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環境資源科学研究センター統合メタボロミクス研究グループ

グループディレクター斉藤和季（Ph.D.）

English Page

研究概要

細胞内の全代謝産物（メタボローム）を同定および定量し、ゲノム機能と対応させることがメタボロミクス研究です。植物界の代謝産物の化学的多様性は非常に大きく、20万種にのぼる化学物質があると言われています。植物が生産するこれらの多様な化合物群は、植物自身の生存にとって重要であるばかりでなく、食料、工業原料、エネルギー、医薬品、健康機能成分など我々人間の生存にも欠かせない機能を有します。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ます。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ゲノミクス研究を進めています。同時に、それらの結果得られた基礎的な知見を循環的資源開発に応用する研究も推進しています。

研究主分野

総合生物

研究関連分野

化学
生物学
農学
医歯薬学

キーワード

メタボロミクス
ゲノム機能科学
植物生化学
特異（二次）代謝
質量分析

主要論文

1. Yonekura-Sakakibara, K., Yamamura, M., Matsuda, F., Ono, E., Nakabayashi, R., Sugawara, S., Mori, T., Tobimatsu, Y., Umezawa, T. and Saito, K.:
"Seed-coat protective neolignans are produced by the dirigent protein AtDP1 and the laccase AtLAC5 in Arabidopsis"
Plant Cell, 33, 129–152, doi.org/10.1093/plcell/koaa014 (2021)
2. Rai, A., Hirakawa, H., Nakabayashi, R., Kikuchi, S., Hayashi, K., Rai, M., Tsugawa, H., Nakaya, T., Mori, T., Nagasaki, H., Fukushi, R., Kusuya, Y., Takahashi, H., Uchiyama, H., Toyoda, A., Hikosaka, S., Goto, E., Saito, K. and Yamazaki, M.:
"Chromosome-level genome assembly of Ophiorrhiza pumila reveals the evolution of camptothecin biosynthesis"
Nature Commun., 12, 405, doi: 10.1038/s41467-020-20508-2 (2021)
3. Nakabayashi, R., Mori, T., Takeda, N., Toyooka, K., Sudo, H., Tsugawa, H. and Saito, K.:
"Metabolomics With ¹⁵N Labeling for Characterizing Missing Monoterpene Indole Alkaloids in Plants"
Anal. Chem., 92, 5670-5675 (2020)
4. Waki, T., Mameda, R., Nakano, T., Yamada, S., Terashita, M., Ito, K., Tenma, N., Li, Y., Fujino, N., Uno, K., Yamashita, S., Aoki, Y., Denessiouk, K., Kawai, Y., Sugawara, S., Saito, K., Yonekura-Sakakibara, K., Morita, Y., Hoshino, A., Takahashi, S. and Nakayama, T.:
"A Conserved Strategy of Chalcone Isomerase-Like Protein to Rectify Promiscuous Chalcone Synthase Specificity"
Nature Commun., 11, 870, doi: 10.1038/s41467-020-14558-9 (2020)
5. Tsugawa, H., Nakabayashi, R., Mori, T., Yamada, Y., Takahashi, M., Rai, A., Sugiyama, R., Yamamoto, H., Nakaya, T.,Yamazaki, M., Kooke, R., Bac-Molenaar, J.A., Oztolan-Erol, N., Keurentjes, J.J.B., Arita, M. and Saito, K.:
"Acheminformatics approach to characterize metabolomes in stable-isotope-labeled organisms"
Nature Methods., 16, 295-298 (2019)
6. Knoch, E., Sugawara, S., Mori, T., Poulsen, C., Fukushima, A., Harholt, J., Fujimoto, Y., Umemoto, N. and Saito, K.:
"The third DWF1 paralog in Solanaceae, sterol Δ²⁴-isomerase, branching withanolide biosynthesis from the general phytosterol pathway"
Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 115, E8096-E8103 (2018)
7. Higashi, Y., Okazaki, Y., Takano, K., Myouga, F., Shinozaki, K., Knoch, E., Fukushima, A. and Saito, K.:
"HEAT INDUCIBLE LIPASE1 remodels chloroplastic monogalactosyldiacylglycerol by liberating α-linolenic acid in Arabidopsis leaves under heat stress"
Plant Cell, 30, 1887-1905 (2018)
8. Mochida, K., Sakurai, T., Seki, H., Yoshida, T., Takahagi, K., Sawai, S., Uchiyama, H., Muranaka, T. and Saito, K.:
"Draft genome assembly and annotation of Glycyrrhiza uralensis, a medicinal legume"
Plant J., 89, 181-194 (2017)
9. Nakabayashi, R., Hashimoto, K., Toyooka, K. and Saito, K.:
"Top-down Metabolomic Approaches for Nitrogen-Containing Metabolites"
Anal. Chem., 89, 2698-2703 (2017)
10. Matsuda, F., Nakabayashi, R., Yang, Z., Okazaki, Y., Yonemaru, J., Ebana, K., Yano, M. and Saito, K.:
"Metabolome-genome-wide association study dissects genetic architecture for generating natural variation in rice secondary metabolism"
Plant J., 81, 13-23 (2015)