enzyme by modifying ferulic acid decarboxylase (FDC), and successfullyincreased the ability to produce butadiene by 10 times compared with that before the modification.
Further, using this FDC variant, 40 mg butadiene per liter of culture was synthesized for the first time
directly from glucose that is a constituent of biomass. In addition, the amount of produced butadienerose 50-fold by optimizing the conditions of the culture. These findings will contribute significantly tothe achievement of a sustainable society with an environmentally-sound material cycle.

左から / From left

森 裕太郎（研究員）/ Yutaro MORI (Research Scientist)野田 修平（研究員）/ Shuhei NODA (Research Scientist)
白井 智量（上級研究員）/ Tomokazu SHIRAI (Senior Scientist)
近藤 昭彦（チームリーダー）/ Akihiko KONDO (Team Leader)

ルーフ配位子で位置選択的合成に成功
機能有機合成化学研究チーム / Advanced Organic Synthesis Research Team

ルーフ配位子を持つイリジウム触媒を用いた芳香族化合物のメタ位選択的ホウ素化反応“Roof” Ligand for Selective Functionalizationof Arenes

Original article
Remote steric control for undirected meta-selective
C–H activation of arenes.
Science 375, 658-663 (2022)

研究チームは、金属触媒の配位子として知られる2,2'-ビピリジンを3次元的に拡張した化
合物に「屋根」を取り付けた配位子（ルーフ配位子）
を設計し、Ir錯体と共に触媒として用いることで、さまざまな芳香族炭化水素のホウ素化反応がメタ位選択的に進行することを見いだしました。
このルーフ配位子/イリジウム触媒は、置換基から最も離れた反応点であるパラ位を選択的にふさぐことで、1工程でのメタ位選択的反応を達成しました。本反応は、
アルキルベ
ンゼン、
アニリン、
フェノール誘導体などの芳香族炭化水素のメタ位選択的官能基化に利用できるほか、複雑な医薬品分子の官能基化もメタ位選択的に行えます。本成果は、医農薬品や機能性分子の選択的かつ効率的な合成手法の開発に貢献すると期待できます。
The research team designed a bioinspired catalytic system that creates a molecular pocket to fit
the substrate only in a determined orientation, to achieve meta-selective functionalization of arenes.
The catalytic system uses a roof-like ligand: a molecular “roof” was attached perpendicularly to2,2’-bipyridine, a molecule well-known as a ligand for metal catalysts. They then found that thecomplex of Ir with this ligand enables meta-selective borylation of various arenes, because thisroof-like ligand/Ir catalyst creates a molecular pocket that hinders the approach of the substrate ina para orientation. This reaction can be used to meta-selectively functionalize arenes including
alkylbenzenes, anilines, and phenol derivatives, as well as complex drug molecules. These findings
are expected to contribute to the development of selective and efficient techniques to synthesize
medical and agricultural drugs and functional molecules.

左から / From left

ラウレアン・イリエシュ（チームリーダー）/ Laurean ILIES (Team Leader)
浅子 壮美（上級研究員）/ Sobi ASAKO (Senior Scientist)28

研究室 / Labs

2021.04.13

ブタジエンのバイオ生産に初成功
First success in bioproduction of butadiene

細胞生産研究 T
Cell Factory RT

2021.04.20

皮膚表皮細胞の細胞死過程を解明
Cell death process of outermost epidermal layer is elucidated

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

2021.05.19

植物が地上に繁栄できた鍵
A key that has enabled plants to thrive on Earth

合成ゲノミクス研究 G
Synthetic Genomics RG

2021.05.25

植物が硫黄栄養をリサイクルする経路を解明
Pathway to recycle nutrient sulfur in plants is elucidated

代謝システム研究 T
Metabolic Systems RT

2021.05.25

コムギの光合成は 2 段階の葉緑体発生過程を経て成立する
Photosynthesis is established through two-staged chloroplast biogenesis in wheat

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

2021.06.03

触媒活性理論の実証に前進
First experimental evidence to support a new theory for catalytic activity

生体機能触媒研究 T
Biofunctional Catalyst RT

2021.06.08

ナノカプセルを利用した植物ゲノム編集
Plant genome editing using a nanocapsule

バイオ高分子研究 T
Biomacromolecules RT

2021.06.09

植物病原菌の宿主を決める因子の発見
Determinants of host specificity in a plant pathogenic fungus are identified

植物免疫研究 G
Plant Immunity RG

2021.06.10

ジアステレオ収束的な（3+2）環化付加型反応の開発
Development of diastereoconvergent (3 + 2) cycloadditions

触媒・融合研究 G
Catalysis and Integrated RG

2021.06.10

光捕集複合体フィコビリソームの単粒子構造解析
Single-particle structure analysis of light-harvesting phycobilisome complex

生命分子解析 U
Biomolecular Characterization U

2021.06.15「甘草」なのに「甘くない」のはなぜ？
Why are some Glycyrrhiza species not sweet?

統合メタボロミクス研究 G
Metabolomics RG

2021.06.16

アブシシン酸の輸送を介した気孔開度の調節
Controlling leaf stomatal aperture via abscisic acid transport

適応制御研究 U
Dormancy and Adaptation RU

2021.06.16

三種の光を感知する新しい光受容体を発見
A new photoreceptor detecting three types of light is identified

合成ゲノミクス研究 G
Synthetic Genomics RG

2021.07.12

ハクサイの遺伝子発現調節機構を解明
Gene Expression Regulatory Mechanism Analyzed in Chinese Cabbage

植物ゲノム発現研究 T
Plant Genomic Network RT

2021.07.21

植物が生長とストレス応答を切り換える仕組みを解明
Mechanism of plants to switch between growth and stress responses

機能開発研究 G
Gene Discovery RG

2021.07.28

人工クモ糸の物性を劇的に改善する新物質を発見
Discovery of new substance that dramatically improves the mechanical properties of artificial spider silk

バイオ高分子研究 T
Biomacromolecules RT

2021.07.29

水陸両生の水草ミズハコベが姿を変える仕組みを解明
Mechanism of vernal water-starwort, an amphibious plant, to change its form is revealed

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

2021.08.06

植物の葉器官のサイズ制御の長年の謎を証明
Answer found to the long-standing question of size control of plant leaf organs

代謝システム研究 T / 適応制御研究 U
Metabolic Systems RT
Dormancy and Adaptation RU

Molecular roof for selective synthesis
2022.02.11

プレスリリースタイトル / Titles of Press Release29

プレスリリース Press Releases
G: グループ T: チーム U: ユニット RG: Research Group RT: Research Team RU: Research Unit U: Unit

Date

プレスリリースタイトル / Titles of Press Release

研究室 / Labs

Date

プレスリリースタイトル / Titles of Press Release

研究室 / Labs

2021.08.11

アスパラガス成分に血圧降下作用があることを発見
A blood pressure-lowering effect of asparagus

統合メタボロミクス研究 G
Metabolomics RG

2021.12.09

有機合成の難題である複雑な反応の機械学習・データ駆動型触媒設計による制御
Control of complicated organic reactions using machine learning/data-driven catalyst design

先進機能触媒研究 G
Advanced Catalysis RG

2021.08.19

天然物が持つ鏡像異性な環状骨格を作り分ける
Producing individual enantiomeric cyclic skeletons of natural products

天然物生合成研究 U
Natural Product Biosynthesis RU

2021.12.15

植物の免疫応答を抑制する化合物を発見
Discovery of compounds that suppress plant immune responses

植物免疫研究 G
ケミカルバイオロジー研究 G
Plant Immunity RG / Chemical Biology RG

2021.08.20

植物の再生と防御のスイッチ
Switch for regeneration and defense in plant

細胞機能研究 T / 植物免疫研究 G
Cell Function RT / Plant Immunity RG

2022.01.06

植物で新奇な細胞内取り込み機構を誘起するペプチド
A synthetic peptide that induces a novel cellular uptake mechanism in plants

バイオ高分子研究 T
Biomacromolecules RT

2021.08.24

植物のアンモニウム毒性の原因を解明
Causes of ammonium toxicity in plants are identified

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

2022.02.03

金属硫化物を用いた二酸化炭素還元電極触媒の設計指針を提示
Guideline for designing carbon dioxide reduction electrocatalysts using metal sulfides

生体機能触媒研究 T
Biofunctional Catalyst RT

2021.09.03

植物の乾燥耐性とバイオマス生産性を高める化合物を発見
Discovery of a compound that enhances drought stress tolerance and biomass productivity of plants

植物ゲノム発現研究 T
Plant Genomic Network RT

2022.02.04

植物の地下での情報のやりとりを発見
Plant underground communication is discovered

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

2021.09.14

イントロン由来の異常タンパク質が与えるストレス
Stress given by abnormal proteins derived from introns

ケミカルゲノミクス研究 G
生命分子解析 U
Chemical Genomics RG
Biomolecular Characterization U

2022.02.07

計算機上で収集したデータの機械学習による不斉触媒設計
Designing chiral catalysts via machine learning using computational screening data

先進機能触媒研究 G
Advanced Catalysis RG

2022.02.09
2021.09.17

がん抑制遺伝子の発現に影響を与える新しい遺伝子を発見
Discovery of a new gene affecting expression of cancer suppressor genes

生命分子解析 U
Biomolecular Characterization U

最適な根の長さとはWhat determines the optimal length of roots?

機能開発研究 G / 細胞機能研究 T
バイオ生産情報研究 T
Gene Discovery RG / Cell Function RT
Bioproductivity Informatics RT

2021.10.08

がんの増殖、転移、エンドトキシンショックを抑える化合物を発見
Discovery of a compound that attenuates tumor growth, metastasis, and endotoxic shock

ケミカルバイオロジー G
Chemical Biology RG

2022.02.09

がん細胞のフェロトーシスを増強する化合物を発見
Compound that enhances ferroptosis of cancer cells is identified

ケミカルバイオロジー研究 G
バイオプローブ応用研究 U
Chemical Biology RG
Bioprobe Application RU

2021.10.21

マイクロ波と光のアンサンブル
Ensemble of Microwave and Light

グリーンナノ触媒研究 T
分子構造解析 U
Green Nanocatalysis RT
Molecular Structure Characterization U

2022.02.11

ルーフ配位子で位置選択的合成に成功
Molecular roof for selective synthesis

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

2021.10.23

リンが欠乏した植物の成長に必要な化合物を発見
Discovery of compounds necessary for the growth of phosphorus-starved plants

植物脂質研究 T
Plant Lipid RT

2022.02.15

酸性環境で駆動する非貴金属水電解触媒
A new, sustainable way to make hydrogen for fuel cells and fertilizers

生体機能触媒研究 T
Biofunctional Catalyst RT

2021.11.05

植物の組織修復と接ぎ木における器官再接着に必要な転写因子を発見
Discovery of a transcription factor necessary for tissue repair and organ reconnection in plants grafting

細胞機能研究 T
Cell Function RT

2022.02.23

スプレーで植物を改変
Nanocarrier spray: better crops without genetic modification

バイオ高分子研究 T
Biomacromolecules RT

2021.11.11

迅速な自己修復性を示す機能性材料の開発に成功
Successful development of a functional material that exhibits rapid self-healing

先進機能触媒研究 G
Advanced Catalysis RG

2022.03.04

カビから見つけた抗マラリア化合物
A new antimalarial compound is found in mold

ケミカルバイオロジー研究 G
Chemical Biology RG

2021.11.12

難消化性デンプンを豊富に合成するキャッサバ植物の開発
Development of cassava plants that increase resistant starch content.

植物ゲノム発現研究 T
Plant Genomic Network RT

2022.03.09

常識を覆す糖の再排出メカニズムの発見
Discovery of a novel re-releasing mechanism defies the existing knowledge

細胞生産研究 T
Cell Factory RT

2021.11.17

窒素固定を行うアナベナヘテロシストの光捕集機構を解明
Elucidation of the light-harvesting mechanism of nitrogen-fixing Anabaena heterocysts

生命分子解析 U
Biomolecular Characterization U

2022.03.11

農薬耐性イネいもち病菌の防除化合物
Chemical to control pesticide-resistant rice blast fungus

ケミカルバイオロジー研究 G
Chemical Biology RG

2021.11.26

東南アジアのキャッサバ重要品種の形質転換系を開発
Development of a cassava transformation system for the Southeast Asian elite variety

植物ゲノム発現研究 T
Plant Genomic Network RT

2022.03.18

植物の細胞分裂期の代謝物質を解明
Metabolites during plant mitosis are clarified

合成ゲノミクス研究 G
Synthetic Genomics RG

2021.12.08

ミトコンドリア酵素の阻害剤による新しい抗がんメカニズムの発見
Discovery of novel anti-cancer mechanism using mitochondrial enzyme inhibitors

ケミカルバイオロジー研究 G
Chemical Biology RG

2022.03.31

光合成真核生物で初の光化学系 I 複合体の多量体構造を解明
Structure of oligomeric photosystem I is first revealed in a photosynthetic eukaryote

生命分子解析 U
Biomolecular Characterization U

30

31

受賞 Awards
G: グループ T: チーム U: ユニット RG: Research Group RT: Research Team RU: Research Unit U: Unit

賞 / Awards

Date

受賞者 / Awardees

研究室 / Labs

2020.12.07

米国植物生物学会パイオニア会員
ASPB Pioneer Members

篠崎 一雄 特別顧問
Kazuo SHINOZAKI Senior Advisor

CSRS
CSRS

2021.02.13

J-mit 特別オンラインシンポジウム最優秀発表賞
J-mit Special Online Symposium Award for Most Outstanding
Presentation

小林 大貴 客員研究員
Hiroki KOBAYASHI Visiting Scientist

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

2021.02.13

J-mit 特別オンラインシンポジウム優秀発表賞
J-mit Special Online Symposium Award for Outstanding Presentation

伊藤 孝 研究員
Takashi ITO Research Scientist

ケミカルゲノミクス研究G
Chemical Genomics RG

2021.03.31

日本農芸化学会2021年度大会トピックス賞
Hot Topics Award at 2021 Annual Meeting of Japan Society for
Bioscience, Biotechnology, and Agrochemistry吉田 稔 グループディレクター
Minoru YOSHIDA Group Director

ケミカルゲノミクス研究G
Chemical Genomics RG

賞 / Awards

Date2021.11.16

Highly Cited Researchers 2021
Highly Cited Researchers 2021

白須 賢 副センター長
Ken SHIRASU Deputy Director
植物ゲノム発現研究T
Plant Genomic Network RT

西村 慎一 客員研究員
Shinichi NISHIMURA Visiting Scientist

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

松山 晃久 専任研究員
Akihisa MATSUYAMA Senior Research Scientist

ラムーソン ファン・チャン 客員主管研究員
Lam-Son Phan TRAN Senior Visiting Scientist

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

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

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

小嶋 美紀子 専門技術員
Mikiko KOJIMA Expert Technician

シーナ・リ 研究員
Sheena LI Research Scientist

The Commendation for Science and Technology by the Minister of
Education, Culture, Sports, Science and Technology (Awards for
Science and Technology, Research Category)
2021.04.29

紫綬褒章
Medal with Purple Ribbon

2021.06.05

繊維学会賞
Award of The Society of Fiber Science and Technology, Japan

2021.06.08

EMBOアソシエイト会員
EMBO Associate Member

白須 賢 副センター長
Ken SHIRASU Deputy Director

CSRS
CSRS

長田 裕之 グループディレクター
Hiroyuki OSADA Group Director

ケミカルバイオロジー研究G
Chemical Biology RG

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

杉本 慶子 チームリーダー
Keiko SUGIMOTO Team Leader

細胞機能研究T
Cell Function RT

2021.06.11

繊維学会 優秀口頭発表賞

ジエンミン・チェン 特別研究員
Jianming CHEN Postdoctoral Researcher

バイオ高分子研究T
Biomacromolecules RT

2021.06.13

第44回日本基礎老化学会大会 Most Impressive Presentator

伊藤 孝 上級研究員
Takashi ITO Senior Scientsit

ケミカルゲノミクス研究G
Chemical Genomics RG

長田 裕之 グループディレクター
Hiroyuki OSADA Group Director

ケミカルバイオロジー研究G
Chemical Biology RG

Excellent Presentation Award in the Annual Meeting of the SFSTJ

Most Impressive Presentator of The 44th Annual Meeting of Japan
Society for Biomedical Gerontology
2021.06.25

2021ウェインG.ワトソン賞生物学・実験リサーチ賞
2021 Wayne G. Watson Award for Biologic or Experimental Research

染色体学会 ベストプレゼンテーション賞
The Society of Chromosome Research The Best Presetation Award

2021.09.18

2021年度（第35回）
日本放線菌学会大会 大村賞
The 2021 Annual Meeting of the Society for Actinomycetes Japan
Omura Award

2021.10.13

バイオインダストリー奨励賞
Bioindustry Research Awards

32

木羽 隆敏 客員研究員
Takatoshi KIBA Visiting Scientist

合成ゲノミクス研究G
Synthetic Genomics RG

篠崎 和子 客員研究員
Kazuko SHINOZAKI Visiting Scientist

機能開発研究G
Gene Discovery RG

藤田 泰成 客員研究員
Yasunari FUJITA Visiting Scientist

2021.11.26

日本プロセス化学会JSPC優秀賞
JSPC Award for Excellence

峠 隆之 客員研究員
Takayuki TOHGE Visiting Scientist

統合メタボロミクス研究G
Metabolomics RG

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

高橋 一光 特別研究員
Ikko TAKAHASHI Postdoctoral Researcher
ラウレアン・イリエシュ チームリーダー
Laurean ILIES Team Leader
2021.12.10

長白山友誼奨（長白山友好賞）
The People's Government of Jilin Province Changbai Mountain
Friendship Award

川谷 誠 専任研究員
Makoto KAWATANI Senior Research Scientist
2021.09.17

CSRS
CSRS

篠崎 一雄 特別顧問
Kazuo SHINOZAKI Senior Advisor

八代田 陽子 副チームリーダー
Yoko YASHIRODA Deputy Team Leader

文部科学大臣表彰（科学技術賞 研究部門）

斉藤 和季 センター長
Kazuki SAITO Director

研究室 / Labs

関 原明 チームリーダー
Motoaki SEKI Team Leader

チャールズ・ブーン チームリーダーCharles BOONE Team Leader

2021.04.14

受賞者 / Awardees

渡邉 信元 ユニットリーダー
Nobumoto WATANABE Unit Leader

バイオプロープ応用研究U
Bioprobe Application RU

長田 裕之 グループディレクター
Hiroyuki OSADA Group Director

ケミカルバイオロジー研究G
Chemical Biology RG

斉藤 和季 センター長
Kazuki SAITO Director

CSRS
CSRS

2022.03.14

日本学士院賞Japan Academy Prize

侯 召民 グループディレクター
Zhaomin HOU Group Director

先進機能触媒研究G
Advanced Catalysis RG

ライ・アミット 研究員
Rai AMIT Research Scientist

統合メタボロミクス研究G
Metabolomics RG

2022.03.23

PCP Top Cited Regular Paper Award
PCP Top Cited Regular Paper Award

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

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

高橋 俊二 ユニットリーダー
Shunji TAKAHASHI Unit Leader

天然物生合成研究U
Natural Product Biosynthesis RU

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

竹林 裕美子 テクニカルスタッフⅠ
Yumiko TAKEBAYASHI Technical Staff I
2022.03.25

栃木県イメージアップ貢献賞
Tochigi Prefecture Image Improvement Contribution Award

篠崎 一雄 特別顧問
Kazuo SHINOZAKI Senior Advisor

CSRS
CSRS
33

セミナー CSRS Seminars
G: グループ U: ユニット RG: Research Group RT: Research Team RU: Research Unit U: Unit

Date

Title

2021.06.21

Field pathogenomics uncovers potential re-emergenceof wheat stem rust

Dr. Ayako Tsushima

Diane Saunders group, John Innes
Centre, UK

Plant Immunity RG

2021.07.27

核酸分析の最前線１
質量分析計を用いた核酸医薬品の定量法の開発並びにその代謝物・類縁体の網羅的同定への応用

孫 雨晨 博士

国立医薬品食品衛生研究所

生命分子解析U

Nicotinamide Phosphoribosyltransferase Inhibitors
Selectively Induce Apoptosis of AML Stem Cells by
Disrupting Lipid Homeostasis

Dr. Amit Subedi

Metal-ligand Cooperative Small Molecule Activation by
Rhodium NNN-Pincer Complexes

Prof. Paul G. HAYES

Characterization of cambium stem cells using nuclear
RNA-seq analysis identifies stem cell-specific signatures

Dr. Dongbo Shi

2021.08.06

2021.08.06

2021.09.07

Speaker

Affiliation

Princess Margaret Cancer Centre,
University Health Network, Canada

Host

Advanced Catalysis RG

Cell Function RT, RIKEN CSRS

Cell Function RT

2021.09.14

Isotopolog metabolomics in plant terpenoid research

Dr. Michael Phillips

Department of Biology University ofToronto, Canada

Metabolic Systems RT /Mass Spectrometry andMicroscopy U

2021.09.22

Engineering modular polyketide synthases using the
updated module definition

Dr. Takeshi Miyazawa

Department of Molecular Biosciences,
University of Texas at Austin. USA

Natural Product Biosynthesis RU

2021.10.11

Chemical Biology Luncheon Seminar
Chemical biology of membrane-targeting natural
products and cell-cell communication molecules

Dr. Shinichi Nishimura

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

Molecular Ligand Target RT /Catalysis and Integrated RG

2021.10.19

Chemical Biology Luncheon Seminar
Dr. Kosuke Dodo
Alkyne-tag technologies using Raman spectroscopy andmetal complex: Application for chemical biology research

RIKEN CSRS

2021.10.27

Two tales of Diels-Alderases: How decalin skeletons arestereo-selectively constructed

Prof. Shingo Nagano

Department of Chemistry andBiotechnology, Graduate School ofEngineering, Tottori University

Natural Product Biosynthesis RU

2021.11.01

Chemical Biology Luncheon Seminar
Insights into Phosphatase-activated Chemical Defense
in a Marine Sponge Holobiont

Dr. Toshiyuki Wakimoto

Faculty of Pharmaceutical Sciences,
Hokkaido University

Molecular Ligand Target RT /Catalysis and Integrated RG

2021.11.04

天然物生合成における酵素的ペリ環状反応

大橋 雅生 博士

カリフォルニア大学ロサンゼルス校

ケミカルバイオロジー研究G

2021.11.09

Chemical Biology Luncheon Seminar
Phenotypic screenings, iHOPE and MorphoBase, fordrug discovery

Dr. Yushi Futamura

RIKEN CSRS

Molecular Ligand Target RT /Catalysis and Integrated RG

2021.11.16

Chemical Biology Luncheon Seminar
Fusicoccin: A chemical modulator for 14-3-3 interactions

Dr. Junko Ohkanda

Academic Assembly, Institute ofAgriculture, Shinshu University

2021.11.17

核酸分析の最前線 2
アンチセンス核酸医薬開発における人工核酸の役割

山口 卓男 先生

大阪大学大学院薬学研究科

34

小島 直 先生
小松 康雄 先生

産業技術総合研究所 生命工学領域

LC/MSを用いた合成オリゴ核酸の不純物確認

斎藤 恵美 先生

味の素バイオファーマサービス 株式会社
ジーンデザイン

Title

Speaker

Affiliation

Host

2021.11.19

pH-driven carbon reduction at the Origin of Life

Dr. Victor Sojo

Bioinformatics & Computational Biology,
American Museum of Natural History,USA

Biofunctional Catalyst RT

2021.11.22

Chemical Biology Luncheon Seminar
Target identification and binding mode analysis of
bioactive marine natural products

Dr. Masaki Kita

Graduate School of Bioagricultural
Sciences, Nagoya University

Molecular Ligand Target RT /Catalysis and Integrated RG

2021.11.30

Chemical Biology Luncheon Seminar
Uncovering functions of novel lysine acyl modifications

Dr. Akihiro Ito

School of Life Sciences, Tokyo Universityof Pharmacy and Life Sciences

2021.12.03

Chemical Biology Luncheon Seminar
Identification and development of novel therapeuticallyeffective antimicrobials

Dr. Hiroshi Hamamoto

Teikyo University Institute of Medical
Mycology

2021.12.06

Chemical Biology Luncheon Seminar
Regulation of the circadian clock protein Cryptochromeby small molecule compounds

Dr. Tsuyoshi Hirota

Institute of Transformative Bio-Molecules,
Nagoya University

2021.12.10

Chemical Biology Luncheon Seminar
Parasitic strategies of Ralstonia solanacearum invading
fungi as well as plants

Dr. Kenji Kai

Graduate School of Life and Environmental Sciences, Osaka Prefecture
University

2022.01.19

Condensate Formation by Glycolytic Enzymes To Alter
Carbon Metabolism under Hypoxia

Dr. Natsuko Miura

Graduate School of Life and Environmental Sciences, Osaka Prefecture
University

Biofunctional Catalyst RT

2022.02.04

Iron-catalysis for and photocatalysis inspired bydevelopment of organic electronic materials

Prof. Rui Shang

Graduate School of Science, The
University of Tokyo

Advanced Organic Synthesis RT

2022.02.16

Substrate specificity of tRNA-dependent amidebond-forming enzyme

Dr. Chitose Maruyama

Faculty of Bioscience and Biotechnology,
Fukui Prefectural University

Natural Product Biosynthesis
RU

2022.02.22

Time-Resolved Spectroscopy for Understanding how
Charges Drive Metal Oxide Catalysts for Water
Oxidation

Dr. Heinz Frei

Lawrence Berkeley National Laboratory,USA

Biofunctional Catalyst RT

2022.03.02

Plasma membrane damage-induced senescent cells
promote wound healing via paracrine signaling

Dr. Keiko Kono

Membranology Unit, Okinawa Institute of
Science and Technology Graduate
University

Molecular Ligand Target RT

2022.03.08

有用物質生産のための酵素反応系の開発

木野 邦器 教授

早稲田大学理工学術院

ケミカルバイオロジー研究G

2022.03.09

Design of Biomolecular Functions using Artificial
Molecules

Prof. Shinsuke Sando

Department of Chemistry & Biotechnology. School of Engineering, The Universityof Tokyo

Plant Immunity RG

2022.03.11

核酸分析の最前線 3
mRNA医薬品キャラクタリゼーションのための同位体希
釈質量分析中山 洋 専任研究員

理研CSRS 生命分子解析ユニット

微生物を利用した長鎖RNA大量発現系の開発

羽城 周平 先生

味の素株式会社 バイオ・ファイン研究所

Bioprobe Application RU

Organometallic Chemistry University of
Lethbridge, Canada

核酸の効率的な化学修飾を可能にするリンカーの開発

Date

生命分子解析U
生命分子解析U35

ニュース＆イベント News & Events
2021.04.15-16

2020年度CSRS成果報告会

FY2020 CSRS Annual Progress Report

2021.10.12

理研CSRSー千葉大植物分子科学研究センター
植物科学ジョイントセミナー

Joint Seminar on Plant Science between RIKEN CSRS and
Plant Molecular Science Center, Chiba Univ.

2021.11.30

植物科学シンポジウム2021−植物科学からグリーンイノベーションへ−
Plant Science Symposium 2021

2022.03.02

宇都宮大学バイオサイエンス教育研究センター
ー理研CSRS ジョイントシンポジウム
植物を「観る」
から農作物を「みる」
へCenter for Bioscience Research and Education,
Utsunomiya Univ.-RKEN CSRS Joint Symposium2021.12.07

2021.10.22-12.03

VIB Plant Systems Biology Center‒理研CSRS
セミナーシリーズ

VIB Plant Systems Biology Center - RIKEN CSRS Seminar Series

和光市民大学2021「水の電気分解による水素製造：現状と未来」
大岡英史 生体機能触媒研究チーム・研究員

Wako-shi Community College 2021
Hideshi OOKA, Research Scientist, Biofunctional Catalyst RT

2021.04.17

理研 和光地区 一般公開

RIKEN Wako Campus Open Day

2021.10.26

第8回理研-マックスプランク連携研究センター
システムズケミカルバイオロジー 合同シンポジウム
The 8th Joint Symposium of RIKEN-Max Plank
Joint Research Center for Systems Chemical Biology

2021.11.17

CSRSの研究者12名が「Highly Cited Researchers 2021」に選出
2021.05.28

理研CSRS国際シンポジウム
Hope for the Future

RIKEN CSRS International Symposium“Hope for the Future”

Twelve CSRS researchers have been selected forHighly Cited Researchers 2021

2021.12.19

2021.11.19

共同研究推進プログラム発足・セミナー開催
Joint Research Promotion Program started
and held a seminar

理研DAY：研究者と話そう！
「ゴムとのなが〜い付き合い方 ―めざせSDGs―」
蒔田由布子 合成ゲノミクス研究グループ・上級研究員
RIKEN DAY
Yuko MAKITA, Senior Scientist, Synthetic Genomics RG

2022.03.11

理研 横浜サイエンスカフェ「傷ついても蘇る！組織・個体を再生する植物の力を科学する」
岩瀬 哲 細胞機能研究チーム・上級研究員
RIKEN Yokohama Science Cafe
Akira IWASE, Senior Scientist, Cell Function RT

2021.12.22

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

Programs for the promotion of informatics and data science
Progress Report

2021.06.04

第6回触媒インフォマティクスシンポジウム
The 6th Catalyst Informatics Symposium2021.11.29

2021年度CSRS中間報告会
2021.10.09

理研 横浜地区 一般公開

FY2021 CSRS Interim
Progress Report

2022.01.27

理研ダイバーシティデー
RIKEN Diversity Day

RIKEN Yokohama Campus Open Day
2022.03.15
2022.02.10

第4回RIKEN-KRIBBケミカルバイオロジーシンポジウム
The 4th RIKEN-KRIBB Chemical Biology Symposium

ERATO国際シンポジウム
Chemistry and Plant Biology
ERATO International Symposium”Chemistry and Plant Biology”

2022.03.17
2022.03.01

Cell Press editorial talk
Cell Press editorial talk
36

ERATO沼田オルガネラ反応クラスター
成果報告会

ERATO Numata Organellar Reaction Cluster Project Symposium
37

CSRSタスクフォース

CSRS Task force

SDGsに基づいたCSRSの取組みとこれからのScience

The next generation of young researchers(task force members) organized directly
under the center director linked the 17 SDGs andセンター長直下に組織された次世代若手研究者(タスクフォース

169 targets with the research activities of the

トとCSRSおよび理研の研究活動を紐付けし、CSRSが取り組む

science that the CSRS should address.

CSRS and RIKEN, and discussed the futureメンバー)が、SDGs17ゴールの下に設定された169のターゲッ
べきこれからのサイエンスを検討しました。

ミッション

タスクフォースメンバー

SDGs169 のターゲットに対する課題の顕在化
CSRS による貢献の現状と可能性●●

研究室ページに掲載されている下記アイコンは、
泉 正範

CSRS の次期中長期計画を含めた将来的な貢献

上級研究員
分子生命制御研究チーム

取組み

小嶋 美紀子理研全体あるいは他のセンターによる貢献●

Laboratories

既存の研究成果の抽出や将来展望
今後、取り組めるターゲットの可視化

SDGs169のターゲットへのマッピング

新たな視点の導入・問題意識の拡張、方向性の確認
勉強会開催：講師 国立環境研究所 亀山康子先生

SDGsに基づいたこれからのサイエンスの
方向性のマッピング
CSRS将来計画検討会議においてPI・理事への報告と提案、センター全メンバーへの提案の共有

専門技術員
質量分析・顕微鏡解析ユニット

上田 実

研究員
植物ゲノム発現研究チーム

島 隆則

専任研究員
先進機能触媒研究グループ

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

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

白井 智量

上級研究員
細胞生産研究チーム

千葉 洋子

上級研究員
生体機能触媒研究チーム

理研 未来戦略室主催「未来戦略フォーラム vol.
14」において、CSRS がリードする SDGs の一環として『「プラスチックごみのない」暮らし 』をテーマに掲げ、国内外の最前線の取り組みを共有し、それらを組み合わせ社会に展開する可能性について議論しました。CSRS から阿部英喜 チームリーダーと白井智量 上級研究員が、それぞれ「2030：バイオマスプラスチックとその発展」「2050：生物と共に進化する素材」と題した発表を行いました。

先進触媒機能エンジニアリング
Innovative Catalysts

新機能性ポリマー
Leading-edge Polymers

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

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

提案 ー CSRSが取り組むべきこれからのサイエンス ー「環境負荷の低減」と「十分かつ有用な生産」の両立を可能にする学理構築と技術開発

グローバルかつローカルに対応する環境を守り回復する

大局的な視点十分かつ有用な作物生産

化石資源に頼らない
新しいクリーン技術・プロセスの構築理研-マックスプランク連携研究部門
RIKEN-Max Planck Joint Research Division
for Systems Chemical Biology

環境負荷を抑えた
有用化合物生産

中程度の視点

生産プロセスの多角的評価と戦略的設計・生産技術のイノベーションを見据えた新たな研究領域の開拓
理研全体が一丸となった連携研究の促進
38

工学、
化学、
物理学、
生物学、
医学など極めて広範な学問分野に関連するSDGsのターゲットに対し、連携研究促進のための場の整備が必要
39

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

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

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

グループディレクター／Group Director

我々は、植物の光環境に対応した遺伝子発現制御機構解明

Our group conducts on research for elucidation of central

により効率的な成長制御のための研究を進める。
またパラゴムgenes that connect to biomass increase through the study ontree and sorghum, a C4 photosynthesis crop. We willcontribute sustainable production of useful biomass materials

研究成果● 青色光受容体と赤色光受容体が融合した新規光受容体を海洋微細藻類から見出し、光受容とその機能について解析した。
● 細胞有糸分裂期における細胞内代謝物の変動について植物細胞を用いたシングルセルメタボローム解析で明らかにした。

研究テーマ● 植物の光環境に応答するメカニズムの解析● 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

理学博士

We also analyse useful plant genome including Pará-rubber

イオマス生産向上に繋がる中心的な遺伝子の探索を行う。
これ究を目指す。

南

the control of gene expression respond to light environment.

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松井

Minami MATSUI D.Sci.

● Iso-seqデータ解析からpoly-cistronic に発現する遺伝子を見出し、メカニズムを解析した。

● 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● 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

through these researches.

Research Subjects● Analysis of mechanism for plant’s response to lightenvironment

Research Results● We identified and analyzed function of a novel photoreceptor consistingwith fusion of blue and red photoreceptors from marine green algae.
● We elucidated metabolic profile changes during a phase of mitosis using
plant’s single cell metabolome analysis.
● We characterized mechanism of poly-cistronic gene expression throughthe analysis of iso-seq data.

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

Elucidation of metabolic profile changes during a phase of mitosis using plant’s single cell metabolome analysis

A marine picoplankton prasinophyte, Pycnococcus provasolii has fused photoreceptor of red
and blue lights.

主要論文 / Publications

2021年度メンバー / FY2021 Members
Group Director

Student Trainee

Part-time Worker

Minami MATSUI

Chika AKAGI
Ami KAGEYAMA

Rieko SATO
Mieko KOMOCHI
Junko ENOKIDO
Kyoko YOKOMIZO
Masaharu KAWAUCHIEmi OSADA

Research Scientist

Yuko MAKITA
Yukio KURIHARA
Research Scientist

Setsuko SHIMADA
Emiko KURIHARA
Hidefumi HAMASAKI
Technical Staff

Tomoko KURIYAMA

40

Visiting Scientist

Eli KAMINUMA
Yuki YANAGAWA
Nyok Sean LAU
Misao ITOUGA
Takatoshi KIBA
Yoshiharu YAMAMOTO
Masahiko OTA

Makita, Y. et al.
Identification of a dual orange/far-red and blue light photoreceptor from an oceanic
green. picoplankton.
Nature communications 12, 3593-3593 (2021)
Okubo-Kurihara, E. et al.
Tracking metabolites at single cell resolution reveals metabolic dynamics during plantmitosis.
Plant Physiology 189, 459-464 (2022)
Zhang, Y. et al.
Two types of bHLH transcription factor determine the competence of the pericycle forlateral root initiation.
Nature plants 7, 633-643 (2021)
41

機能開発研究グループ

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

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

グループディレクター／Group Director

当グループでは植物の生産性向上に関わるシロイヌナズナや

Our group is discovering plant genes of which functions

作物での重要な機能を持つ遺伝子の探索(ジーンディスカバ

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

理学博士

environmental stresses to achieve maximum productivity.

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

一雄

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

篠崎

Kazuo SHINOZAKI D.Sci.

Based on the genomic analysis including transcriptomics and研究成果

metabolomics, we explore key genes involved in regulation● 表現型解析システム RIPPSの近赤外カメラを用いて水分状況の可視化に成功した。

of useful metabolites for the improvement of plant● 作物表現型解析のためのCRIPPSの開発を進めダイズの成長を解析することに成功した。

of abiotic stress response, photosynthesis and productions
productivity.

● We succeeded to visualize water status of plants with NIR camera of
RIPPS phenotyping.
● We developed crop phenotyping system CRIPPS to observe soybean
growth continuously.

● ERストレス応答と根の伸長成長に関わる転写制御関連因子を発見して機能を明らかにした。

研究テーマ

Research Results● We discovered transcriptional cofactor that regulates root growth in ER
stress response.

Research Subjects● 乾燥及びABA応答に関わる制御因子、
シグナル伝達因子及び代謝産物の探索と解析● Discovery of genes, signaling molecules, transporters andmetabolites involved in dehydration stress and ABA
responses● 環境ストレス耐性、水利用効率の向上に関する分子育種への展
開とコムギ、
イネ、
ダイズなどの作物への応用● Improvement of drought stress tolerance and water use
efficiency of crops by international collaboration● 変異体リソースと表現型解析技術RIPPSを利用した新規遺伝
子の探索● Development of systematic phenotype analysis platform
RIPPS (phenome analysis) for functional analysis ofmutated 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

WT● Comparative genomics and its application to crop
improvement

A. Crop phenotyping system, CRIPPS
B. Visualization of Arabidopsis water-status with NIR camera

Short root phenotype of bz1728 mutant and recovered root elongation ofits suppressor nobiro6 (taf12b)

主要論文 / Publications

2021年度メンバー / FY2021 Members
Group Director

Kazuo SHINOZAKI
Wako

Senior Research Scientist

Takashi KUROMORIMiki FUJITA
Research Scientist

Kaoru URANO

Kim et al. (2022) is a PNAS inaugural article of Kazuo
Shinozaki as an international member of National
Academy of Sciences USA. Followings are the interview
and the member-directory of Kazuo Shinozaki.
Interview

Member-directory

Kim, J. et al.
Arabidopsis TBP-ASSOCIATED FACTOR 12 ortholog NOBIRO6 modulates theunfolded protein response as a transcriptional cofactor.
Proc. Natl. Acad. Sci. USA 119, e2120219119 (2022)
Urano, K. et al.
CIN-like TCP13 is essential for plant growth regulation under dehydration stress.
Plant Mol. Biol. 108, 257-275 (2022)

Technical Staff
Tsukuba42

Yukiko KAMIDE
Saho MIZUKADO
Eriko SUGIMOTO
Fuyuko SHIMODA

Kuromori, T., Fujita, M., Takahashi, F., Yamaguchi-Shinozaki, K., Shinozaki, K.
Inter-tissue and inter-organ signaling in drought stress response and phenotyping ofdrought tolerance.
Plant J. 109, 342-358 (2022)
43植物免疫研究グループ

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

植物の免疫システムを理解し、持続的な耐病性作物の作出を目指します

グループディレクター／Group Director

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

耐病性および病原性に関与する遺伝子、タンパク質および低分

genes, proteins and small molecular compounds that are

モデル植物等を用い耐病性変異体を獲得して、新規耐病性原因
遺伝子の特定を進める。
また、耐病性に関与する低分子化学物質の同定を推進し、作物へ応用するための基盤技術を開発する。

of resistance signaling complexes and protein modifications

研究成果

that control defense responses. In addition, we plan to identify● 植物免疫阻害剤を同定しその機能を明らかにした。

mutants in model plants. We also aim to isolate small

novel genes involved in plant immunity by isolating defense● 炭疽病菌比較ゲノム解析によりテロメア領域と反復配列がエフェクタークラ
スターを持つことを明らかにした。

molecule compounds involved in disease resistance.

● サブチラーゼが寄生植物の吸器形成に重要であることを明らかにした。

研究テーマ

Research Results● We identified plant immune inhibitors and elucidated their function.
● We found by comparative genomics that subtelomeric regions and a
repeat-rich chromosome harbor multicopy effector gene clusters inColletotrichum species.
● We found that subtilases are required for haustorium development inparasitic plants.

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

Expression dynamics of intrusive cell markers during haustorium development

Colletotrichum infection of Fragaria × ananassa var. Sachinoka (Strawberry)

主要論文 / Publications

2021年度メンバー / FY2021 Members
Group Director

Postdoctoral Researcher

Student Trainee

Ken SHIRASUYu AYUKAWA
Kazuki SATO
Satoshi OGAWA
Max FISHMAN
Bruno Pok Man NGOU

Erika IINO
Yuki TANAKA
Katsuma YONEHARA

Senior Research Scientist

Yasuhiro KADOTA
Shuta ASAI
Research Scientist

Anuphon LAOHAVISIT
Nobuaki ISHIHAMA
Sachiko MASUDA
Naoyoshi KUMAKURA

44

Ph.D.

the regulatory mechanism of immunity by studying dynamics

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

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

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

Ken SHIRASU Ph.D.

Technical Staff

Kaori TAKIZAWA
Ryoko HIROYAMA
Noriko MAKI
Arisa SHIBATA

Ishihama, N. et al.
Oxicam-type nonsteroidal anti-inflammatory drugs inhibit NPR1-mediated salicylic
acid pathway.
Nat. Commun. 12, 7303 (2021)

Assistant

Yoko NAGAI
Kanako HORI

Gan, P. et al.
Subtelomeric regions and a repeat-rich chromosome harbor multicopy effector geneclusters with variable conservation in multiple plant pathogenic Colletotrichum species.
Environ. Microbiol. 23, 6004-6018 (2021)
Ogawa, S. et al.
Subtilase activity in the intrusive cells mediates haustorium maturation in parasitic
plants.
Plant Physiol. 185, 1381-1394 (2021)
45

植物ゲノム発現研究チーム

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

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

環境ストレス適応・馴化に関する制御機構（化合物・エピジェ

We are analyzing novel chemical, epigenetic, RNA andネティクス・RNA・ペプチドなどが関与する）
を統合オミックス解

peptide regulation mechanisms in environmental stressの開発を目指す。

formation by integrated omics analyses in cassava, an

研究成果

important tropical crop for carbon utilization. We aim to● ニコチン酸処理により、植物の乾燥ストレス耐性を強化して、かつバイオマス
生産性を向上させることを明らかにした。

tolerance and improved plant productivity by use of chemical● デンプン枝作り酵素遺伝子の全て（SBE1およびSBE2）を抑制することにより、難消化性デンプン含有量を豊富に含むキャッサバの開発に成功した。
● 東南アジアのキャッサバ重要品種を用いた形質転換植物作出技術の開発に
成功した。

研究テーマ

develop useful plant resources, such as increased stresscompounds and transformation technology.

● Analysis of chemical, epigenetic, RNA and peptide
regulation mechanisms in environmental stress adaptation● 最先端科学技術を用いたキャッサバ分子育種の推進● Advancement of cassava molecular breeding by
cutting-edge technologies● 化学制御技術や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、生産性向上など）の作出

Research Results● We revealed that nicotinic acid pretreatment enhances drought tolerance
and biomass in plants.
● We revealed that suppression of starch branching enzymes 1 and 2 incassava leads to increase in the resistant starch content.
● We established an Agrobacterium-mediated transformation system of an
Asian elite cassava variety, Kasetsart 50 (KU50).

Research Subjects● 環境ストレス適応に関与する制御機構（化合物、エピジェネティクス、RNA、ペプチドが関与する）の解析● Development of useful plant resources, such as enhanced
stress tolerance and increased plant productivity bychemical regulation and transformation technology

Starch granules (left) and content of resistant starch (right) in cassava tuberous roots

Nicotinic acid enhances drought tolerance and biomass in Arabidopsis.

主要論文 / Publications

2021年度メンバー / FY2021 Members
Team Leader

Technical Staff

Part-time Worker

Motoaki SEKI

Junko ISHIDA
Maho TANAKA
Satoshi TAKAHASHI
Chikako UTSUMI

Chieko TORII
Kayoko MIZUNASHI
Yoshie OKAMOTO
Megumi MIYAMOTO
Akiko SATO

Research Scientist

Kentaro NAKAMINAMI
Yoshinori UTSUMI
Minoru UEDA
Hiroki TOKUNAGA
Daisuke TODAKA

International Program Associate

Zarnab AHMAD
Thu ANH VU
Quynh Thi Nhu DO

ICAR2023
Part-time Worker

Student Trainee

Assistant

Hinata MOTEGI

46

博士
（理学）

We are also analyzing regulatory networks of tuberous root

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
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

原明

Motoaki SEKI Ph.D.

adaptation and acclimation by integrated omics analyses.

析などにより明らかにする。
キャッサバ（炭素の資源化に有用なワークを明らかにする。化合物や形質転換技術の活用により環関

Miho MAKINO
Nobuko KIMURA

Utsumi, Y. et al.
Suppressed expression of starch branching enzyme 1 and 2 increases resistantstarch and amylose content and modifies amylopectin structure in cassava.
Plant Mol. Biol. 108, 413-427 (2022)
Utsumi, Y. et al.
Agrobacterium-mediated cassava transformation for the Asian-elite variety KU50.
Plant Mol. Biol. 109, 271-282 (2022)
Ahmad, Z. et al.
Overexpression of nicotinamidase 3 (NIC3) gene and the exogenous application of
nicotinic acid (NA) enhance drought tolerance and increase biomass in Arabidopsis.
Plant Mol. Biol. 107, 63-84 (2021)47

細胞機能研究チーム

Cell Function Research Team

植物の成長や再生を制御する
シグナルネットワークを解明します

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

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

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

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

stress stimuli override the developmental commitments to

研究成果

undergo cellular reprogramming. These strategies should● 細胞リプログラミング制御因子であるWINDが傷害後の道管再形成や免疫応答も制御することを明らかにした。

reprogramming, thus providing molecular basis for crop

● 高温下ではヒストンバリアントH2A.Zの蓄積量が減少することで再生関連遺伝子の発現が上昇し、植物の再生が促進されることを明らかにした。

allow us to identify key modulators of organ growth andimprovement.

● 4PBAが植物体内でIBR3非依存的にPAAに変換されオーキシンとして作用し、植物の再生を促進することを明らかにした。

研究テーマ

Research Results● We found that reprogramming regulators WINDs also regulate vascularreformation and immune response after wounding.
● We found that warm temperature promotes plant regeneration byevicting histone variant H2A.Z from regeneration associated loci.
● We demonstrated that 4PBA promotes plant regeneration as auxin bybeing converted to PAA via an IBR3-independent pathway.

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

48

Ph.D.

changing environment. We also explore how plants establish

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

杉本 慶子

Keiko SUGIMOTO Ph.D.

The WIND1-SRDX plants are defective in the formation of tracheary
elements under the in vitro condition.

The hta9 hta11 double mutants display enhanced shoot regeneration.

2021年度メンバー / FY2021 Members

主要論文 / Publications

Team Leader

Postdoctoral Researcher

Student Trainee

Part-time Worker

Keiko SUGIMOTO

Duncan COLEMAN

Senior Research
Scientist

Special Postdoctoral
Researcher

Akira IWASE

Hatsune MORINAKA

Alice LAMBOLEZ
Yuki SAKAMOTO
Yu CHEN
Yosuke SASAI

Mariko MOURI
Chika IKEDA
Noriko DOI
Akiko HANADA

Research Scientist

Technical Staff

David FAVERO
Michitaro SHIBATA
Dongbo SHIAyako KAWAMURA
Arika TAKEBAYASHI

Assistant

Takako FURUKAWA

Iwase, A. et al.
WIND transcription factors orchestrate wound-induced callus formation, vascular
reconnection and defense response in Arabidopsis.
New Phytol. 232, 734-752 (2021)
Lambolez, A. et al.
Warm temperature promotes shoot regeneration in Arabidopsis thaliana.
Plant Cell Physiol. 63, 618-634 (2022)
Iwase, A. et al.
4-phenylbutyric acid promotes plant regeneration as an auxin by being converted tophenylacetic acid via an IBR3-independent pathway.
Plant Biotech. 39, 51-58 (2022)49

植物共生研究チーム

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

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

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

よび施用は温室効果ガスの排出など生態系に悪影響を及ぼす。

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

博士
（理学）

bacteria called rhizobia infect legume roots, and fix

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

Makoto HAYASHI Ph.D.

ecosystem due to the emission of greenhouse gases. Soil

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

atmospheric nitrogen in root nodules. Consequently, if

研究成果

cereals such as rice, corn, and wheat could establish● 根粒菌の感染を制御するエフェクターを同定した。

of nitrogen fertilizer, which would result in ecosystem-friendly,● 単離核を用いたscRNA-seq解析を確立した。
● 根粒菌の感染に伴うクロマチン構造の変化を解析した。

symbiosis with rhizobia, we can dramatically reduce the use

Research Results● We identified effectors that control infection of rhizobia.

sustainable agriculture. In order to achieve our goals, we aim● We established single cell RNA-seq using isolated nuclei.

to confer the ability to fix nitrogen on cereals, by elucidating● We analyzed chromatin dynamics upon infection of rhizobia.

molecular functions of root nodule symbiosis, as well as by

定能の賦与を目指す。

investigating evolutionary aspects of the legume-rhizobia
symbiosis.

研究テーマ

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

Cluster analysis of Lotus scRNA-seq during nodulation

Chromatin dynamics identified by ATAC-seq

2021年度メンバー / FY2021 Members

主要論文 / Publications

Team Leader

Soyano, T., Liu, M., Kawaguchi, M., Hayashi, M.
Leguminous nodule symbiosis involves recruitment of factors contributing to lateralroot development.
Curr. Opin. Plant Biol. 59, 102000 (2021)

Makoto HAYASHI
Research Scientist

Tsuneo HAKOYAMA
Akihiro YAMAZAKI
Postdoctoral Researcher

Kai BATTENBERG
Teruki SUGIYAMA

Ratu S. T. N. et al.
Rhizobia use a pathogenic-like effector to hijack leguminous nodulation signalling.
Sci. Rep. 11, 2034 (2021)

Technical Staff

Atsuko HIROTA
Shoko YAMAZAKI

50

51

バイオ生産情報研究チーム

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

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

チームリーダー／Team Leader

草本系のセルロースバイオマスの量的・質的な生産性を向上

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

伝子探索を進める。
また、バイオマス資源用植物への応用研究

in plants. Furthermore, we are promoting applied researches

研究成果

for plants for biomass resources in collaboration with● コムギの光合成は2段階の葉緑体発生過程を経て成立することを明らかに
した。

研究テーマ
● 異質倍数体の高生産性機構の理解と植物バイオマス増産への利用● ゲノム編集により回収性を向上した運動性低下ミドリムシ系統を作出した。
● モンゴル草原の主要な植物種の網羅的な遺伝子発現を解析した。

● 草本バイオマスの生産性向上に有用な遺伝子の同定

universities and institutes.

Research Subjects● Elucidation of molecular mechanisms of higher productivity
in allopolyploid and its application to increase plant biomass
production

Research Results● We revealed two-staged chloroplast biogenesis underpinningphotosynthesis build-up in the wheat leaf.
● We developped non-motile Euglena strains to improve the harvesting
efficiency by genome editing.
● We analyzed transcriptome of a major mongolian grassland plant
speices.

● Identification of useful genes for improving biomass
productivity in grasses● 草本植物および微細藻類における代謝や細胞システムの合理的改変によるバイオマスの増産● Enhancement of biomass by modification of the metabolism
and cellular system in grasses and microalgae

Green chloroplasts in wheat mesophyll cells. Scale bar: 25 µm

Sedimentation of a non-motile Euglena cells (right) compared with the wild type (left)

2021年度メンバー / FY2021 Members

主要論文 / Publications

Team Leader

Technical Staff

Keiichi MOCHIDA

Yukiko UEHARA
Minami SHIMIZU
Asaka KANATANI
Yasuko WATANABE

Loudya, N. et al.
Cellular and transcriptomic analyses reveal two-staged chloroplast biogenesis
underpinning photosynthesis build-up in the wheat leaf.
Genome Biol. 22, 151 (2021)

Research Scientist

Toshihisa NOMURA
Anzu MINAMI
June-Sik KIM
Senior Visiting Scientist

Lam-Son Phan TRAN
Visiting Scientist

Weiqiang LI

52

博士
（理学）

By using model grass, we carry out gene discovery to

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

持田 恵一

Keiichi MOCHIDA Ph.D.

Part-time Worker

Akiko SUZUKI
Hiromi OJIMA
Kyoko TOYAMA
Yuko KANEKO
Tomoko OKACHI
Etsuko KITADA

Bolortuya, B. et al.
Transcriptome analysis of chloris virgata, which shows the fastest germination andgrowth in the major mongolian grassland plant.
Front. Plant Sci. 12, 684987 (2021)
Tamaki, S., Mochida K., Suzuki, K.
Diverse biosynthetic pathways and protective functions against environmental stressof antioxidants in microalgae.
Plants 10, 1250 (2021)
53

適応制御研究ユニット

Dormancy and Adaptation Research Unit

種子機能と環境適応力を高める
遺伝子・化合物を探索します

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

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

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

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

研究テーマ● 植物ホルモン輸送体の同定と機能解析

博士
（理学）

Mitsunori SEO D.Sci.

and stress responses. We will reveal how biosynthesis and

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

gibberellin, jasmonates and auxin are regulated. We will

研究成果
● シロイヌナズナのABA輸送体NPF4.6が孔辺細胞へのABA取り込みを介して気孔閉鎖を促進することを明らかにした。

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

● シロイヌナズナNPF5.1がABA輸送体として機能し、葉の維管束組織および葉肉細胞へのABAの取り込みを介して気孔の閉鎖を負に制御することを明らかにした。
● 微細な植物組織から複数の植物ホルモンをnanoLC-MSを用いて一斉に定量する方法を確立した。

● 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

Research Results● We revealed that Arabidopsis ABA transporter NPF4.6 promotes
stomatal closure by mediating ABA import into guard cells.
● We revealed that Arabidopsis NPF5.1 functions as an ABA transporterand negatively regulate stomatal closure by mediating ABA import intoleaf vascular tissues and mesophyll cells.

Research Subjects● Identification and functional characterization of plant
hormone transporters● We established a method for simultaneous quantification of multiple
plant hormones from small pieces of plant tissue using a nanoLC-MS
system.

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

Detection of multiple plant hormones by a nanoLC-MS system

2021年度メンバー / FY2021 Members

主要論文 / Publications

Unit Leader

Shimizu, T., Kanno, Y., Suzuki, H., Watanabe, S, Seo, M.
Arabidopsis NPF4.6 and NPF5.1 control leaf stomatal aperture by regulating abscisicacid transport.
Genes 12, 885 (2021)

Mitsunori SEO
Special Postdoctral Researcher

Shunsuke WATANABE
Postdoctral Researcher

Hiromi SUZUKI
Visiting Scientist

Keisuke FUJIYAMATechnical Staff

Yuri KANNO

54

Possible functions of NPF4.6 and NPF5.1 in regulating stomatal
aperture

Tabeta, H. et al.
An auxin signaling network translates low-sugar-state input into compensated cellenlargement in the fugu5 cotyledone.
PLOS Gent. 17, e1009674 (2021)
Fabrissin, I., Sano, N., Seo, M., North, H. M.
Aging beautifully: can the benefits of seed priming be separated from a reduced
lifespan trade-off?.
J. Exp. Bot. 72, 2312-2333 (2021)55

環境応答研究ユニット

Environmental Response Research Unit

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

ユニットリーダー／Unit Leader

カリウムは植物の生長を制御する主要栄養素のひとつであり、

it has entailed increased use of fertilizers. However, increased

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

and excess fertilizer run-off creates soil pollution. Growing

起こす要因となる。環境保護意識が高まる昨今、地球にやさしい

シロイヌナズナを用いてカリウムの感知および欠乏時のシグナ

怜Ryoung SHIN Ph.D.

fertilizer usage does not result in comparable production increase,

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

申

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

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

ecological awareness necessitates new solutions to increase

研究成果

agricultural production without endangering the environment, andachieve food security via sustainable agriculture. As solutions to● シロイヌナズナ BETA-GLUCOSIDASE 23が植物のセシウムストレス応答を制御していること、
セシウム耐性を増強する化学物質CsToAcE1が植物中のBETA-GLUCOSIDASE 23を抑制することでセシウム耐性を向上することを明らかにした。

various approaches. In parallel, we are using a marine red● 様々な条件下で植物の成長を促進するフェノール化合物を同定した。

macroalga, Pyropia yezoensis (susabinori) in order to understand● 紅藻類（スサビノリ）のキナーゼ遺伝子やトランスポーター遺伝子を過剰発現させると、植物の生長や非生物的ストレス耐性が向上することを明らかにした。

condition and to compare these mechanisms with those of thethese issues, we aim to elucidate the components of plantpotassium sensing and deficiency signaling in Arabidopsis using

the mechanisms that enable seaweeds to survive in salty
land plant Arabidopsis thaliana in terms of Na+/K+ homeostasis. In
addition, to establish a new method of phytoremediation, chemical

物によるセシウムや重金属の吸収に影響を与える化合物の研究、

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

heavy metals uptake in plants were conducted and the

Research Results● We demonstrated that Arabidopsis BETA-GLUCOSIDASE 23 regulates
plant response to cesium stress and a cesium tolerance enhancing
chemical, CsToAcE1, improved Cs tolerance by repressing
BETA-GLUCOSIDASE 23 in plants.
● We identified a phenolic compound that enhanced plant growth invarious conditions.
● We revealed that the overexpression of marine macroalgae (Pyropia
yezoensis) kinase genes and transporter genes led to improve thegrowth and abiotic stress tolerance in plants.

characterization of selected chemicals are on-going using

植物が有害な金属を吸収するメカニズムの分析も行っている。

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

研究テーマ

Research Subjects● 植物における栄養欠乏応答のシグナル伝達系の解明● Dissection of signaling cascades in plant response to nutrient
deprivation● 栄養欠乏時における植物の栄養素利用効率の向上に関する研究● Improvement of plant nutrient use efficiency in response tonutrient limitation● 海藻類の海洋環境における生存メカニズムの解析● 金属汚染土壌の浄化を目指した化合物併用ファイトレメディ
エーション方の確立● Understanding of marine macroalgae life in the marine
environment
The enhanced growth and salt tolerance by a phenolic
compound application in Arabidopsis plants

Effect of CsToAcE1 on cesium stressed wild-type (Col-0) and atβglu23 mutant
Arabidopsis plants

2021年度メンバー / FY2021 Members

主要論文 / Publications

Unit Leader

Moon, J. M. et al.
Cesium tolerance is enhanced by a chemical which binds to BETA-GLUCOSIDASE
23 in Arabidopsis thaliana.
Sci. Rep. 11, 21109 (2021)

Ryoung SHIN
Postdoctoral Researcher

Wen Dee ONG
Technical Staff

Takae MIYAZAKI
Ayako MIYA
Temporary Staffing

Sumiko MOROKUMA
Part-time Worker

Miho TANAKA
Sakiko ARAKAWA
56● Establishment of remediation methods for land contaminatedwith unwanted metals using plants and chemical compounds

Miyazaki, T., Moon, J. M., Shin, R.
Contribution of marine macroalgae genes to plant potassium deficiency tolerance intransgenic Arabidopsis.
Plant Biotechnol. Rep. 15, 349-357 (2021)
Mohammad-Sidik, A. et al.
Annexin 1 Is a component of eATP-induced cytosolic calcium elevation in Arabidopsis
thaliana roots.
Int. J. Mol. Sci. 22, 494 (2021)57

細胞生産研究チーム

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

有用化合物生産を目指した
最適な細胞の設計技術の確立を目指します

チームリーダー／Team Leader

バイオマスを化石資源の代替として活用するには、原材料・プ

Cost reduction of raw materials and processes is needed

ロセスコストの削減が重要である。
当チームでは、植物によるセin order to use biomass as an alternative to fossil resources.
are typically complicated and costly, into a bio-process that is

解・合成過程を一体的に最適化する事により、従来の複雑で高革新的な一貫バイオプロセスの開発を目指している。

研究テーマ● 有用化合物を生産するセルファクトリーの構築

工学博士

Our team aims to integrate conventional processes, which

ルロースの生産性・易分解性と、微生物によるバイオマスの分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

近藤 昭彦

Akihiko KONDO Ph.D.

innovative, consistent, less costly and energy-saving. This

研究成果

will be achieved by optimizing, in an integrated manner, a● 人工代謝経路を大腸菌内で構築することにより合成ゴム原料であるブタジエ
ンを糖から発酵生産することに成功した。

process of microorganisms' degrading and synthesizing● 大腸菌内でピルビン酸を生成する反応を最適にコントロールすることにより、コリスミ酸から派生する様々な有用化合物を生産することに成功した。
● ゲノムスケールモデルを用いた代謝設計によりグリセリンから2,3-ブタンジ
オールを効率良く生産する枯草菌を構築した。

● 人工代謝経路を設計するインシリコツールの開発

plant's capacity to produce and degrade cellulose and thebiomass.

Research Subjects● Building cell factories for production of valuable chemicals● Developing in silico tools for designing artificial metabolic
pathways● 目的の代謝反応を触媒する高機能酵素の開発

Research Results● We succeeded in fermenting butadiene, a raw material for synthetic
rubber, from sugar by constructing an artificial metabolic pathway in
Escherichia coli.
● We succeeded in producing a variety of useful compounds derived fromchorismate by optimally controlling the reaction to produce pyruvate in
Escherichia coli.
● We constructed a Bacillus subtilis that efficiently produces
2,3-butanediol from glycerol by metabolic design using a genome-scalemodel.

● Developing high functional enzymes catalyzing target
metabolic reactions

Butadiene bioproduction with E. coli having an artificial metabolic pathway

Global rewiring of E. coli metabolic pathway for maleate high production

2021年度メンバー / FY2021 Members

主要論文 / Publications

Team Leader

Special Postdoctoral Researcher

Akihiko KONDO

Ryosuke FUJIWARA

Senior Scientist

Postdoctoral Researcher

Tomokazu SHIRAI

Nunthaphan VIKROMVARASIRI
Yuki OGAWA
Ryosuke MITSUI

Mori, Y., Noda, S., Shirai, T., Kondo, A.
Direct 1,3-butadiene biosynthesis in Escherichia coli via a tailored ferulic aciddecarboxylase mutant.
Nat. Commun. 12, 2195 (2021)

Research Scientist

Shuhei NODA
Yutaro MORI

Noda, S. et al.
Reprogramming Escherichia coli pyruvate-forming reaction towards chorismate
derivatives production.
Metab. Eng. 67, 1-10 (2021)
Vikromvarasiri, N., Shirai, T., Kondo, A.
Metabolic engineering design to enhance (R,R)-2,3-butanediol production fromglycerol in Bacillus subtilis based on flux balance analysis
Microb. Cell Fact. 20, 196 (2021)

58

59

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

Developing integrated metabolomics
to explore mechanisms and regulation ofplant metabolite production

植物の有用物質生産の原理を解明するために
統合メタボロミクスを推進します

グループディレクター／Group Director

細胞内の全代謝産物（メタボローム）
を同定および定量し、
ゲ

Metabolomics involves the identification and quantification

ノム機能と対応させることがメタボロミクス研究である。植物界

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

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

研究成果

200,000 different types of chemical substances. The various

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● 新たなメタボローム解析法を用いて、アスパラガスの含硫黄代謝物アスパラ
プチンAの生合成経路、中間体および類縁体を明らかにした。
また、アスパラ
プチンAに血圧降下作用があることを示した。

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

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

薬学博士

Kazuki SAITO Ph.D.

functions. The plant kingdom metabolome is extremelyの代謝産物の化学的多様性は非常に大きく、20万種にのぼる
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

斉藤 和季● 異なるカンゾウ属植物種におけるグリチルリチン生成に関わる酵素のわずかな違いが、有効成分グリチルリチンの生産性を決めている分子メカニズムを解明した。
● ジャガイモのソラニダングリコアルカロイド生合成の鍵酵素である2-オキソグルタル酸依存性ジオキシゲナーゼを同定した。
この酵素はスピロソランからソラニダンへのC-16位水酸化を介する環状転位を触媒する。

compounds produced by plants are important for the
lives as food, industrial materials, energy and medicines. Ourgroup performs cutting-edge metabolomics analyses byhigh-performance mass spectrometry. These non-targeted
metabolomic analyses are applied to the identification of
unknown gene functions and elucidation of metabolic
networks. We are investigating the basic principles behind thewide variety of plant production functions, using Arabidopsis
as a model. In the field of Phytochemical Genomics, we are

ゲノミクス研究を進めている。同時に、それらの結果得られた基

also elucidating the production systems for specialized plant

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

products in crops, medicinal plants and other useful plants at

Research Results● Using a novel metabolomic approach, we identified the biosynthetic
pathway, intermediates, and analogues of asparaptine A, asulfur-containing metabolite in asparagus. We also showed that
asparaptine A exhibits hypotensive effects.
● We have elucidated the molecular mechanism, by which slightdifferences in the enzymes involved in glycyrrhizin production in different
licorice plant species, determines the productivity of the bioactive
metabolite, glycyrrhizin.
● We identified a 2-oxoglutarate-dependent dioxygenase that is a key
enzyme for solanidane glycoalkaloid biosynthesis in potato. This enzyme
catalyzes the ring-rearrangement from spirosolane to solanidane via
C-16 hydroxylation.

the genome level. Another important aspect of our research is

源開発に資する研究も推進していく。

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

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 byempirical and bioinformatics 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 and biotechnology● 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● Identiﬁcation of plant genes and networks involved inbiosynthesis of useful specialized (secondary) metabolites● 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(A) Chemical structures of asparaptine A-C.
(B) The strategy of tandem mass spectrum similarity-based metabolome network analysis
using 13C-labeled and non-labeled biosynthetic precursors.
(Reprinted with permission from Nakabayashi et al. J. Agric. Food Chem. 69, 8571-8577,
DOI: 10.1021/acs.jafc.1c01183. Copyright (2021) American Chemical Society)

The oxidative reactions catalyzed by CYP88D6 and CYP88D15 leading to the
production of specific triterpenoid saponins in the licorice.

2021年度メンバー / FY2021 Members

主要論文 / Publications

Group Director

Nakabayashi, R. et al.
Tandem mass spectrum similarity-based network analysis using 13C-labeled andnon-labeled metabolome data to identify the biosynthetic pathway of the bloodpressure-lowering asparagus metabolite asparaptine A.
J. Agr. Food Chem. 69, 8571-8577 (2021)

Kazuki SAITO
Senior Research Scientist

Naoyuki UMEMOTO
Tsubasa SHOJI
Research Scientist

Amit RAI
Technical Staff

Tomoko NISHIZAWA
Satoko SUGAWARA
Kouji TAKANO

60● Metabolic genome engineering and synthetic biology for
production of useful compounds

Fanani, M. Z. et al.
Allylic hydroxylation activity is a source of saponin chemodiversity in the genus glycyrrhiza.
Plant Cell Physiol. 62, 262–271 (2021)
Akiyama, R. et al.
The biosynthetic pathway of potato solanidanes diverged from that of spirosolanes
due to evolution of a dioxygenase.
Nat. Commun. 12, 1300 (2021)
61

代謝システム研究チーム

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

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

チームリーダー／Team Leader

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

る。特に、一次代謝産物に加え多様な特化代謝産物を作る植物

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

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

博士
（農学）

Masami HIRAI Ph.D.

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

平井 優美

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

研究成果

We aim to understand the mechanisms and physiology of● シロイヌナズナが含硫黄特化代謝産物グルコシノレートを分解して硫黄栄養源として再利用する代謝経路を明らかにした。
● セイヨウオトギリソウにおいてnorathyriolからisomangiferinを生成する新規C配糖化酵素を同定した。
● 陸上植物の進化の過程においてセリン生合成酵素PGDHがアロステリック制御の点で多様化したことを明らかにした。

研究テーマ

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

Research Results● We clarified the metabolic pathway of Arabidopsis in which
glucosinolates, sulfur-containing specialized metabolites, are degraded
and reused as a sulfur nutrient source.
● We identified a novel C-glycosyltransferase that produces isomangiferin
from norathyriol in Hypericum perforatum (St. John's wort).
● We revealed that the serine biosynthetic enzyme PGDH has been
diversified in terms of allosteric regulation during the evolution of land
plants.

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

Photograph of St. John's wort (top) and the reaction catalyzed bya novel C-glycosyltransferase (bottom)

Biological functions of glucosinolates under sulfur-sufficient (left) and -deficient (right)
conditions

主要論文 / Publications

2021年度メンバー / FY2021 Members
Team Leader

Visiting Scientist

Junior Research Associate

Masami HIRAI

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

Mai UZAKI

Postdoctoral Researcher

Kai UCHIDA
Ryoichi SATO
Yushiro FUJI
Mengyao WANG

Technical Staff

Ayuko KUWAHARA
Muneo SATO
Jun INABA

62

Student Trainee

Rui LI
Hiromitsu TABETA
Part-time Worker

Junko TAKANOBU

Sugiyama, R. et al.
Retrograde sulfur flow from glucosinolates to cysteine in Arabidopsis thaliana.
Proc. Natl. Acad. Sci. USA 118, e2017890118 (2021)
Uchida, K., Akashi, T., Hirai, M.Y.
Identification and characterization of glycosyltransferases catalyzing direct xanthone
4-C-glycosylation in Hypericum perforatum.
FEBS Lett. 595, 2608-2615 (2021)
Okamura, E. et al.
Diversified amino acid-mediated allosteric regulation of phosphoglycerate
dehydrogenase for serine biosynthesis in land plants.
Biochem. J. 478, 2217-2232 (2021)
63環境代謝分析研究チーム

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

データ駆動型アプローチにより
環境調和システムの理解と持続性を探求します

チームリーダー／Team Leader

自然環境では、多様な生物種間の摂食および共生関係により

Our team intends to develop novel environmental analysis

化学資源が生産・消費・分解され、物質代謝の恒常性が保たれ

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

博士
（工学）

our NMR approaches toward metabolite and biomass

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

淳

Jun KIKUCHI Ph.D.

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

mixtures, as well as inorganic elements and microbial

研究成果

ecosystem analyses combined with bioinformatics and● 量子化学計算による演繹的アプローチと、機械学習による帰納的アプローチ
を組み合わせ、世界最高精度のJカップリング定数予測精度を達成した。
● 機械学習とベイジアンネットワーク解析を組み合わせ、魚肉の剪断曲線、
MRIおよび低分子・高分子プロファイリング情報から、魚類の棲息域に応じたエコタイピング手法を報告した。
● 毛髪物性（破断力、弾性率、伸張度、降伏強度）に強く関わる固体NMR、時間
領域NMR、FT-IRおよび熱分析からのデータ記述子を回帰分析する手法を
報告した。

研究テーマ

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

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

Research Results● We have achieved highly accurate J-coupling prediction by a
combination of quantum chemistry simulation and machine-learning
approaches.
● We reported fish ecotyping of environmental habitus based onmachine-learning and Bayesian network analysis for stress testing,
1D-MRI and metabolite-macromolecular profiling of fish muscles.
● We predicted hair physical properties (i.e. breaking force, elastic
modulus, extension, and yield strength) by regression modeling basedon descriptors from solid-state NMR, time-domain NMR, FT-IR andthermal analysis.

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

Fish ecotyping of environmental habitus based on machine-learning and Bayesian network analysis
for physical and chemical parameters of fish muscles

Predicting J-coupling values by a combination of quantum chemistry simulation andmachine-learning approaches

2021年度メンバー / FY2021 Members

主要論文 / Publications

Team Leader

Postdoctoral Researcher

Jun KIKUCHI

Atsushi KUROTANIDaiki YOKOYAMA
Shunji YAMADA
Tatsunori YAGI

Ito, K., Xu, X., Kikuchi, J.
Improved Prediction of Carbonless NMR Spectra by the Machine Learning ofTheoretical and Fragment Descriptors for Environmental Mixture Analysis.
Anal. Chem. 93, 6901-6906 (2021)

Senior Research Scientist

Shigeharu MORIYA
Research Scientist

Kenichi AKAGI
Hideaki SHIMASpecial Postdoctoral Researcher

Technical Staff

Yuuri TSUBOIKenji SAKATA
Tomoko MATSUMOTO

Wei, F. et al.
Fish ecotyping based on machine learning and inferred network analysis of chemicaland physical properties.
Sci. Rep. 11, 3766 (2021)

Ayari TAKAMURA
Takamura, A., Tsukamoto, K., Sakata, K. Kikuchi, J.
Integrative measurement analysis via machine learning descriptor selection forinvestigating physical properties of biopolymers in hairs.
Sci. Rep. 11, 24359 (2021)
64

65

植物脂質研究チーム
Plant Lipid Research Team

植物の成長と発生のしくみを脂質の機能から明らかにしますA lipidomic approach to addressing
plant growth and development
チームリーダー／Team Leader

脂質は生物を構成する主な分子であり、エネルギー源のみなWe are investigating how lipids control plant growth and

らず細胞膜の構成や情報伝達物質として生命機能を維持する

development. Lipids play diverse roles in energy storage,
the concept of “Spatiotemporal (4-D) lipidomics”, we

発生をどのようにコントロールしているかを明らかにすべく、脂能を制御する分子メカニズムを研究している。
これにより、脂質が制御する植物機能の理解を深めるとともに、得られた知見を戦略的な脂質代謝エンジニアリングに供し、光合成産物を有効活用する低炭素社会の実現に貢献することを目指す。

博士
（理学）

Yuki NAKAMURA D.Sci.

cellular membrane integrity and signal transduction. Under

ために多様な役割を果たしている。我々は、脂質が植物の成長・質代謝のダイナミックな変動を時空間的に捉え、それが細胞機中村 友輝

precisely

addressthemolecular

dynamics

of

lipid

研究成果

metabolism and underlying mechanism in growth control.

● ホスホコリンがリン欠乏状態の植物体の成長に必要であることを明らかにした。

metabolic● 種子の油を合成する新しい代謝経路を明らかにした。
● グリセロール3リン酸がリン欠乏植物の根の伸長に関わることを明らかに
した。

研究テーマ

Our basic research will form the basis of knowledge-basedengineering

strategytoefficiently

convertphotosynthetic assimilates into industrially valuable lipids,
which contributes to the development of carbon-neutral
society.

Research Results● We found that phosphocholine is required for growth ofphosphate-starved plants.
● We found a new metabolic route for triacylglycerol biosynthesis in seeds.
● We found a new role for glycerol 3-phosphate in root growth ofphosphate-starved plants.

Research Subjects● 脂質が制御する植物の成長・発生のメカニズム● Lipid-mediated mechanism in plant growth anddevelopmental control● 環境変化に応答する膜脂質プロファイルの多様性とその生理学的意義● Physiological significance of molecular diversity in themembrane lipid profiles● 時空間（4次元）
リピドミクス―植物細胞における脂質代謝の動的変化を立体的に捉える取り組み―● Spatiotemporal (4-D) lipidomics -An effort to address thesubcellular dynamics of plant lipid metabolism at
spatiotemporal resolution-● 光合成産物をオイル産生に活用する代謝改変● Utilization of photosynthetic assimilates through the lipid
metabolic engineering

Phosphocholine (PCho) promotes root growth of the phosphate-starved Arabidopsis plants.

PLMT converts phosphatidylethanolamine (PE) to phosphatidylcholine (PC),then provide a precursor for triacylglycerol (TAG) biosynthesis in seeds.

2021年度メンバー / FY2021 Members

主要論文 / Publications

Team Leader

Ngo, A.H., Angkawijaya, A.E., Lin, Y-C., Liu, Y-c., Nakamura, Y.
The phospho-base N-methyltransferases PMT1 and PMT2 produce phosphocholine
for leaf growth in phosphorus-starved Arabidopsis.
J. Exp. Bot. erab436 (2021)

Yuki NAKAMURA

Tan, Y.R., Nakamura, Y.
The importance of Arabidopsis PHOSPHOLIPID N-METHYLTRANSFERASE (PLMT)
in glycerolipid metabolism and plant growth.
J. Exp. Bot. erac049 (2022)
Ngo, A.H., Nakamura, Y.
Phosphate starvation-inducible GLYCEROPHOSPHODIESTERPHOSPHODIESTERASE6 (GDPD6) is involved in Arabidopsis root growth.
J. Exp. Bot. 73, 2995-3003 (2022)
66

67

天然物生合成研究ユニット

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

微生物遺伝子資源を探索し、有用物質生産に向けて生合成機構を解明します

ユニットリーダー／Unit Leader

放線菌や糸状菌などの微生物は有用二次代謝物の宝庫であMicroorganisms such as actinomycetes and filamentous

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

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

博士
（理学）

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

高橋 俊二

Shunji TAKAHASHI D.Sci.

elucidate a key reactions of biosynthetic pathways by genetic

研究成果

and biochemical methods. We diversify microbial metabolites● ディールス・アルダー反応を触媒する２つの酵素が、鏡像異性体を作り分ける
仕組みを解明した。

addition to utilizing transcriptional regulators, we develop● キナンスラキノン生合成に関与するkiqO遺伝子の破壊により抗菌活性を有する6,9-ジヒドロキシテトラングロールを見出した。
● 6-ジメチルアリルトリプトファン合成酵素と基質の共構造解析に成功した。

by modifying gene clusters and pathway engineering. In
novel methods to activate biosynthetic gene clusters by small
molecules and create natural products. We are constructing
microbial biosynthetic platforms and efficiently produce
valuable natural products using genetic resources fromnature.

研究テーマ

Research Results● We have clarified the mechanism by which two enzymes catalyzing theDiels-Alder reaction produce mirror image isomers.
● We found 6,9-dihydroxytetrangulol with antibacterial activity by
disruption of the kiqO gene involved in the biosynthesis ofkinanthraquinone.
● We succeeded in analyzing the co-crystal structure of
6-demythylallyltryptophan synthase and its substrate.

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● Elucidation of biosynthetic machinery of bioactive microbial
metabolites by genetic, biochemical and structural analyses● 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● Evaluation of transcriptional regulators associated withsecondary metabolite gene clusters● 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● Production of novel secondary metabolites from unknown
gene clusters unveiled by genome sequence analysis● 二次代謝産物の生産を高める小分子の開発● Development of small molecules that enhance production of
secondary metabolites● 微生物を利用した生合成プラットフォームの構築● Construction of biosynthetic platforms using microorganisms

Two stereoselective Diels-Alderases, Fsa2 and Phm7

Crystal structures of 6-demythylallyltryptophan synthase

2021年度メンバー / FY2021 Members

主要論文 / Publications

Unit Leader

Technical Staff

Shunji TAKAHASHI

Naoko MORITA
Hiroshi TAKAGI
Yumi SATO

Fujiyama, K. et al.
Molecular basis for two stereoselective Diels-Alderases that produce decalinskeletons.
Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 60, 22401-22410 (2021)

Research Scientist

Eiji OKAMURA
Postdoctoral Researcher

Katsuyuki SAKAI
Vo Ngoc Quynh NHU
Zheng YU
Risa TAKAO

Part-time Worker

Akiko TAKAHASHI
Islam Adel Abdelhakim AMIN

Sakai, K. et al.
6,9-Dihydroxytetrangulol, a novel angucyclinone antibiotic accumulated in kiqO genedisruptant in the biosynthesis of kinanthraquinone.
J. Antibiot. 74, 593-595 (2021)
Suemune, H. et al.
Crystal structures of 6-demythylallyltryptophan synthase, IptA: Insights into substratetolerance and enhancement of prenyltransferase activity.
Biochem. Biophys. Res. Commun. 593, 144-150 (2022)

68

69

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

省資源・省エネ型化学合成を実現できる
新しい触媒を開発します

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

新触媒の開発は、従来にない優れた新機能を持つ物質の創

Our group aims to develop new generations of catalysts,

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

which are superior or complementary to existing ones, for the

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

工学博士

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

Zhaomin HOU D.Eng.

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

侯

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

研究成果

olefins for the synthesis of new functional polymers by unique● キラルなスカンジウム触媒を用いることにより、キノリンとアルキンの脱芳香族的スピロ環化反応を初めて実現し、新規光学活性なスピロジヒドロキノリン類の合成に成功した。
● スカンジウム触媒を用いることにより、エチレンと2つの異なるアニシルプロピ
レンとの三元精密共重合を初めて実現し、タフでかつ迅速な自己修復性能を示す新規エラストマーの合成に成功した。

rare-earth metal catalysts, (2) development of regio-, stereo-,and enantioselective and atom-, operation-efficient chemicaltransformations for the synthesis of fine chemicals by designing
new catalysts and new reactions, and (3) activation andtransformation of small molecules such as N2, CO, and CO2 bysynergistic molecular multimetallic polyhydride clusters.

● キラルなスカンジウム触媒を用いることにより、アルキンによるフェロセンの不斉C­Hアルケニル化反応を初めて実現し、新規面不斉フェロセン誘導体の合成に成功した。

研究テーマ

Research Subjects● 希土類触媒の特徴を活かした新規重合反応の開発

Research Results● We have achieved for the first time the asymmetric dearomative
spiro-annulation of quinolines with alkynes via scandium-catalyzed C−H
activation, affording a new family of chiral spiro-dihydroquinoline
derivatives.
● We have achieved for the first time the terpolymerization of ethylene andtwo different methoxyaryl-substituted propylenes by using a scandium
catalyst, leading to the formation of tough and fast self-healingelastomers.
● We have achieved for the first time the enantioselective C−H
alkenylation of ferrocenes with alkynes by using a chiral scandium
catalyst, affording a new family of planar-chiral ferrocenes.

● 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 andreaction designs● 多核金属ヒドリドクラスターによる小分子の活性化と有効利用● Small molecule activation and transformation by molecularmultimetallic hydride clusters

Optical Microscope Images of a Self-Healing Polymer Composed of Ethylene and Two
Different Methoxyaryl-Substituted Propylenes.
Left: Damaged by a razor blade. Right: Self-healed in one minute

Dearomative [3 + 2] Spiro-Annulation of 2-Arylquinolines with Alkynes via
Scandium-Catalyzed C-H Activation

主要論文 / Publications

2021年度メンバー / FY2021 Members
Group Director

Postdoctoral Researcher

Zhaomin HOU

Shaojie LOU
Harekrishna SAHOOLin HUANG
Xiaobin LIN

Senior Research Scientist

Satoshi KAMIGUCHI
Masayoshi NISHIURA
Takanori SHIMA
Masanori TAKIMOTO
Liang ZHANG
Special Postdoctoral
Researcher

Xuefeng CONG
Tatsumi OCHIAI

70

Visiting Researcher

Gang XIONGNa HAO
Shigeru YAMAGUCHITechnical Staff

Hisashi SOGA

Junior Research
AssociateWenxuan XU
Yidan CHENG

Lou, S. et al.
Modular Access to Spiro-dihydroquinolines via Scandium-Catalyzed Dearomative
Annulation of Quinolines with Alkynes.
J. Am. Chem. Soc. 143, 20462-20471 (2021)

Student Trainee

Zhou SUN

Yang, Y. et al.
Terpolymerization of Ethylene and Two Different Methoxyaryl-Substituted Propylenes
by Scandium Catalyst Makes Tough and Fast Self-Healing Elastomers.
Angew. Chem. Int. Ed. 60, 26192-26198 (2021)
Lou, S., Zhuo, Q., Nishiura, M., Luo, G., Hou, Z.
Enantioselective C–H Alkenylation of Ferrocenes with Alkynes by Half-Sandwich
Scandium Catalyst.
J. Am. Chem. Soc. 143, 2470-2476 (2021)71触媒・融合研究グループ

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

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

グループディレクター／Group Director

環境資源科学に資する、遷移金属触媒を用いる新規反応のOur

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

ondeveloping

new

袖岡 幹子

transition

薬学博士

Mikiko SODEOKA D.Pharm.

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

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

focuses

metal-catalyzed reactions, and on conducting integrated plant

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

group

metal-catalyzed asymmetric carbon-carbon bond-forming

研究成果

reactions, reactions utilizing molecular oxygen, and reactions● ニッケル錯体触媒を用いC-CNニトロンとα-ケトエステルエノラートとのジアステレオ収束型(3 + 2)環化付加型反応を開発した。

we further examine the functions of our original catalytic● ペルフルオロアルキル銅中間体の形成を鍵とする含フッ素カルボン酸無水物を用いたアルケンおよびアルキンの1,2-ビスペルフルオロアルキル化反応を開発した。
● 重水素化アルキンと水素化アルキンを用いたラマンイメージングにより、生細胞内でも構造が非常に類似した小分子を区別して観察できることを見出した。

研究テーマ

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

Research Results● We developed Ni-catalyzed diastereoconvergent (3 + 2) cycloaddition ofisomerizable C-CN nitrones with α-keto ester enolates.
● We developed 1,2-bis-perfluoroalkylation reactions of alkenes andalkynes using perfluorocarboxylic anhydrides via the formation of
perfluoroalkylcopper intermediates.
● We revealed that small molecules with very similar structures having
deuterated and hydrogenated alkynes can be distinguished andobserved in living cells by Raman imaging.

Research Subjects● 遷移金属触媒を用いるフルオロアルキル化反応の開発● Development of catalytic fluoroalkylations● 遷移金属触媒を用いる不斉炭素-炭素結合形成反応の開発● Development of asymmetric carbon-carbon bond-forming
reactions● 酸素を用いる遷移金属触媒反応の開発● Utilization of O2 for oxidation reactions● 遷移金属触媒を用いる反応の計算化学的手法による解析● Computational analysis of transition metal-catalyzed
reactions● プローブ分子の開発と生物学的応用● Development of new probe molecules and their application
to biological researchNi-catalyzed diastereoconvergent (3 + 2) cycloaddition

1,2-Bis-perfluoroalkylation with perfluoro carboxylic anhydrides

202１年度メンバー / FY2021 Members

主要論文 / Publications

Group Director

Ezawa, T. et al.
Dynamics in Catalytic Asymmetric Diastereoconvergent (3 + 2) Cycloadditions with
Isomerizable Nitrones and α-Keto Ester Enolates.
J. Am. Chem. Soc. 143, 9094-9104 (2021)

Mikiko SODEOKA

Special Postdoctoral
Researcher

Senior Research
Scientist

Postdoctoral Researcher

Takuma TAGAMI

Kosuke DODO
Yoshihiro SOHTOME
Shintaro KAWAMURA

Subrata MUKHERJEE
Boobalan RAMADOSS

Research Scientist

Naoki TERAYAMA
Kana OONUMA

Syusuke EGOSHI

Technical Staff

Tagami, T., Aoki, Y., Kawamura, S., Sodeoka, M.
1,2-Bis-perfluoroalkylations of alkenes and alkynes with perfluorocarboxylic
anhydrides via the formation of perfluoroalkylcopper intermediates.
Org. Biomol. Chem. 19, 9148-9153 (2021)
Egoshi, S., Dodo, K., Ohgane, K., Sodeoka, M.
Deuteration of terminal alkynes realizes simultaneous live cell Raman imaging ofsimilar alkyne-tagged biomolecules.
Org. Biomol. Chem. 19, 8232-8236 (2021)

7273

機能有機合成化学研究チーム

Advanced Organic Synthesis Research Team

持続可能な社会を支える
次世代有機合成を開拓します

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

当チームは、『次世代有機合成法』の開発及びその合成法を

Our team aims at the development of “next generation

利用した機能性有機分子の創製に取り組んでいる。我々が目指

synthesis” and its utilization for the creation of functional
is inspired by the highly efficient reactions the Nature uses:

インスパイアされた、反応活性点や保護基を持たない分子を直た触媒系を用いて、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、モリブデンなどの普遍金属触媒反応や有機ナトリウム化合物を用いた有機合成反応の開発にも取り組んでいる。

direct and highly selective coupling of organic molecules

研究成果

without prefunctionalization with reactive groups. We envision● 遠隔立体制御を可能にする「ルーフ」配位子を設計し，金属触媒を用いてア
レーンの選択的な官能基化反応を達成した。

catalysts enable the rapid assembly of complex functional● フルオロアレーンのオルト位選択的官能基化反応を開発し、ハロペリドールといった医薬品分子の官能基化へ適用できることを見出した。
● リチウムのサステイナブルな代替としてのナトリウムを用いて、有機ナトリウム
化合物の調製法やアレーンの温和な還元反応を開発した。

研究テーマ

that by precise design of ligands, efficient and selective
molecules from simple building blocks. We are also interested
in the development of sustainable catalysis based on
Earth-abundant metals such as manganese, iron, cobalt,
molybdenum, and the utilization of organosodium compounds
for organic synthesis.

Research Results● We designed a “roof” ligand that enables unique selectivity in thereaction of simple and complex arenes.
● We developed the selective functionalization of fluoroarenes next to thefluorine atom, including drug molecules such as haloperidol.
● We used sodium as a sustainable alternative to lithium for organic
synthesis, for example the synthesis of organosodium compounds andthe reduction of arenes.

Research Subjects● 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● “Next generation organic synthesis”: direct and selective
coupling of organic molecules● 普遍金属を用いた触媒系の開発● Development of Earth-abundant metal catalysis● 有機ナトリウム化合物を用いた有機合成● Organic synthesis with organosodium“Roof” Ligand for Selective Functionalization of Arenes

Sodium as Sustainable Alternative for Lithium in Organic Synthesis

2021年度メンバー / FY2021 Members

主要論文 / Publications

Team Leader

Postdoctoral Researcher

Laurean ILIES

Ikko TAKAHASHI
Yushu JIN
Boobalan RAMADOSSPinaki Bhusan DE
Somsuvra BANERJEE

Ramadoss, B., Jin, Y., Asako, S., Ilies, L.
Remote steric control for undirected meta-selective C-H activation of arenes.
Science 375, 658-663 (2022)

Senior Scientist

Sobi ASAKO
Yuichiro MUTOH
Research Scientist

Kazuhiro OKAMOTO

74

Laurean ILIES Ph.D.

organic molecules. Our vision of “next generation synthesis”

す『次世代有機合成法』とは、高効率で進行する生体内反応に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ラウレアン・イリエシュ Ph.D.

Student Trainee

Masaya NAGATA

Kuleshova, O., Asako, S., Ilies, L.
Ligand-enabled, iridium-catalyzed ortho-borylation of fluoroarenes.
ACS Catal. 11, 5968-5973 (2021)
Asako, S., Takahashi, I., Nakajima, H., Ilies, L., Takai K.
Halogen–sodium exchange enables efficient access to organosodium compounds.
Commun. Chem. 4, 76 (2021)

75

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

グリーンケミストリー（環境にも人にも優しい化学）に最適な触媒は造れないか？

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

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

博士
（薬学）

ultimately highly active catalysts, can they promote unrealized

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

山田 陽一

Yoichi M. A. YAMADA D.Pharm.

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

研究成果

green sustainable chemistry?” It is our mission in our team to● 高活性高分子コバルト触媒を開発した。
これを用いることで1,3,5-位置選択的環化三量化反応が効率的に進行した。

this purpose, we will develop self-organized catalysts of polymer● フェニルアセチレンを触媒としたマイクロ波―光創発的触媒反応を開発した。
● 機械学習によりニッケル触媒でのカップリング反応の収率向上に成功した。

show our answers against the above-mentioned questions. For
ligands and metal species, spatial catalysts where micro/nanospace materials and catalytic molecules/clusters are merged,
and electromagnetic waves-activated catalysts.

Research Results● A highly active polymeric Co catalyst was developed.
1,3,5-regioselective cyclotrimerization proceeded efficiently using thepolymeric Co catalyst.
● A microwave-photo emergent catalytic system was developed using
phenylacetylene as a catalyst.
● Machine learning was used to successfully improve the yield ofnickel-catalyzed coupling reactions.

研究テーマ

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

1,3,5-Regioselective Cyclotrimerization Using Polymeric Pyridine Co Catalyst

Photooxidation of Sulfoxides with Microwave Irradiation Using Phenylacetylene

2021年度メンバー / FY2021 Members
Team Leader

Visiting Researcher

Yoichi M. A. YAMADA

Valerii BUKHANKO

Research Scientist

Senior Visiting
Scientist

Heeyoel BAEK
Zhenzhong ZHANG
Postdoctoral Researcher

Abhijit SEN
Yuta MATSUKAWA

主要論文 / Publications
Sen, A., Sato, T., Ohno, A., Baek, H., Yamada, Y. M. A.
Polymer-Supported-Cobalt-Catalyzed Regioselective Cyclotrimerization of Aryl
Alkynes.
JACS Au 1, 2080-2087 (2021) *Selected as Supplementary Cover Picture

Hiromasa KANEKOTechnical Staff

Aya OHNO

Matsukawa, Y. et al.
Microwave-Assisted Photooxidation of Sulfoxides.
Sci. Rep. 11, 20505 (2021)
Ebi, T., Sen, A., Dhital, R. N., Yamada, Y. M. A., Kaneko, H.
Design of Experimental Conditions with Machine Learning for Collaborative Organic
Synthesis Reactions Using Transition-Metal Catalysts.
ACS Omega 6, 27578–27586 (2021)

76

77

生体機能触媒研究チーム

Biofunctional Catalyst Research Team

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

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

当チームでは、生体機能に着目した触媒材料の開発、ならびWe work on the development of biologically inspired catalysts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and their application to energy conversion and production
towards multielectron transfer catalysis, electron/proton transport,で利用される触媒反応、電子プロトン輸送、代謝制御、外部環境
ギー循環システムを利用、または模倣した新しい方法論を開拓し、エネルギーや資源の創出、その生産効率の向上を目指し研究を行っている。

研究テーマ

博士
（理学）

systems. Specifically, we aim to understand nature’s ingenuity

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

中村 龍平

Ryuhei NAKAMURA D.Sci.

metabolic regulation, responsiveness to external stimuli, and

研究成果

energy management in deep sea environments to develop novel● コバルトとマンガンの2種類の元素を組み合わせることで、活性と安定性を兼ね備えた水電解触媒の開発に成功した。

renewable energy sources.

materials and systems necessary to effectively manage● 実験、数理、機械学習を組み合わせることで、触媒活性を理解するための理論
モデルを構築した。
● CO2の電気化学還元反応によりチオエステル合成に成功した。

● We succeeded in synthesizing an active and stable catalyst for waterelectrolysis by incorporating cobalt and manganese into a single
material.
● We promoted a theory about catalyst activity using experiments, kinetic
modelling, and machine learning.

Research Subjects● We succeeded in synthesizing thioester through electrochemical CO2
reduction.

● 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 deephydrothermal environment● 微生物の細胞外電子移動を利用した電力生産

Research Results● Microbial electricity generation

A lifetime of more than 1500 hours for the oxygen evolution reaction in acid wasachieved on Co2MnO4 (left bottom). The DFT calculations show that this is due to thestable Mn-O bond which prevents dissolution of lattice oxygen (upper left). The photoof bubbles shows the intensive oxygen evolution on the electrode surface.

主要論文 / Publications

2021年度メンバー / FY2021 Members
Team Leader

Postdoctoral Researcher

Part-time Worker

Ryuhei NAKAMURA

Ji-Eun LEE
Shuang KONG
Ailong LI
Koichi YATSUZUKA

Nao TSUNEMATSU

Senior Scientist

Yoko CHIBA
Research Scientist

Hideshi OOKA
Special Postdoctoral
Researcher

Hye-Eun LEE

Technical Staff

Kesu DONG
Marie WINTZER
Kazuna FUSHIMI

Schematic image of the hydrogen evolution reaction on platinum in acid. The blue reaction pathway iscommonly assumed in the literature. However, our fitting analysis using machine learning and microkinetic
equations revealed that the red pathway is the dominant pathway observed experimentally. The sensitivity ofthis pathway to the electrochemical potential results in the high activity of platinum observed experimentally.

Consultant

Tomomi YOSHIKAWA
Assistant

Tomomi MINAMI
Taeko HORIE

Li, A. et al.
Enhancing the Stability of Cobalt Spinel Oxide Towards Sustainable Oxygen Evolutionin Acid.
Nat. Catal. 5, 109–118 (2022)
Ooka, H., Wintzer, M. E., Nakamura, R.
Non-zero Binding Enhances Kinetics of Catalysis: Machine Learning Analysis on theExperimental Hydrogen Binding Energy of Platinum.
ACS Catal. 11, 6298-6303 (2021)
Kitadai, N. et al.
Thioester synthesis through geoelectrochemical CO2 fixation on Ni sulfides.
Commun. Chem. 4, 37 (2021)

78

79

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

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

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

バイオマス資源を原料として次世代型の高性能・高機能なバ

Our team aims to provide high-performance and specific

イオマスプラスチックの創製を目指した研究を推進している。
バ

functional bioplastic materials as environmentally conscious
biopolyesters

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

producedbymicroorganisms,

we

have

developed the advanced technology that enables us to bring

研究成果

out their potential and use them as practical plastic materials.

● β置換型アクリルモノマーを含有する共重合ポリマーの合成に成功した。

polymeric● レゾルシノール骨格を有する半芳香族ポリエステルの物性に及ぼす置換基効
果を明らかにした。
● バイオポリエステルを母材とするポリマーブレンドにおける相容性と酵素分解性の相関を明らかにした。

研究テーマ

We also employ various biomass substances to create novel
materials,

followedwithbiopolyesters.

We

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

Research Results● We succeeded in syntheses of copolymers containing β-substituted
acrylate monomers.
● We found the relationship between the substituent and physicalproperties for semi-aromatic polyesters containing resorcinol units.
● We elucidated the relationships between miscibility and enzymatic
degradability for biopolyester-based polymer blends.

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

Syntheses of polyesters containing of resorcinol molecular skeleton structure

Syntheses of copolymers from β-substituted acrylate monomers

主要論文 / Publications

2021年度メンバー / FY2021 Members
Team Leader

Postdoctoral Researcher

Hideki ABE

Tatsuya GOTO
Senri HAYASHI

Senior Research Scientist

Tomohiro HIRAISHI
Masahiro FUJITA
Research Scientist

Yasumasa TAKENAKA
Technical Scientist

Sumito KUMAGAI

80

博士
（工学）

Hideki ABE Ph.D.

polymeric materials. Particularly, by paying attention to

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

阿部 英喜

International Program
Associate

Iffa Farahin Binti JEEPERY

Senior Visiting Scientist

Research Fellow

Tadahisa IWATA
Seiichi TAGUCHI
Ken-ichi KASUYATechnical Staff

Visiting Scientist

Takeharu TSUGE
Yoshihiro KIKKAWA

Imada, M., Takenaka, Y., Tsuge, T., Abe, H.
Copolymers incorporated with β-substituted acrylate synthesized by organo-catalyzed
group-transfer polymerization.
Polym. J. 53, 989-999 (2021)

Motosuke IMADA
Naoko NAKADA

Jeepery, I.F., Sudesh, K., Abe, H.
Miscibility and enzymatic degradability of poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate)-based polyester blends by PHB depolymerase and lipase.
Polym. Degrad. Stab. 192, 109692 (2021)
Goto, T., Abe, H.
Substituent Effects on Thermal and Mechanical Properties of Resorcinol-Based
Semiaromatic Polyesters.
Macromol. Chem. Phys. 223, 2100355 (2022)81

バイオ高分子研究チーム

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

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

チームリーダー／Team Leader

高分子合成酵素（ポリエステル合成酵素）、高分子分解酵素

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

functions of biopolymer synthases. The final goal of our

研究成果

laboratory is to design and develop novel functional enzymes● クモ糸の物性に寄与する低分子量タンパク質を発見した。

(PHA) and polyamide/polypeptide, which can be used as● 植物細胞にマクロピノサイトーシス様の取り込み機構を誘起する合成ペプチドを報告した。

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

Research Results● Finding some low-molecular weight proteins contributing to the spider
silk’s mechanical properties.
● Developing synthetic fusion peptides inducing macropinocytosis-likecellular uptake in plant cells.

● 植物への噴霧処理により遺伝子導入可能な手法を開発した。

研究テーマ● Developing gene expression and silencing via spray delivery of nucleic
acid/peptide complexes into plant nuclei and chloroplasts.

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

Synthetic peptides: macropinocytosis-inducing peptides help cellular update.

Spraying method: biomolecule delivery system into plant cells

主要論文 / Publications

2021年度メンバー / FY2021 Members
Team Leader

Postdoctoral Researcher

Senior Visiting Scientist

Technical Staff

Part-time Worker

Keiji NUMATA

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

Taku DEMURA
Takamasa SAKAI
Yutaka KODAMA

Yoko MOTODA
Yoko HORII
Ayaka TATEISHI

Maai MORI
Mami GOTO
Aili AILIZATIVisiting Scientist

Student Trainee

Assistant

Takashi OSANAI
Misato OHTANI
Kazuharu ARAKAWA
Kosuke TSUCHIYA
Toshiki SAWADA
Hiroshi SATO
Hirotaka UJI
Daichi IDA

Taichi KURITA
Mizuki TOMIZAWA
Yuki ITO
Tomomi INOUE
Yuki SHIMATANI
Naoya ABE
Shota SAKAMOTO
Takato MATSUI
Takuma KAWAGUCHI

Research Scientist

Ali Andres Defrance MALAY
Masaki ODAHARA
Special Postdoctoral
Researcher

Nur Alia OKTAVIANI

82

博士
（工学）

Keiji NUMATA Ph.D.

microorganisms (phototrophic bacteria) to contain developed

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

沼田 圭司

Kono, N. et al.
Multicomponent nature underlies the extraordinary mechanical properties of spider
dragline silk.
Proc. Natl. Acad. Sci. USA 118, e2107065118 (2021)
Miyamoto, T. et al.
Synthetic peptide–guided protein delivery in plants via a distinct endocytic route.
JACS Au 2, 223-233 (2022)
Thagun, C. et al.
Non-transgenic Gene Modulation via Spray Delivery of Nucleic Acid/Peptide
Complexes into Plant Nuclei and Chloroplasts.
ACS Nano 16, 3506-3521 (2022)
83ケミカルゲノミクス研究グループ
Chemical Genomics Research Group

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

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

グループディレクター／Group Director

ケミカルバイオロジーのアプローチにより、様々な生命現象

Identification of novel small molecular ligands is essential

を理解し、それを人為的に制御するためには、
ユニークな活性を

to understand diverse biological phenomena and to control

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

農学博士

focuses on the development of useful molecular ligands that

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

稔

the biological systems by chemical methods. This project

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

吉田Minoru YOSHIDA D.Agr.

are expected to contribute to an advance in environmental

研究成果

and resource sciences by employing chemical libraries that● スプライシング異常によって生ずるイントロンを含むタンパク質に応答して翻訳全体を抑制する新たなフィードバック制御機構を発見した。

In particular, we search into novel active compounds by● 鉄 をキレートする構 造 的 に類 似した 2 つのシデ ロフォアを生 産 する
Acremonium persicinum MF-347833の生合成遺伝子を解析したところ、これらのシデロフォアが一方は細胞内の鉄貯蔵として働き、他方は競争する真菌を殺傷して鉄を奪い取るものとして機能することが判明した。
● スプライシング調節薬であるスプライソスタチンAは、細胞においてスプライ
シング因子U1 snRNPの利用可能な量を減少させ、mRNAや非コードRNAの切断とポリアデニル化を誘発することで抗がん活性を示すことを明らかにした。

consist of microbial metabolites and/or synthetic compounds.
constructing a variety of phenotypic screening systems using
genetically modified animal, plant and yeast cells, and in vitro
screening systems using various target proteins that include
enzymes for metabolism and epigenetics. In addition, weconstruct new platforms for developing high throughput
screening systems. Our goal is to identify and provide uniquemolecular ligands that are useful for chemical biology
research that aims to exploit new areas of environmental andResearch Results● We discovered a novel cellular feedback regulation that suppresses
global translation in response to aberrant proteins containing
intron-derived sequences generated by splicing errors.
● Analysis of two related siderophore synthetic gene clusters in
Acremonium persicinum MF-347833 revealed that one acts as an
intracellular iron storage and the other kills competitor fungi to depriveiron.
● We showed that spliceostatin A causes premature cleavage andpolyadenylation in mRNA and noncoding RNA by reducing theavailability of a splicing factor U1 snRNP in cells, thereby inducing
anticancer activity.

resource sciences.

研究テーマ

Research Subjects● タンパク質間相互作用を標的とした生理活性化合物のスクリー
ニング系開発● Development of screening systems for bioactive compounds
that target protein-protein interactions● 生理活性物質の作用機序を網羅的に解明する技術の開発● Development of comprehensive methodologies for target
identification of bioactive compounds● タンパク質メチル化、アセチル化、
アシル化などを介したエピジェ
ネティクスの化学的制御● Chemical regulation of epigenetics by controlling protein
methylation, acetylation, and acylation● バイオエネルギー生産への応用を目指した化学的代謝制御法の開発● Chemical regulation of metabolism for effective bioenergy
production

Differential roles of two structurally related siderophores in a fungus Acremonium
persicinum, which are synthesized by two evolutionarily distinct non-ribosomal peptide
synthetase (NRPS) gene clusters.

Upon splicing errors, some of mRNAs with retained introns are translated into aberrant
truncated proteins that induce proteotoxic stress, which eventually inhibit global
translation via inhibition of mTORC1.

主要論文 / Publications

2021年度メンバー / FY2021 Members
Group Director

Postdoctoral Researcher

Visiting Researcher

Minoru YOSHIDA

Jagat CHHIPI SHRESTHA

Senior Research Scientist

Technical Staff

Kazumi FUKATSU
Nurmila Sari

Akihisa MATSUYAMA
Ken MATSUMOTO
Feng LING
Yoko YASHIRODA

Rumi KUROKAWA
Mayumi ARATA
Atsushi HASHIMOTO
Megumi TAKASE

Senior Scientist

Junior Research Associate

Kazuki SASAKI
Norio KUDO
Takashi ITO

Fereshteh AZADEH

Research Scientist

Tilman SCHNEIDER-POETSCH
84

Visiting Scientist

Tomoshige HIRATSUKA

Student Trainee

Takumi TAKAHASHI
Wenjuan ZHU
Karam SAGHIR
Qing CAI
Huanlin LI
Mio KIKUTA
Saaya SEKINE
AssistantMari AOKI

Chhipi-Shrestha, J. K. et al.
Splicing modulators elicit global translational repression by condensate-prone proteinstranslated from introns.
Cell Chem. Biol. 29, 259-275 (2022)
Asai, Y. et al.
Differential biosynthesis and roles of two ferrichrome-type siderophores,
ASP2397/AS2488053 and ferricrocin, in Acremonium persicinum.
ACS Chem. Biol. 17, 207-216 (2022)
Yoshimoto, R. et al.
Spliceostatin A interaction with SF3B1 limits U1 snRNP availability and causes
premature cleavage and polyadenylation.
Cell Chem. Biol. 28, 1356-1365 (2021)
85ケミカルバイオロジー研究グループ
Chemical Biology Research Group

Developing new techniques forchemical biology and elucidating mysteries ofcomplex biological systems

ケミカルバイオロジーの新手法を開発し、複雑な生物系の謎解きを目指します

グループディレクター／Group Director

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

オロジー」研究を推進するためには、
ケミカルライブラリーを整

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

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

through the genetic engineering of microorganisms and

研究成果

organic synthesis, as well as databases that describe the● 二次代謝制御化合物NPD938で処理した糸状菌から、強力な抗マラリア活性を示す新規化合物dihydrolucilactaeneを発見した。

useful bioactive compounds in the chemical library, identify● IndoluidinがDHODHを標的とし、抗腫瘍効果を示すことを明らかにした。
● 新規アブシジン酸誘導体をもちいて、乾燥耐性につながる、気孔開閉、及び、転写の適切な調節機構を明らかにした。

研究テーマ

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

Research Results● We found a new potent antimalarial compound dihydrolucilactaene froma filamentous fungus treated with a secondary metabolism controllingcompound NPD938.
● We demonstrated that indoluidin targets DHODH, thereby inhibiting
tumor growth.
● Using new abscisic acid derivatives, we revealed adequate regulation of
stomatal, transcriptional, and developmental responses to conquer
drought.

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

Dihydrolucilactaene is a potent antimalarial compound.

Indoluidin is a novel DHODH inhibitor.

主要論文 / Publications

2021年度メンバー / FY2021 Members
Group Director

Postdoctoral Researcher

Hiroyuki OSADA

Julius Adam Velasco LOPEZ
Xiaoying SUN
Hiromasa YOSHIOKA

Senior Research Scientist

Makoto MUROI
Takayuki MOTOYAMA
Yasumitsu KONDOH
Makoto KAWATANI
Research Scientist

Yushi FUTAMURA
Choong Soo YUN

86

農学博士

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

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

長田 裕之

Hiroyuki OSADA D.Agr.

International Program
Associate

Fauze Bin MAHMUD
Student Trainee

Technical Staff

Hiroyuki UNO

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

Research Consultant

Takeshi SHIMIZU
Sayoko HIRANUMA
Yasuhiro HORI

Part-time Worker

Keiko WATANABE
Mayu KAWASAKI
Yoko WAKAMURA
Yuri NUNAMI
Yuko TERAMAE

Abdelhakim, A. I. et al.
Dihydrolucilactaene, a potent antimalarial compound from Fusarium sp. RK97-94.
J. Nat. Prod. 85, 63-69 (2022)
Kawatani, M. et al.
Identification of dihydroorotate dehydrogenase inhibitors-indoluidins-that inhibit cancer
cell growth.
ACS Chem. Biol. 16, 2570-2580 (2021)
Yoshida, K. et al.
New abscisic acid derivatives revealed adequate regulation of stomatal,transcriptional, and developmental responses to conquer drought.
ACS Chem. Biol. 16, 1566-1575 (2021)87

分子リガンド標的研究チーム

Molecular Ligand Target Research Team
Exploring target molecules andmode-of-action of bioactive compounds throughglobal analysis of chemical genetic interactions

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

チームリーダー／Team Leader

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

特異的な標的分子が存在する。標的分子の決定は、分子リガン

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

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

Charles M. BOONE Ph.D.

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

チャールズ・ブーン Ph.D.

identification has been extremely difficult, because the

研究成果

interactions between molecular ligands and their targets are● 分裂酵母ケミカルゲノミクス解析により、momilactone Bの作用機序を予測し、隔壁形成や細胞骨格に関与することを検証した。

for target identification based on the global analysis of yeast● オートファジーを活性化し、結核菌の増殖を阻害するclionamineの標的がPik1であることを酵母ケミカルゲノミクス法により明らかにした。

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

● Candida albicansについて確立した機械学習モデルにより、抗真菌剤開発に有用な真菌特異的な必須遺伝子を同定し、ケミカルゲノミクス解析で検証し
た。

研究テーマ

● We investigated the mechanism underlying the antifungal activity ofmomilactone B using the fission yeast chemical genomics analysis.
● We found that clionamines activate autophagy and inhibit
Mycobacterium tuberculosis survival in macrophages and a yeast
chemical genomics approach identified Pik1 as a target protein.
● We established a machine learning model to provide a comprehensive
essentiality prediction for Candida albicans and generated the Candidachemical genomics pipeline.

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

Target identification of clionamines using a yeast chemical genomics approach

Research Results

Mode of action analysis of momilactone B using the fission yeast chemical genomics analysis

2021年度メンバー / FY2021 Members

主要論文 / Publications

Team Leader

Technical Staff

Charles M. BOONE

Yumi KAWAMURA
Mami YOSHIMURA
Hiromi KIMURA

Fu, C. et al.
Leveraging machine learning essentiality predictions and chemogenomic interactions to
identify antifungal targets.
Nat. Commun. 12, 6497 (2021)

Deputy Team Leader

Yoko YASHIRODA
Research Scientist

Lien Thi Kim PHAM
Visiting Scientist

Matej USAJ

AssistantJunko NODA

Persaud, R. et al.
Clionamines stimulate autophagy, inhibit Mycobacterium tuberculosis survival inmacrophages, and target Pik1.
Cell Chem. Biol. 29, 870-882 (2022)
Tomita, K. et al.
Genome-wide screening of genes associated with momilactone B sensitivity in thefission yeast Schizosaccharomyces pombe.
G3 (Bethesda) 11, jkab156 (2021)

8889

分子生命制御研究チーム

Molecular Bioregulation Research Team
Regulation of plant physiology
with synthetic molecules

植物の生理機能を人工分子で制御します

チームリーダー／Team Leader

食糧生産量の増加は、社会を持続させる上で喫緊の課題で

Although increasing global food supply is the critical issue

あるが、気候変動など様々な要因がその妨げとなっている。我々

for sustainable society, crop yields are growing too slowly to
problems such as climate change, which will make itんでいる。論理的な分子設計や化合物ライブラリーからの探索
ような分子を用いて、安定的な食糧生産の鍵となる遺伝子を解明し、食糧生産の様々な場面で最適な植物の成長制御法を提供する。
こうした分野横断型の研究を進めることで、既存の手法

Ph.D.

meet the expected food demand. We are rather facing manyの研究チームは、
この課題の解決に化学と生物学の両面から挑により、植物の生理機能を制御する新たな分子を創生する。
この

萩原 伸也

Shinya HAGIHARA Ph.D.

challenging to produce enough food. Our team aims at

研究成果

solving these issues by chemical biology approach. We● 植物の細胞内器官を染色する蛍光色素を開発した。

and reverse chemical genetics. The compounds obtained

search key genes for stable food production through forward● 葉のミトコンドリアの品質管理にオートファジーが関わることを明らかにした。

from chemical screening will be structurally optimized throughchemical synthesis and applied to regulate physiologicalでは見つからなかった地球規模の課題に対する解決の糸口を

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

探るとともに、新たな研究分野の開拓を目指している。

Research Results● We developed fluorescent dyes that rapidly visualize subcellularcompartments in plants.
● We found that autophagy contributes to the quality control of leaf
mitochondria.

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

研究テーマ

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

Bump-and-hole auxin-receptor pair

2021年度メンバー / FY2021 Members

主要論文 / Publications

Team Leader

Visiting Researcher

Shinya HAGIHARA

Sakuya NAKAMURA
Yuma SHISAKA
Yutaro SHIMIZU

Kusano, S., Nakamura, S., Izumi, M., Hagihara, S.
Development of 1,8-Naphthalimide dyes for a rapid imaging of subcellularcompartments in plants.
Chem. Commun. 58, 1685-1688 (2021)

Senior Scientist

Masanori IZUMI
Research Scientist

Shuhei KUSANO
Special Postdoctoral
Researcher

Kotaro NISHIYAMA
Postdoctoral Researcher

Jekson ROBERTLEE

90

Rapid imaging of subcellular compartments with 1,8-Naphthalimide dyes

Technical Staff

Yo KIKUCHI
Izumi FUKUHARA
Izumi KONO

Nakamura, S. et al.
Autophagy contributes to the quality control of leaf mitochondria.
Plant Cell. Physiol. 62, 229-247 (2021)

Part-time Worker

Emi SONEMio TOKUDA
Yumiko OHTSUKA

91

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
チームリーダー／Team Leader

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

解析、
シミュレーションに必要な基盤ソフトウェアの開発をおこ

metabolomic analyses, network analyses and computer
identification of metabolites. Our developments will be applied

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

博士（理学）

Masanori ARITA D.Sci.

simulations. We also design databases for more efficient

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

有田 正規

to integrated analysis of metabolomic and transcriptomic data

研究成果
● 質量分析計による植物メタボロームデータおよび詳細で構造化されたメタ
データを格納する「理研植物メタボロームメタデータベース」を開発した。

研究テーマ● 23植物科にわたる農産155食品のノンターゲット脂質プロファイリングを行なった。

● メタボローム情報解析● 天然物メタボロミクスの手法と成果を概括した。

● メタボローム解析用のソフトウェア開発

from collaborating teams to enable systematic understandingof life.

Research Subjects● Analysis and interpretation of metabolomic data
● Software development for metabolome analysis andsimulations● メタボロームデータベースの統合

Research Results● We developed the RIKEN Plant Metabolome Metadatabase (RIKEN
PMM), storing mass spectrometry-based profiling data with theirstructured experimental metadata.
● We performed untargeted lipid profiling for 155 agricultural food products
from 23 plant families.
● We surveyed technologies and achievements of phytochemical
metabolomics.

● Integration of metabolic databases

Roadmap to investigate the diversity of phytochemicals (DOI: 10.1039/D1NP00014D)

RIKEN PMM view of genotype-dependent metabolome data in Arabidopsis

2021年度メンバー / FY2021 Members

主要論文 / Publications

Team Leader

Matsuzawa, Y. et al.
Food lipidomics for 155 agricultural plant products.
J. Agric. Food Chem. 69, 8981-8990 (2021)

Masanori ARITA
Research Scientist

Atsushi FUKUSHIMA
Visiting Scientist

Hiroshi TSUGAWA

Fukushima, A. et al.
Development of RIKEN Plant Metabolome MetaDatabase.
Plant Cell Physiol. 63, 433-440 (2022)
Tsugawa, H., Rai, A., Saito, K., Nakabayashi, R.
Metabolomics and complementary techniques to investigate the plant phytochemicalcosmos.
Nat. Prod. Rep. 38, 1729-1759 (2021)9293

分子構造解析ユニット

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

機器分析による化学物質の構造解析に必要な基盤整備と技術開発を行います

ユニットリーダー／Unit Leader

当ユニットでは、構造決定に必要な核磁気共鳴(NMR)や質

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

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

農学博士

novel organic compounds that are found or synthesized in

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

Hiroyuki KOSHINO D.Agr.

biology, metabolomics research, and several organic

研究成果

synthetic studies. We provide diverse research support● マイクロ波誘起スルホキシド光酸化反応の機構を分光学・計算化学的手法
を用いて解析した。

maintenance and operation of MS, NMR, and CD facilities for● 久慈産琥珀由来のメラニン産生抑制活性ノルジテルペノイドを全合成し、その絶対構造を決定した。
● GC-EAD及びGC/MSによる同定のための標品や野外試験用に蛾類の４種の性フェロモン構成成分の立体選択的合成を行った。

内外の共同研究として遂行している。

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

molecular

characterization

andstructural

Research Results● We analyzed spectroscopically and computationally the
microwave-assisted photooxidation of sulfoxides.
● We determined the absolute configuration of a novel norditerpenoid
inhibitor of melanin production isolated from Kuji amber by the total
synthesis.
● We synthesized four geometrical isomers stereoselectively for
identification of sex pheromone components of moths by GC-EAD and
GC/MS analysis and to use in field trap tests.

determination by spectroscopic analysis together with organic
synthesis.

研究テーマ

Research Subjects● 核磁気共鳴および質量分析に関する新しい手法と技術開発● Development of new methods and technologies for NMR
and MS analyses● 機器分析と有機合成化学による有機化合物の同定と構造決定● Organic molecular characterization and structural
determination by spectroscopic analysis and organic
synthesis● 核磁気共鳴、質量分析、各種分光法と量子化学計算による研究支援と共同研究● 構造解析と生物活性評価を目的とした生物活性天然物の合成
研究● Research supporting activity and collaborative research with
NMR, mass spectrometry, other spectroscopic methods
and quantum chemical calculations● Synthesis of bioactive natural products in aid of thestructural and biological activity studies

Spectroscopic and computational analysis of the microwave-assisted
photooxidation

Structures of four geometrical isomers of 11,13-hexadecadien-1-ol synthesized for
identification of sex pheromone components of moths

2021年度メンバー / FY2021 Members

主要論文 / Publications

Unit Leader

Technical Scientist

Hiroyuki KOSHINO

Toshihiko NOGAWA

Senior Research Scientist

Technical Staff

Matsukawa, Y. et al.
Microwave-assisted photooxidation of sulfoxides.
Sci. Rep. 11, 20505 (2021)

Shun-ya TAKAHASHI
Takemichi NAKAMURA
Atsuya MURANAKA

Eiyu IMAI

Senior Technical Scientist

Part-time Worker

Xingmei OUYANG

Ezawa, T. et al.
Dynamic asymmetric diastereoconvergent (3+2) cycloadditions with isomerizable
nitrones and α-keto ester enolates.
J. Am. Chem. Soc. 143, 9094-9104 (2021)

Takashi NAKAMURA
Sakai, K. et al.
6,9-Dihydroxytetrangurol, a novel angucyclinone antibiotic accumulated in kiqO genedisruption in the biosynthesis of kinanthraquinone.
J. Antibiot. 74, 593-595 (2021)
94

95

生命分子解析ユニット

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

タンパク質の構造を調べて、生命現象の謎にせまります

ユニットリーダー／Unit Leader

当ユニットは、生命現象の解明に向け、生体成分構造解析法

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

る情報の整備をすることで研究支援を行っている。

● 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

protein chemical analyses, mass spectrometry. Our challenge

研究成果

to research, develop and fine-tune novel characterization● ヒトのプロテオゲノミクス解析によりHippo-YAP/TAZシグナルエフェクター
SCRIBのオーバーラップ遺伝子がマイクロタンパク質へと翻訳されていることを発見した。
● メチル化酵素METTL9は、タンパク質のヒスチジン残基を修飾することを明らかにした。

研究テーマ● STINGと共沈するタンパク質のプロテオーム解析を行い、COP-I複合体がSTINGのERへの輸送に関与していることを示した。

methods for biological molecules, is an endless yet rewarding
process.

Research Results● We discovered a microprotein-coding overlapping gene of
Hippo-YAP/TAZ signaling effector SCRIB by human proteogenomic
analysis.
● We found that methytaion enzyme the methylase METTTL9 modifies
histidine residues of proteins.

Research Subjects● Development and application of analytical methods forstructural details on biological molecules● Development of quantitative analysis of biomolecules● RNAの質量分析● We performed proteome analysis of co-precipitates with STING andshowed that the COP-I complex is involved in the transport of STING to
the ER.

● Identification and characterization of RNA by mass
spectrometry

MALDI TOF-TOF mass spectrum of S100A9-derived peptides from WT and Mettl9 KO mouse neutrophils. As a result ofcomparison between WT and Mettl9 KO mouse neutrophils, we found that His109 of S100-A9 is methylated with METTL9.

Translational repression of a canonical gene SCRIB by a newly discovered translatable overlapping gene oSCRIB. Our study
revealed that the translation initiation of oSCRIB results in the translational inhibition of the downstream gene SCRIB, which willcontribute to non-excessive expression of SCRIB as a Hippo-YAP/TAZ signaling effector gene in human cells.

2021年度メンバー / FY2021 Members

主要論文 / Publications

Unit Leader

Postdoctoral Researcher

Naoshi DOHMAE

Yuta NOMURA

Senior Research Scientist

Technical Staff

Hiroshi NAKAYAMA

Masami KOIKE
Hiroko TSUCHIDA

Nomura, Y., Dohmae, N.
Discovery of a small protein-encoding cis-regulatory overlapping gene of the tumor
suppressor gene Scribble in humans.
Commun. Biol. 4,1098 (2021)

Senior Technical Scientist

Takehiro SUZUKI
Kowashi WATANABE
Technical Scientist

Miwako ASANUMA

96

博士
（学術）

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

直Naoshi DOHMAE Ph.D.

understand the mechanism and action of biological molecules.

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

Davydova, E. et al.
The methyltransferase METTL9 mediates pervasive 1-methylhistidine modification in
mammalian proteomes.
Nat. Commun. 12, 891. (2021)
Mukai, K. et al.
Homeostatic regulation of STING by retrograde membrane traffic to the ER.
Nat. Commun. 12, 61. (2021)97質量分析・顕微鏡解析ユニット

Mass Spectrometry and Microscopy Unit

植物科学研究のための質量分析および顕微鏡解析の技術基盤を提供します

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

質量分析と顕微鏡解析は環境資源科学研究のコアである植

Mass

物科学の基盤解析技術である。
当ユニットでは、植物メタボロー● 質量分析計による植物メタボローム解析● 質量分析計による植物ホルモン解析● 植物組織および細胞の顕微鏡解析

analyses

平井 優美

are

博士
（農学）

Masami HIRAI Ph.D.

the analyses based on mass spectrometry for the study ofplant metabolome and hormonome and on microscopy for the

研究成果

ultrastructural observation of the plant cells.

● トマトのメタボロームデータから収量関連形質を予測するモデルを機械学習により構築し、
マーカー代謝産物候補を同定した。
● 野生イネの、地下茎を介した情報のやりとりによる不均一窒素栄養環境に対する成長調節のしくみと、そのしくみへの植物ホルモン作用の関わりを明らかにした。
● 光学顕微鏡と電子顕微鏡で捉える光電子相関顕微鏡システムを改良するとともに、連続切片自動撮像システムを用いた三次元解析との組合せた新たな解析技術開発を行なった。

Research Subjects● Plant metabolomic analyses by mass spectrometry● Plant hormone analyses by mass spectrometry● Microscopic analyses of plant tissues and cells

CLEM & array tomography system and confocal microscope, CLEM image
and 3D image

Technical Staff

Part-time Worker

Masami HIRAI

Makoto KOBAYASHI
Yumiko TAKEBAYASHI
Muneo SATO
Mayumi WAKAZAKI
Noriko TAKEDA
Kouji TAKANO
Yumi GOTO

Yuko SAITO
Tomoko SUZUKI
Chieko KOMORI
Masami NANRI
Toshiyo MOTOJIMA
Kiyoko MOROHOSHI

Kiminori TOYOOKATechnical Scientist

Mayuko SATO
Expert Technician

Mikiko KOJIMA
Tetsuya MORI
Ryosuke SASAKI● By machine learning, we constructed a model for predicting yield-related
traits of tomato from metabolome data and identified a candidate marker
metabolite.
● We found a mechanism underlying efficient growth strategies of a wild
rice under heterogenous nitrogen conditions and how phytohormones
are involved in the mechanism.
● We improved correlative light and electron microscopy (CLEM) using
light microscopes and electron microscopes, and developed array
tomography for 3D image reconstruction.

主要論文 / Publications

Unit Leader
Senior Technical Scientist

Research Results

The growth regulation strategy in limited and heterogeneous nitrogen availability

2021年度メンバー / FY2021 Members

98

microscopic

sustainable resource science. Our unit develops and executes

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

研究テーマ

and

fundamental analytical technology in plant science and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分析を担当している。

spectrometricSiriwach, R. et al.
Assessment of greenhouse tomato anthesis rate through metabolomics using LASSO
regularized linear regression model.
Front. Mol. Biosci. 9, 839051 (2022)
Kawai, M. et al.
Regulation of ammonium acquisition and use in Oryza longistaminata ramets under
nitrogen source heterogeneity.
Plant Physiol. 188, 2364-2376 (2022)
Hachiya, T. et al.
Excessive ammonium assimilation by plastidic glutamine synthetase causes
ammonium toxicity in Arabidopsis thaliana.
Nat. Commun. 12, 4944 (2021)
99

化合物リソース開発研究ユニット

Chemical Resource Development Research Unit

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

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

化合物ライブラリーは、
ケミカルバイオロジーの研究手法を

A chemical library is an indispensable tool to promote

用いて生物機能制御研究、医農薬研究を推進する上で、欠くこ

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

リーの有効活用を目的として化合物ライブラリー基盤をベース
情報の提供などを通じて、環境資源科学研究、
ケミカルバイオロ
ジー研究をサポートし、当該分野での連携をプロモートする。
また、ケミカルバイオロジー研究グループ、天然物生合成研究ユ
ニット等と連携して化合物ライブラリーの充実を図る。

研究テーマ

research supports for chemical biology and resource science

研究成果

by providing chemical compounds, their information, and● 理化学研究所天然化合物バンク(NPDepo)の化合物ライブラリーから、
Mint3阻害化合物を同定し、この化合物がMint3特異的にがんの転移を抑制することを明らかにした。
● 理研新領域プロジェクト（ケミカルプローブ）
では、合成化学の研究者から化合物を受け入れ、化合物ライブラリーを作製し、生物活性を評価する研究者に提供した。化合物の評価結果を取りまとめて、合成化学グループと生物学グループとの橋渡しを行っている。
● 化合物ライブラリーを有効に活用するために、生物学的評価情報（NPEdia
assay database）
をもとに、評価目的別のライブラリーを構築した。

● 化合物ライブラリーの有効活用

農学博士

under the strategy of chemical biology. To ensure theとの出来ない研究ツールである。
当ユニットは、化合物ライブラとした連携研究を推進する。化合物ライブラリーおよび化合物

長田 裕之

Hiroyuki OSADA D.Agr.

● 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structure-activity relationship analysis. Moreover, we areenriching the chemical library by cooperating with Natural
Product Biosynthesis Research Unit.

● From chemical library of the RIKEN Natural Product Depository(NPDepo), we identified a Mint3 inhibitor, which was found to inhibit
cancer metastasis in a Mint3-specific manner.
● In the RIKEN New Fields Project (Chemical probes), we accept
compounds from chemical synthesis laboratories and made chemical
libraries, that were provided to screening groups. Collecting chemicals
and biological activities, we are bridging between chemists andbiologists in this project.

Research Subjects● Chemical library utilization● Research promotion by structure-activity relationshipanalysis and optimization of chemical structures

Chemical library of NPDepo in storage

Research Results● In order to make effective use of the compound library, we constructed alibrary by evaluation purpose based on biological evaluation information(NPEdia assay database).

Achievement of chemical library provision

2021年度メンバー / FY2021 Members

主要論文 / Publications

Unit Leader

Technical Staff

Hiroyuki OSADA

Hiroyuki HIRANO
Yuta IWAI
Harumi AONO

Sakamoto, T. et al.
Pharmacological inhibition of Mint3 attenuates tumour growth, metastasis, andendotoxic shock.
Commun. Biol. 4, 1165 (2021)

Senior Scientist

Nobumoto WATANABE
Senior Research Scientist

Makoto MUROIYasumitsu KONDOH
Makoto KAWATANI

Part-time Worker

Akiko YOSHIOKA
Junko KOBAYASHI

Yoshida, J. et al.
Mitochondrial complex I inhibitors suppress tumor growth through concomitantacidification of the intra- and extracellular environment.
iScience 24, 103497 (2021)
Safizadeh, H. et al.
Improving measures of chemical structural similarity using machine learning on
chemical-genetic interactions.
J. Chem. Inf. Model. 61, 4156-4172 (2021)

100

101

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

Proper management and provision ofchemical compounds to support researchfor drug discovery and development

適正な化合物管理と提供を通して、創薬研究を支えます基盤ユニットリーダー／Unit Leader

当ユニットは、創薬・医療技術基盤プログラムにおける化合物

This unit takes over the role of a chemical bank in the

探索、構造最適化の過程で合成あるいは購入された創薬シード

RIKEN program for Drug Discovery and Medical Technology
purchased in the process of exploration and structure

ラリー化し、生物活性評価、毒性・安全性評価などの目的に応じ発研究ユニットと連携し、創薬のためにスクリーニング用化合物
ライブラリーを整備して、創薬シード化合物探索基盤ユニットをはじめとする創薬研究者に提供する。
また、
ヒット化合物をライ
ブラリーの中から迅速に選抜し、効率良く提供するための化合物管理データベースの構築を進めている。

農学博士

Platforms (DMP); we store compounds synthesized or

化合物を適正な環境下で保管管理し、それらの化合物をライブて提供するケミカルバンク機能を担っている。化合物リソース開長田 裕之

Hiroyuki OSADA D.Agr.

optimization of drugs and supply them for validation of

研究成果

biological activity, toxicity or safety. In cooperation with the● スクリーニングのヒット化合物を、再評価のために提供を行った。

construct and provide a chemical library for drug-discovery● 新規導入された極微量分注装置(ECHO)に対応した化合物ライブラリーの溶液プレートを作成し、提供した。
● 化合物の購入からデータベースの登録、提供まで一貫して対応できるように
なった。

研究テーマ

Chemical Resource Development Research Unit, we also
screening to the Seed Compounds Exploratory Unit for Drug
Discovery Platform and other researchers. We haveconstructed the database for the management of the chemical
library to provide compounds efficiently.

Research Results● We provided hit compounds for re-evaluation of biological activities.
● We prepared and provided solution plates of NPDepo compound
libraries for the newly introduced ultra-trace dispensing system (ECHO).
● We have started to respond to requests for provision of compounds in aconsistent manner, from purchase to database registration andprovision.

Research Subjects● 創薬用化合物ライブラリーの受託と保管● Storage of chemical libraries for drug-discovery● 創薬スクリーニング用化合物ライブラリーの配布● Provision of chemical libraries for HTS to explore drug seeds● 化合物管理データベースの構築● Construction of database for management of chemical library

DMP chemical library in storage

Achievement of chemical library provision

2021年度メンバー / FY2021 Members
Unit Leader

Hiroyuki OSADA
Deputy Unit Leader

Yasumitsu KONDOH
Technical Staff

Hiroyuki HIRANO
Yuta IWAI
Kaori HONDA
Part-time Worker

Manami MORIHASHI

102

103

創薬シード化合物探索基盤ユニット

Drug Discovery Seed Compounds Exploratory Unit

新薬創製を目的とするシード/リード化合物をHTSにより探索します

Discovering seed and lead compounds
by HTS to develop new drugs
基盤ユニットリーダー／Unit Leader

創薬シード化合物探索基盤ユニットは、創薬標的として期待

The Drug Discovery Seed Compounds Exploratory Unit

される分子に作用する新しい生理活性化合物を化合物ライブラ

aims to identify seed compounds for drug development, which

研究テーマ

研究成果

● インビトロおよび細胞系アッセイによるハイスループットスク
リーニング
（HTS）

● 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」
および新学術領域研究「ケモテクノロ
ジーが拓くユビキチンニューフロンティア」
およびその他の共同研究において、合計42のアッセイ系を構築、HTSを実施した。
それにより目的の標的分子および標的表現型に対する生理活性作用を有する化合物の同定に貢献した。

Research Subjects● マイクロスケール熱泳動によるハイスループット分子間相互作用解析装置を導入し、創薬･医療技術基盤プログラム内の研究テーマにおいて、標的とするタンパク質に対する結合能を指標とするハイスループットスクリーニングのための実験フローを確立した。

Research Results● High throughput screening (HTS) using in vitro andcell-based assay systems● High content screening based on cell imaging● HTS for compounds that recover yeast phenotypes induced
by expression of human genes

Classification of the methods for HTS assay systems that have been conducted in FY2021

Visiting Scientist

Technical Staff

Minoru YOSHIDA

Hiroki KOBAYASHI

Deputy Unit Leader

Technical Scientist

Akiko IDEI

Koushiki MINO
Seiji MATSUOKA
Shin-ya OKAMOTO

Satoko MAEDA
Junko MIKUNIIku KUWAHARA
Takeshi SONODA
Michiru IWASHITA
Haruna NISHIMURA
Mari AGAWA
Yasue ICHIKAWA
Akiko NAKATA

Ken MATSUMOTO
Senior Visiting Scientist

Kenji OGAWA● We installed a high-throughput molecular interaction analysis system
based on microscale thermophoresis (Dianthus NT.23PicoDuo), andestablished an experimental flow for detecting the compound’s binding
activity to target proteins in HTS themes of RIKEN DMP.

主要論文 / Publications

Unit Leader

Senior Research Scientist● We constructed assay systems and conducted HTS for a total of 42
different drug discovery themes in RIKEN DMP, AMED P-CREATE, andMEXT project New frontier for ubiquitin biology driven bychemo-technology, contributing to the identification of compounds withactivity against target molecules and target phenotypes.

A drug screening system using microscale thermophoresis (MST) technology was constructed and used for HTS, resulting in theidentification of primary hit compounds.

2021年度メンバー / FY2021 Members

104

農学博士

compound libraries.

指す。

● 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

稔

are active on drug target molecules, through HTS of large

リーから大規模に探索することによって、創薬シードの同定を目● 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

吉田

Minoru YOSHIDA D.Agr.

Taeko WAKANA
Toshie KAIZUKA
Keiko MORONAGA
Kaori SATO
Rika KAWAMURA
Miwa TAKAHASHI
Saki IMAMURA
Assistant

Hiroko ISHIWATA

Takayama, K.I. et al.
Targeting epigenetic and posttranscriptional gene regulation by PSF impairs hormone
therapy-refractory cancer growth.
Cancer Res. 81, 3495-3508 (2021)
Nakatani, K. et al.
Alantolactone is a natural product that potently inhibits YAP1/TAZ through promotionof reactive oxygen species accumulation.
Cancer Sci. 112, 4303-4316 (2021)

105創薬化学基盤ユニット

Drug Discovery Chemistry Platform Unit

低分子創薬および標的蛋白分解を用いた新薬開発を推進しますPursuing small molecule drug discovery
and targeted protein degradation
基盤ユニットリーダー／Unit Leader

我々の研究の領域は、
１）低分子新規治療薬の開発候補品のAs a part of the drug discovery efforts at RIKEN, our group’s

同定、２）標的蛋白分解を用いた中分子化合物による創薬研究、

research is focused on 1) small molecule drug discovery, 2)
support for the drug discovery efforts of our collaborators at

具体的にはヒット化合物からリード化合物、
リード化合物から物活性、薬物代謝、体内動態などの最適化を構造展開によって行う。
また、その際に理化学研究所内に蓄積された構造生物学や in silico drug design の優れた技術を総動員して創薬の迅速化を図る。現在、主として希少疾患、顧みられない熱帯感染症、難治性の癌治療薬などの開発に取り組んでいる。

various academic and governmental research institutions in

研究成果

Japan. We specialize on programs with novel therapeutic● AMED革新的がん医療実用化研究事業の支援の下に抗がん剤の前臨床開発を推進中。

structure-activity relationships on HTS hits in a wide range of● AMED難治性疾患治療実用化研究研究事業の支援の下にミトコンドリア病の前臨床開発を推進中。
● AMED創薬支援推進事業「産学連携による次世代創薬AI開発」
を推進中。

研究テーマ

targets or mode of action, and strive to quickly develop
therapeutic areas including rare diseases, neglected tropicaldiseases, and intractable cancers. While identification of apreclinical candidate is the ideal outcome, validation of novel
therapeutic targets is also an important part of our efforts.

Research Results● Preclinical development of a small molecule anti-cancer drug candidate
is in progress.
● Preclinical development of a small molecule rare disease drug candidate
is in progress.
● Next generation drug discovery AI platform development is in progress.

Research Subjects● 低分子創薬と標的蛋白分解を用いた新薬開発● Small molecule drug discovery and targeted protein
degradation

Targeted protein degradation

Drug discovery process

主要論文 / Publications

2021年度メンバー / FY2021 Members
Unit Leader

Research Scientist

Visiting Scientist

Hiroo KOYAMA

Katsuhiko SEKIMATA
Yasuko KODA
Hirokazu KUBOTA
Kenichi WASHIZUKA
Hirofumi YAMAMOTO

Takuya TASHIRO

Senior Research
Scientist

Fumiyuki SHIRAI
Nobuo CHO
Senior Technical
Scientist

Junichi KAZAMI

106

薬学博士

Hiroo KOYAMA Ph.D.

targeted protein degradation, and 3) chemistry-related general３）
アカデミア研究機関の創薬研究支援、と多岐に渡っている。
開発候補化合物まで、最新の有機合成化学の手法を用いて生小山 裕雄

Technical Scientist

Ko KIKUZATO

Technical Staff

Rie OSAKI
Part-time Worker

Fumiko KYOTANIAssistant

Chieko SHIDA

Yamamoto, H. et al.
Novel bicyclic pyrazoles as potent ALK2 (R206H) inhibitors for the treatment offibrodysplasia ossificans progressive.
Bioorg. Med. Chem. Lett. 38, 127858 (2021)
Nara, T. et al.
The ubiquinone synthesis pathway is a promising drug target for Chagas disease.
PLoS ONE 16, e0243855 (2021)
Tanji, K. et al.
Novel tankyrase inhibitors suppress TDP-43 aggregate formation.
Biochem. Biophys. Res. Commun. 537, 85-92 (2021)

107バイオプローブ研究グループ
Bioprobe Research Group

ドイツ・マックスプランク研究所と連携してシステムズケミカルバイオロジー研究を推進します

Proceeding the research ofsystems chemical biology in collaboration
with Max Planck Institute in Germany
グループディレクター／Group Director

当グループでは、
ドイツ・ドルトムントのマックスプランク分子

In collaboration with a group of Max Planck Institute (MPI) of

生理学研究所（MPI of Mol. Physiol. ヘルベルト・ワルドマン

Molecular Physiology (group of Prof. Herbert Waldmann),exchange young researchers from each other for tight and究を行っている。互いのグループへ若手研究者を長期滞在させ研究で見出された化合物の細胞内標的同定を主な解析テーマ
として研究を進めている。

研究テーマ

農学博士

Dortmund, Germany, we perform a chemical biology study. We

教授のグループ）と連携して、
システムズケミカルバイオロジー研
ることで緊密にかつ継続した共同研究を行っている。特に連携

長田 裕之

Hiroyuki OSADA D.Agr.

continuous collaboration.

研究成果

Research Results● GlutipyranがGLUTsを標的とし、抗腫瘍効果を示すことを明らかにした。

● We demonstrated that glutipyran targets GLUTs, thereby inhibiting tumor
growth.

● 酵母を用いた加齢関連タンパク質のスクリーニングから、慢性寿命（CLS）
を延長するタンパク質を同定した。
● ビタミンD 3ラクトンが脂 肪 酸のβ酸 化を触 媒するミトコンドリア酵 素
HADHAと結合しカルニチンの生合成を抑制することを明らかにした。

● We identified proteins that extended yeast chronological life span (CLS)from a screen of ageing-related proteins in yeast.

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 their mechanisms of action● 新規分子標的の開拓とそれらの機能解析研究● We elucidated that Lactone-vitamin D3 selectively binds to HADHA, amitochondrial enzyme that catalyzes β-oxidation of long-chain fatty acids,
and inhibits carnitine synthesis.

● Mining and functional analyses of molecular targets

Screening for ageing-related proteins in chronological life span assay

Glutipyran is a novel broad-spectrum GLUT inhibitor.

2021年度メンバー / FY2021 Members

主要論文 / Publications

Group Director

Kawatani, M. et al.
Identification of a small-molecule glucose transporter inhibitor, glutipyran, that inhibits
cancer cell growth.
ACS Chem. Biol. 16, 1576-1586 (2021)

Hiroyuki OSADA
Senior Research Scientist

Makoto MUROI

Lee, J. W. et al.
Screening of selected ageing-related proteins that extend chronological life span inyeast Saccharomyces cerevisiae.
Sci. Rep. 11, 24148 (2021)
Mendoza, A. et al.
Controlled lipid β-oxidation and carnitine biosynthesis by a vitamin D metabolite.
Cell Chem. Biol. 29, 660-669 (2022)
108

109

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 witheffects on cell growth in collaboration withMax Planck Institute in Germany
ユニットリーダー／Unit Leader

マックスプランク分子生理学研究所（MPI of Mol. Physiol.

In collaboration with a group of Max Planck Institute (MPI)

ヘルベルト・ワルドマン教授のグループ）と連携し、細胞増殖のof Molecular Physiology (the group of Prof. Herbert
identification of small-molecule inhibitors of the proteins that

ジー技術で解析する。例えば、理研から天然化合物ライブラせる因子を探索し、理研はその化合物に結合するタンパク質因子を同定して作用解析を行う。
あるいはMPIの化合物ライブラ
リーを理研のハイスループット系に供し、細胞周期調節因子阻害剤を見出し、MPIでその詳細な解析を行うといった、化合物・情報・技術の交換を密にした共同研究を行っている。細胞周期調節因子に働く小分子化合物は、その因子の役割を明らかにすることができるだけでなく、がんなどの細胞増殖異常に起因する
疾病の分子標的治療薬に応用することが可能である。

理学博士

Waldmann), we study the cell cycle control through the

基本的な仕組みである細胞周期制御機構をケミカルバイオロ
リーをMPIに送り、MPIでは細胞分裂を興味深い状態で停止さ

渡邉 信元

Nobumoto WATANABE D.Sci.

have an important role for the progression of cell division. We

研究成果● 過酸化脂質を減らす酵素、GPX4阻害剤の共存で細胞毒性が上昇する物質
NPD4928を見出し、フェロプトーシスを抑制するタンパク質FSP1を標的とすることによる作用であることを明らかにした。
● トリプルネガティブ乳がん(TNBC)でZMIZ2が高発現していることを見出し、それがTNBCの予後が悪いことに関連している事を見出した。
● 漢方薬Danshenおよびその主要成分が、アミロイドβ42の細線維化、PC12細胞やショウジョウバエへの毒性を回復することを見出し、アルツハイマー病
治療への可能性を示した。

propose the collaboration of these two groups by taking themerits of both different approaches by frequently exchanging
materials, technologies, and information. For example, after
sending compounds of RIKEN NPDepo chemical library to
MPI, the MPI group will screen for compounds that arrest cell
division with interesting phenotypes. Then we will analyze
the mechanism of action of the compounds by identifying thetarget proteins of the compounds. Oppositely, the MPI groupwill provide their compounds for the screening by the highthroughput system of us. The isolated interesting compounds

Research Results● We identified a compound, NPD4928 whose cytotoxicity is enhanced by
the inhibitor of lipid peroxides reducing protein GPX4, and found that
NPD4928 targets ferroptosis suppressor protein 1 (FSP1).
● We found that ZMIZ2 is upregulated in TNBC tissues and is associatedwith its poor prognosis.
● We found that Chinese traditional medicine Danshen and its major
components reduces the fibrillation of amyloid beta protein (Aβ42), andrescues the effect of Aβ42 on PC12 cells and Drosophilla melanogaster,
showing the therapeutic potential of Danshen for AD patients.

will be deeply analyzed by the MPI cell biology group.

研究テーマ

Research Subjects● 細胞増殖に影響を与える小分子化合物の探索と解析● Screening for small molecules with effects on cell growth
and analyses of their mechanism of action● バイオプローブの標的分子同定● Identiﬁcation of molecular targets of bioprobes● 新たな分子標的開拓とそれらの阻害剤探索系開発研究● Mining of novel molecular targets and developments of theirligand isolation system

ZMIZ2-related protein–protein interaction (PPI) networks and transcription
factor regulatory networks

2021年度メンバー / FY2021 Members

主要論文 / Publications

Unit Leader

Yoshioka, H. et al.
Identification of a small molecule that enhances ferroptosis via inhibition of FSP1.
ACS Chem. Biol. 17, 483-491 (2022)

Nobumoto WATANABE
Senior Research Scientist

Makoto KAWATANITechnical Staff

Emiko SANADAInternational Program Associate

Ziyu LIU
Xintong LIU

110

NPD4928 targets ferroptosis suppressor protein 1 (FSP1) and enhances the sensitivityof various cancer cells to lipid peroxides reducing enzyme GPX4 inhibitors.

Zou, X. et al.
ZMIZ2 promotes the development of triple-receptor negative breast cancer.
Cancer Cell Int. 22, 52 (2022)
Tan, F.H.P. et al.
Alleviatory effects of Danshen, Salvianolic acid A and Salvianolic acid B on PC12
neuronal cells and Drosophila melanogaster model of Alzheimer’s disease.
J. Ethnopharmacol. 279, 114389 (2021)

111

理研-KRIBB連携研究ユニット
RIKEN-KRIBB Joint Research Unit

相互ネットワーク形成によりケミカルバイオロジー研究を推進します

Formation of mutual network andpromotion of chemical biology study

当ユニットは、韓国生命工学研究院（KRIBB）の抗がん物質Our unit is collaborating with Anticancer Agent Research

研究団（研究団長・Jong Seog Ahn）と連携し、微生物由来のCenter of KRIBB directed by Dr. Jong Seog Ahn on the

ユニットリーダー／Unit Leader

高橋 俊二

博士
（理学）

Shunji TAKAHASHI D.Sci.

integrative research of bioactive compounds derived from

生理活性物質に関する総合的研究を共同で行っている。新規物

microorganisms. The goal of this joint team is the discovery

質の探索、単離、構造解析などの化学的研究を出発点として、生of drug candidate compounds through the chemical biology

合成、生物活性評価、作用機作解析などの生物学的研究に至る

research from the chemical studies such as screening,

ケミカルバイオロジー研究を通して、創薬シードの創出を目指す。

isolation and structure determination to the biological studies

互いの研究員を交換（長期滞在）することにより、人的ネット

such as biosynthesis, evaluation of biological activity, and the

ワークの形成も促進する。

understanding of the mechanism of action. Exchange andlong-term stay of researchers will promote the formation of ahuman network.

研究テーマ

研究成果

● 生物活性物質の作用標的同定● Streptomyces由来のオキシンドール誘導体であるRK-270DおよびEは、抗血管新生阻害作用を有することを示した。

● 微生物由来の新規生物活性物質の探索● 微生物二次代謝産物の生合成機構の解明● 神経保護活性を有するチオラクトミド及びN-アセチルホモシステインチオラ
クトンを見出した。

The structure of oxindoles, RK-270D (1) and E (2)Research Subjects● Target identification of bioactive compounds● Screening and isolation of novel bioactive microbial products● Understanding of biosynthetic mechanism of microbial
secondary metabolites

Research Results● We found that RK-270D and E, an oxindole derivative from
Streptomyces sp., have anti-angiogenic activity.
● We found thiolactomide and N-acetyl homocysteine thiolactone whichhave neuroprotective activity.

The structure of thiolactomide

2021年度メンバー / FY2021 Members

主要論文 / Publications

Unit Leader

Jang, J.-P. et al.
RK-270D and E, oxindole derivatives from Streptomyces sp. with anti-angiogenic
activity.
J. Microbiol. Biotechnol. 32, 1-10 (2022)

Shunji TAKAHASHI
Postdoctoral Researcher

Katsuyuki SAKAI

Jang, J.-P. et al.
Thiolactomide: A new homocysteine thiolactone derivative from Streptomyces sp. withneuroprotective activity.
J. Microbiol. Biotechnol. 31, 1667-1671 (2021)

112

113

2022年度 組織図 FY 2022 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

侯 召民 / Zhaomin HOU
袖岡 幹子 / Mikiko SODEOKA
近藤 昭彦 / Akihiko KONDO
植物免疫研究グループ / Plant Immunity Research Group
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

ケミカルゲノミクス研究グループ / Chemical Genomics Research Group吉田 稔 / Minoru YOSHIDA

合成ゲノミクス研究グループ / Synthetic Genomics Research Group松井 南 / Minami MATSUI

代謝システム研究チーム / Metabolic Systems Research Team

平井 優美 / Masami HIRAI

メタボローム情報研究チーム / Metabolome Informatics Research Team有田 正規 / Masanori ARITA

環境代謝分析研究チーム / Environmental Metabolic Analysis Research Team菊地 淳 / Jun KIKUCHI

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

関 原明 / Motoaki SEKI

細胞機能研究チーム / Cell Function Research Team
植物共生研究チーム / Plant Symbiosis Research Team
機能有機合成化学研究チーム / Advanced Organic Synthesis Research Team
グリーンナノ触媒研究チーム / Green Nanocatalysis Research Team
生体機能触媒研究チーム / Biofunctional Catalyst Research Team

杉本 慶子 / Keiko SUGIMOTO
林 誠 / Makoto HAYASHI
ラウレアン・イリエシュ / Laurean ILIES
山田 陽一 / Yoichi YAMADA
中村 龍平 / Ryuhei NAKAMURA

分子リガンド標的研究チーム / Molecular Ligand Target Research Teamチャールズ・ブーン / Charles M. BOONE

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

持田 恵一 / Keiichi MOCHIDA

バイオ高分子研究チーム / Biomacromolecules Research Team
バイオプラスチック研究チーム / Bioplastic Research Team
細胞生産研究チーム / Cell Factory Research Team
分子生命制御研究チーム / Molecular Bioregulation Research Team
植物脂質研究チーム / Plant Lipid Research Team
植物化学遺伝学研究チーム / Plant Chemical Genetics Research Team沼田 圭司 / Keiji NUMATA
阿部 英喜 / Hideki ABE

萩原 伸也 / Shinya HAGIHARA
中村 友輝 / Yuki NAKAMURA
岡本 昌憲 / Masanori OKAMOTO
瀬尾 光範 / Mitsunori SEO

環境応答研究ユニット / Environmental Response Research Unit

申 怜 / Ryoung SHIN

天然物生合成研究ユニット / Natural Product Biosynthesis Research Unit

高橋 俊二 / Shunji TAKAHASHI

理研 - KRIBB 連携研究ユニット / RIKEN-KRIBB Joint Research Unit

高橋 俊二 / Shunji TAKAHASHI

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

吉田 稔 / Minoru YOSHIDA

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

長田 裕之 / Hiroyuki OSADA

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

吉田 稔 / Minoru YOSHIDA

創薬化学基盤ユニット / Drug Discovery Chemistry Platform Unit

小山 裕雄 / Hiroo KOYAMA

分子構造解析ユニット / Molecular Structure Characterization Unit

袖岡 幹子 / Mikiko SODEOKA
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

寄附金募集 Request for donations

近藤 昭彦 / Akihiko KONDO

適応制御研究ユニット / Dormancy and Adaptation Research Unit

技術基盤部門 / Technology Platform Division114

白須 賢 / Ken SHIRASU

SDGsへの貢献に向けた環境資源科学研究及び研究者育成支援に関する寄附金

研究者の研究活動支援、国内外の研究者の交流促進、大学院生への教育プログラムの構築と提供等により研究者の育成を行い、世界に先駆けて「環境資源科学」という新しい学問分野の確立を目指します。皆様の温かいご支援・ご協力をお願い申し上げます。
募集期間：2021年1月12日 - 2025年3月31日

特典：センターホームページへの芳名の掲載
本センターが開催するイベント等のご案内
センター作成のオリジナルグリーティングカードの進呈

Donations to support sustainable resource science research andresearcher development to contribute to the SDGs
we will support the research activities of researchers, promote exchanges between
domestic and international researchers, and develop researchers by building and providing
educational programs for graduate students, and through these efforts, we will establish aworld-first academic field of "sustainable resource science"
Donation call duration: January 12, 2021 - March 31, 2025
Privileges: Donors’ names on the Center’s website
Direct information about Center’s events
Original greeting cards by the Center長田 裕之 / Hiroyuki OSADA

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