食品総合研究所

生物機能制御ユニット

役割

当ユニットでは、タンパク質、多糖など生体分子レベルから植物(トマト)までの多様な対象について、食品に関連する機能制御機構についての研究を行っています。特に、バイオテクノロジーの発展をめざした生体高分子の構造特性評価やその技術開発についての研究、並びに、遺伝子解析を駆使して、生物の代謝調節機構の解明についての研究を進めています。具体的には、食品に関連するタンパク質系複合生体分子の構造特性や散乱手法を主とした評価技術開発の研究をするとともに、果実の日持ち性が格段に向上したトマトの果実成熟過程における遺伝子発現制御についての研究を行っています。

 

主な研究テーマ

食品に関連するタンパク質系生体分子の構造制御機構の解明

食品に関わる複合糖タンパク質や生体膜タンパク質などは、水が共存する環境で機能しています。これら生体分子の機能構造特性評価や分離・精製法を含めた技術の改良・開発を通して、プロテインバイオテクノロジーの発展に基盤的側面で寄与することを目標としています。例えば、高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所放射光施設に設置している大型放射光溶液X線散乱測定装置(図1:放射光施設BL-10C)の開発・改良と本装置の生体分子系への利用研究をしています。

放射光溶液X線散乱測定装置の改良と利用研究

図1. 放射光溶液X線散乱測定装置の改良と利用研究

農林水産省関連研究所では唯一のグループとして放射光溶液X線散乱装置の改良開発と食品分野における有効利用を展開しています。その他、中性子あるいは光の散乱現象を利用した測定も、生体分子の分子量・サイズの決定や形状の評価に活用できます。多くの(生体)構造体の研究に散乱手法が利用されつつあり、今後の展開が期待される分野です。

 

トマトの成熟制御技術の開発

  •  トマトの果実は緑色で肥大成長した後、ある時期に遺伝子発現の急激な変化が起こり、成熟が開始して赤い色素が蓄積し、おいしくなっていきます。果実の成熟をコントロールすることができるようになれば、トマトの日持ちを向上させることができるため、流通面で大きなメリットがあります。日持ち性が格段に向上した品種を使って、成熟に関わる遺伝子の働きを研究しています(図2)。さらに成熟に関わる転写因子について、種々の研究を行っています。
    Long Shelf Life トマト(高日持ち性トマト)の解析 図2. Long Shelf Life トマト(高日持ち性トマト)の解析
    カゴメ(株)総合研究所で開発された高日持ち性トマト(写真中央)を主な材料として研究を行っています。このトマトは成熟制御遺伝子の突然変異体(写真右)を利用した交配育種により育成されました。このトマトを研究することで、果実の成熟の仕組みを明らかにし、さらに日持ちをコントロールできる技術の開発を目指しています。

  • 果実の成熟開始を制御することが知られている転写因子LeMADS-RINについて、その分子機能を解析した結果、このタンパク質について、核移行性の確認、ホモ二量体を形成すること、特異的なDNA配列に対する結合、さらに転写活性化機能があること、を明らかにしました。また他の転写因子と結合して、成熟期特異的な遺伝子発現をコントロールしている可能性を示唆するデータが得られています。この研究を発展させ、果実の成熟を人為的に制御することにより、おいしい状態の果実を長く保てる技術の開発につなげることを目指しています。
    LeMADS-RIN (RIN)は果実の成熟を開始する働きがあります。
    LeMADS-RIN (RIN)は果実の成熟を開始する働きがあります。
    LeMADS-RIN (RIN)は他の転写因子と協調して転写を制御
    LeMADS-RIN (RIN)は他の転写因子と協調して転写を制御すると考えています。
  1. メンバー

    ユニット長
    渡邊 康(わたなべ やすし)/博士(理学)/専門:蛋白質溶液学、分析生化学、生体高分子特性評価

    契約職員
    4名

  2.  

    主要成果

    • Y. Ito, M. Kitagawa, N. Ihashi, K. Yabe, J. Kimbara, J. Yasuda, H. Ito, T. Inakuma, S. Hiroi, T. Kasumi: DNA-binding specificity, transcriptional activation potential, and the rin mutation effect for the tomato fruit-ripening regulator RIN, The Plant Journal, 55(2), 212-223 (2008)
    • J. Cai, H. Zeng, Y. Shima, H. Hatabayashi, H. Nakagawa, Y. Ito, Y. Adachi, H. Nakajima, K. Yabe: Involvement of the nadA gene in formation of G-group aflatoxins in Aspergillus parasiticus, Fungal Genetics and Biology, 45(7), 1081-1093 (2008)?
    • 渡邊康、猪子洋二: 粘液糖蛋白質の溶液物性評価、食品総合研究所報告、 72、 31-36 (2008)
    • Y. Watanabe and Y. Inoko: Small-angle light and X-ray scattering measurements of a protein-oligosaccharides complex mucin in solution, Journal of Applied Crystallography, 40, 209-212 (2007)
    • 渡邊康、猪子洋二:両親媒性環境下の疎水性蛋白質の分子集合状態の特性評価、食品総合研究所報告、 71、 33-37(2007)
    • 伊藤康博、矢部希見子、嶋羊子:アスペルギルス属菌の新規薬剤耐性組換え選択マーカー遺伝子、特願2007-301034、2007年11月20日出願
    • 伊藤康博:トマトの成熟変異遺伝子の利用による日持ち性の改善と低アレルゲン化について,食糧,45, 91-106 (2007)
    • 渡邊康、猪子洋二:タンパク質のクロマトグラフィー検出手段としての溶液X線散乱測定、食品総合研究所研究報告、70、 1-5(2006)
    • E. Haginoya, H. Hojo, Y. Nakahara, Y. Nakahara, K. Nabeshima, B. P. Toole, and Y. Watanabe: Synthesis of a Glycosylated Peptide Thioester by the Boc Strategy and Its Application to Segment Condensation, Biosci, Biotechnol. Biochem. , 70(6), 1338-1349 (2006)
    • M. Kitagawa, T. Moriyama, H. Ito, S. Ozasa, A. Adachi, J. Yasuda, T. Ookura, T. Inakuma, T. Kasumi, Y. Ishiguro, Y. Ito: Reduction of allergenic proteins by the effect of the ripening inhibitor (rin) mutant gene in F1 hybrid of the rin mutant tomato, Bioscencei. Biotechnology, and Biochemistry, 70 (5), 1227-1233 (2006)
    • M. Kitagawa, N. Nakamura, H. Usuda, T. Shiina, H. Ito, J. Yasuda, T. Inakuma, Y. IshiguroT. Kasumi, Y. Ito: Ethylene biosynthesis regulation in tomato fruit of F1 hybrid of the ripening inhibitor (rin) mutant., Bioscencei. Biotechnology, and Biochemistry, 70 (7), 1769-1772 (2006)
    • Y. Watanabe and Y. Inoko: Physicochemical Characterization of the Reassembled Dimer of an Integral Membrane Protein OmpF Porin, The Protein Journal, 24, 143-151 (2005)
    • 渡邊康、猪子洋二、小林克己:タンパク質の放射光溶液X線散乱測定におけるX線透過率の同時評価、食品総合研究所研究報告、69、19-22(2005)
    • M. Kitagawa, H. Ito, T. Shiina, N. Nakamura, T. Inakuma, T. Kasumi, Y. Ishiguro, K. Yabe, Y. Ito: Characterization of tomato-fruit ripening and analysis of gene expression in F1 hybrid of the ripening inhibitor (rin) mutant, Physiologia plantarum, 123(3), 331-338 (2005)
    • E. Sakuno, K. Yabe, H. Nakajima: Aspergillus parasiticus cyclase catalyzes two dehydration steps in aflatoxin biosynthesis, Applied and Environmental Microbiology, 71 (6), 2999-3006 (2005)
    • Y. Wen, H. Hatabayashi, H. Arai, H.K. Kitamoto, K. Yabe: Function of the cypX and moxY genes in aflatoxin biosynthesis in Aspergillus parasiticus, Applied and Environmental Microbiolog y, 71 (6), 3192-3198 (2005)
    • 伊藤康博、北川麻美子、伊藤博孝、中村宣貴、椎名武夫、矢部希見子、稲熊隆博、石黒幸雄、春見隆文:高日持ち性トマトの開発と日持ちに関わる要因の解析 農業技術, 60(2), 73-77 (2005)
    • P.-K. Chang, K. Yabe, J. Yu: The Aspergillus parasiticus estA-encoded esterase converts versiconal hemiacetal acetate to vericonal and versiconol acetate to versiconol in aflatoxin biosynthesis, Applied and Environmental Microbiology, 70(6), 3593-3599 (2004)
    • P.-S. Yan, Y. Song, E. Sakuno, H. Nakajima, H. Nakagawa, K. Yabe: Cyclo(L-leucyl-L-prolyl) produced by Achromobacter xylosoxidans inhibits aflatoxin production by Aspergillus parasiticus, Applied and Environmental Microbiology, 70(12), 7466-7473 (2004)
    • Y. Ito, H. Muraguchi, Y. Seshime, S. Oita, S. O. Yanagi: Flutolanil and carboxin resistance in Coprinus cinereus conferred by a mutation in the cytochrome b 560 subunit of succinate dehydrogenase complex (Complex II), Molecular Genetics and Genomics, 272(3), 328-335 (2004)
    • K. Yabe, H. Nakajima: Enzyme reactions and genes in aflatoxin biosynthesis, Applied Microbiology and Biotechnology, 64,745-755 (2004)
    • 矢部希見子、中川博之: アフラトキシン等有害物質の分解用組成物、10-934689、2004年9月7日出願、アメリカ
    • K. Yabe, H. Nakajima: Enzyme reactions and genes in aflatoxin biosynthesis, Applied Microbiology and Biotechnology, 64,745-755 (2004)
    • H. Hojo, E. Haginoya, Y. Matsumoto, Y. Nakahara, K. Nabeshima, B. P. Toole, and Y. Watanabe: The first synthesis of peptide thioester carrying N-linked core pentasaccharide through modified Fmoc thioester preparation: synthesis of an N-glycosylated Ig domain of emmprin, Tetrahedron Letters, 44, 2961-2964 (2003)
    • 矢部希見子、中川博之: アフラトキシン等有害物質の分解用組成物、2003-391742、2003年11月21日出願
    • Y.Watanabe: Characterization of the refolding and reassembly of an integral membrane protein OmpF porin by low-angle laser light scattering photometry coupled with high-performance gel chromatography, Journal of Chromatography A,961, 137-146 (2002)
    • Y. Watanabe: Effects of various mild surfactants on the reassembly of an oligomeric integral membrane protein OmpF porin, J. Protein Chemistry, 21(3), 169-175(2002)