Publications
2020
Aso M, Matsumae R, Tanaka A, Tanaka R, Takabayashi A, (2020) Unique peripheral antennas in the photosystems of the streptophyte alga Mesostigma viride. Plant Cell Physiol. (accepted)
Kameo S, Aso M, Furukawa R, Yokono M, Fujita T, Tanaka A, Tanaka R, Takabayashi A (2020) Substitution of deoxycholate with the amphiphilic polymer amphipol A8-35 improves the stability of large protein complexes during native electrophoresis. Plant Cell Physiol. (accepted)
Hu X, Ting J, Hörtensteiner S, Tanaka A, Tanaka R (2020) Subcellular localization of chlorophyllase2 reveals it is not involved in chlorophyll degradation during senescence in Arabidopsis thalina. Plant Sci, 290: 110314
2019
Obata D, Takabayashi A, Tanaka R, Tanaka A, Ito H (2019) Horizontal transfer of promiscuous activity from non-photosynthetic bacteria contributed to evolution of chlorophyll degradation pathway. Molecular Biology and Evolution DOI: 10.1093/molbev/msz193
Lim H, Tanaka A, Tanaka R, Ito H (2019) In vitro enzymatic activity assays implicates the existence of the chlorophyll cycle in chlorophyll b-containing cyanobacteria. Plant and Cell Physiology DOI: 10.1093/pcp/pcz157
Tanaka A, Tanaka R (2019) The biochemistry, physiology, and evolution of the chlorophyll cycle. In Metabolism, Structure and Function of Plant Tetrapyrroles.
Volume 90 of the ADVANCES IN BOTANICAL RESEARCH (ABR) series. edited by Bernhard Grimm. Elsevier
2018
Myouga F, Takahashi K, Tanaka R, Nagata N, Kiss A.Z, Funk C, Nomura Y, Nakagami H, Jansson S and Shinozaki K (2018) Stable Accumulation of Photosystem II Requires ONE-HELIX PROTEIN1 (OHP1) of the Light Harvesting-Like Family. Plant Physiol. 176: 2277-2291, https://doi.org/10.1104/pp.17.01782
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2017
Kato Y, Yokono M, Akimoto S, Takabayashi A, Tanaka A and Tanaka R (2017) Deficiency of the Stroma-Lamellar Protein LIL8/PSB33 Affects Energy Transfer Around PSI in Arabidopsis. Plant Cell Physiol. 58(11) 2026-2039, https://doi.org/10.1093/pcp/pcx124
Hu X, Kato Y, Sumida A, Tanaka A and Tanaka R (2017) The SUFBC2D Complex is Required for the Biogenesis of All Major Classes of Plastid Fe-S Proteins. 90(2)235–248, DOI: 10.1111/tpj.13483
Hu X, Page MT, Sumida A, Tanaka A, Terry MJ and Tanaka R (2017) The iron-sulfur cluster biosynthesis protein SUFB is required for chlorophyll synthesis, but not phytochrome signaling. Plant J.89(6):1184-1194, doi: 10.1111/tpj.13455
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2016
Espinas N A, Kobayashi K, Sato Y, Mochizuki N, Takahashi K, Tanaka R, and Masuda, T (2016) Allocation of Heme Is Differentially Regulated by Ferrochelatase Isoforms in Arabidopsis Cells. Frontiers in Plant Science, 7(e0144), 69., http://doi.org/10.3389/fpls.2016.01326
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2015
Hu X, Makita S, Schelbert S, Sano S, Ochiai M, Tsuchiya T, Hasegawa S. F, Hortensteiner S, Tanaka A, and Tanaka R (2015) Re-examination of chlorophyllase function implies its involvement in defense against chewing herbivores. Plant Physiol 167: 660-670, doi:10.1104/pp.114.252023
植物がもつ酵素クロロフィラーゼは、疎水性(水に溶けにくい性質)の葉緑素(クロロフィル)を 親水性(水に溶けやすい性質)のクロロフィリドに変える活性をもちます。この酵素は100 年以上も前から存在が知られていましたが、植物にとってどのような役割を担っているかは不明でした。本研究では、クロロフィラーゼのはたらきによって、植物の葉は昆虫の幼虫に食べられた時に、葉の中に大量にある葉緑素をクロロフィリドに変換することによって、自らを防御しうることを示しました。北海道大学低温科学研究所、日本曹達株式会社、チューリッヒ大学、京都大学との共同研究です。
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2014
Takahashi K, Takabayashi A, Tanaka A, and Tanaka R (2014) Functional analysis of light-harvesting-like protein 3 (LIL3) and its light-harvesting chlorophyll-binding motif in Arabidopsis. J Biol Chem 289: 987-999, doi:10.1074/jbc.M113.525428
植物が光合成をするためには、さまざまなタンパク質が必要です。Light-harvesting likeタンパク質は、光合成に必要なタンパク質の仲間であると考えられていますが、これまであまり機能がわかっていませんでした。この論文では、Light-harvesting-likeタンパク質の一つ、LIL3がgeranylgeranyl reductaseという酵素と結合し、この酵素をチラコイド膜につなぎとめ、さらに、この酵素がきちんと反応する手助けをしていることを示しました。この研究は、植物の光合成をささえるさまざまなタンパク質の機能を明らかにするための一歩です。
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2013
Hu X, Tanaka A, and Tanaka R (2013) Simple extraction methods that prevent the artifactual conversion of chlorophyll to chlorophyllide during pigment isolation from leaf samples Plant Methods 2013, 9:19 [Open Access]
クロロフィル含量の測定は植物を研究する上で最も頻繁に使われる技術の一つです。近年、従来の吸光光度計を用いた方法に対して、HPLCによる測定方法が頻繁に使われるようになってきました。しかし、HPLCによるクロロフィル測定方法は、色素抽出の際のアーティファクトの影響を受けやすいので注意が必要です。この論文では、一般的に用いられるacetoneによる抽出法では、chlorophyllからchlorophyllideへの変換が起きやすいことを報告しています。そして、それを防ぐ簡単な方法を3種類提案しています。この論文は、雑誌のweb siteのEditor’s picksで取り上げられました。
[総説] Kusaba M, Tanaka A and Tanaka R (2013) Stay-Green Plants: What do they tell us about the molecular mechanism of leaf senescence. Photosynth Res Published Online DOI: 10.1007/s11120-013-9862-x
作物の収量をあげるためには、作物が光合成をしている期間を少しでも伸ばすことが大切だと考えられています。緑色の葉が長期間保たれる変異体をstay green変異体と呼びます。これらの変異体を研究することは、将来、作物の収量を上げることにつながるのではないかと期待されています。この総説では、いろいろな植物のstay green研究について最近の知見をまとめています。植物の老化の研究に興味を持っておられる方にもぜひ読んでいただきたいと思います。広島大学の草場信教授との共同執筆です。
Takabayashi A, Kadoya R, Kuwano M, Kurihara K, Ito H, Tanaka R, Tanaka A (2013) Protein co-migration database (PCoM -DB) for Arabidopsis thylakoids and Synechocystis cells SpringerPlus.2013, 2:148. https://doi.org/10.1186/2193-1801-2-148 [Open Access]
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2012
[総説] 伊藤寿、田中歩、田中亮一 (2012) クロロフィル合成系の多様性はいかにして生まれたか?光合成研究 22: 98-105 [open access]
「光合成研究」の解説特集「光合成を支えるテトラピロール代謝の多様性」の中の一稿です。この解説特集では、田中亮一がゲストエディターをつとめています。
Nakajima S, Ito H, Tanaka R and Tanaka A. (2012) Chlorophyll b reductase plays an essential role in maturation and storability of Arabidopsis thaliana seeds. Plant Physiol 160: 261-273, doi: 10.1104/pp.112.196881
[総説] Tanaka R, Takabayashi A, Ito H, Tanaka A (2012) “Chlorophyll metabolism in photosynthetic organisms.” in Handbook of Porphyrin Science, edited by Karl M Kadish, Kevin M Smith and Roger Guilard, Word Scientific, Singapore 20: 213-242
植物のテトラピロール合成の酵素に関して、遺伝子やタンパク質の特徴、酵素反応などに関する知見を簡略にまとめてあります。クロロフィル合成系の酵素に関して興味がある人にお薦めです。
Sakuraba Y, Balazadeh S, Tanaka R, Mueller-Roeber B and Tanaka A. (2012) Overproduction of chlorophyll b retards senescence through transcriptional re-programming in Arabidopsis. Plant Cell Physiol 53: 505-517, doi:10.1093/pcp/pcs006
葉が老化するときには、クロロフィルが分解することがよく知られていますが、クロロフィル bを過剰に蓄積すると、老化が遅れることがわかりました。この現象では、単に、クロロフィル分解の遅れにとどまらず、老化に関連する様々な転写因子の発現が遅れることがわかりました。この研究は、植物の老化に色素代謝(あるいはそれにともなう光化学系タンパク質の代謝)が大きく影響することを示しています。この研究は、ドイツのマックスプランク研究所と共同で行いました。
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2011
Takabayashi A, Kurihara K, Kuwano M, Kasahara Y, Tanaka R, and Tanaka A. (2011) The oligomeric states of the photosystems and the light-harvesting complexes in the Chl b-less mutant. Plant Cell Physiol 52: 2103-2114, https://doi.org/10.1093/pcp/pcr138
[総説] Tanaka R, Kobayashi K and Masuda T (2011) Tetrapyrrole metabolism in Arabidopsis thaliana. The Arabidopsis Book 9: e0145, https://doi.org/10.1199/tab.0145 [Open Access]
植物のテトラピロール代謝に関する知見の集大成を目指しました。反応経路、遺伝子、遺伝子発現制御、酵素、酵素の活性制御など、植物のテトラピロール代謝に関するさまざまな側面について、網羅的に記載しています。最近流行しているオミクス研究のリファレンスにも最適です。自分で言うのもおかしいですが、かなりの力作ですので、テロラピロール代謝に興味のある方はぜひ一度目を通していただきたいと思います。
Meguro M, Ito H, Takabayashi A, Tanaka R, and Tanaka A (2011) Identification of the 7-hydroxymethyl chlorophyll a reductase of the chlorophyll cycle in Arabidopsis. Plant Cell 23: 3442-3453, DOI: https://doi.org/10.1105/tpc.111.089714
[総説] Tanaka R and Tanaka A (2011) Chlorophyll cycle regulates the construction and destruction of the light-harvesting complexes. Biophys Biochim Acta 1807: 968-976, https://doi.org/10.1016/j.bbabio.2011.01.002
なぜ、植物はchlorophyll aとchlorophyll bという2種類のクロロフィルを持つのか、従来とは異なる視点でその意義を議論しています。
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2010
Tanaka R, Rothbart M, Oka S, Takabayashi A, Takahashi K, Shibata M, Myouga F, Motohashi R, Shinozaki K, Grimm B, Tanaka A (2010) LIL3, a light-harvesting-like protein, plays an essential role in chlorophyll and tocopherol biosynthesis. Proc Natl Acad Sci U S A 107(38): 16721-16725, doi: 10.1073/pnas.1004699107 [Deposited in Hokkaido Uni Archive]
この論文では、真核光合成生物に保存されているLight-harvesting like (LIL)というタンパク質の一つ、LIL3が、クロロフィル合成とビタミンE合成の両方に必要であることを報告しました。LILは、陸上植物の光合成に必要な、LHCと呼ばれるタンパク質と共通の構造(モチーフ)を持っているのですが、光合成には直接は関与しておらず、その機能が謎でした。LIL3は、光合成を支える代謝に必須であることがわかりました。
Kato K, Tanaka R, Sano S, Tanaka A, Hosaka H, (2010) Identification of a gene essential for protoporphyrinogen IX oxidase activity in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC6803. Proc Natl Acad Sci U S A 107(38): 16649-16654, doi: 10.1073/pnas.1000771107 [Deposited in Hokkaido Uni Archive]
ヘムは、ほとんどすべての生物に必須な補酵素ですが、植物の葉緑体の祖先である、ラン藻では、その合成に必要なprotoporphyrinogen IX oxidaseの遺伝子がゲノム上に見つかっておらず、ラン藻がどうやって、ヘム(そしてクロロフィル)を合成しているのか、謎でした。我々は、植物のprotoporphyrinogen IX oxidaseの遺伝子を組み込んだラン藻を使って、斬新な手法でラン藻のprotoporphyrinogen IX oxidaseの遺伝子を同定しました。
Sakuraba Y, Yokono M, Akimoto S, Tanaka R and Tanaka A (2010) Deregulated chlorophyll b synthesis reduces the energy transfer rate between photosynthetic pigments and induces photodamage in Arabidopsis thaliana. Plant Cell Physiol 51: 1055-1065, https://doi.org/10.1093/pcp/pcq050
[総説] Mochizuki N, Tanaka R, Grimm B, Masuda T, Moulin M, Smith AG, Tanaka A, Terry MJ (2010) The cell biology of tetrapyrroles: a life and death struggle. Trends Plant Sci 15: 488-498, https://doi.org/10.1016/j.tplants.2010.05.012
日本、イギリス、ドイツの3カ国の著者による共同執筆です。植物のテトラピロール生合成に関して、シンプルに概説しています。
Fujii M, Takano Y, Kojima H, Hoshino T, Tanaka R and Fukui M (2010) Microbial community structure, pigment composition, and nitrogen source of red snow in Antarctica. Microb Ecol. 59: 466-475, doi: 10.1007/s00248-009-9594-9
[Book Chapter] Tanaka R, Ito H and Tanaka A (2010) Regulation and Functions of the Chlorophyll Cycle in The Chloroplast: Basics and Applications, ed by Rebeiz C. A., Benning, C, Bohnert, H. J., Daniell, J. K., Hoober, J. K., Lichtenthaler, H. K., Portis, A. R., Tripathy, B. C. Springer pp55-77
Nagane T, Tanaka A and Tanaka R (2010) Involvement of AtNAP1 in the regulation of chlorophyll degradation in Arabidopsis thaliana. Planta 231: 939-949, doi: 10.1007/s00425-010-1099-8 [Hokkaido Uni Archive]
AtNAP1は、バクテリアで、SufBと呼ばれるタンパク質の仲間で、鉄硫黄クラスターの合成に必須と考えられています。我々は、AtNAP1が植物において、クロロフィル分解に重要な役割を果たしていることを見いだしました。
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2009
Sakuraba Y, Tanaka R, Yamasato A and Tanaka A. (2009) Determination of a chloroplast degron in the regulatory domain of chlorophyllide a oxygenase. J Biol Chem 284: 36689-36699
Horie Y, Ito H, Kusaba M, Tanaka R and Tanaka A (2009) Participation of chlorophyll b reductase in the initial step of the degradation of light-harvesting chlorophyll a/b-protein complexes in Arabidopsis. J. Biol. Chem. 284: 17449-17456
Chikaraishi Y, Tanaka R, Tanaka A and Ohkouchi N (2009) Fractionation of hydrogen isotopes during phytol biosynthesis. Organic Geochemistry 40: 569-73
Hirashima M, Tanaka R and Tanaka A (2009) Light-independent cell death induced by accumulation of pheophorbide a in Arabidopsis thaliana. Plant Cell Physiol 50: 719-729
[Proceedings] Tanaka R (2009) クロロフィルおよびクロロフィル代謝経路中間体の抽出・定量法, 低温科学
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2008
Mochizuki N, Tanaka R, Tanaka A, Masuda T and Nagatani A (2008) The steady-state level of Mg-protoporphyrin IX is not a determinant of plastid-to-nucleus signaling in Arabidopsis. Proc Natl Acad Sci U S A 105: 15184-15189
Yamasato A, Tanaka R, Tanaka A (2008) Loss of the N-terminal domain of chlorophyllide a oxygenase induces photodamage during greening of Arabidopsis seedlings. BMC Plant Biology 8:64
Kanematsu S, Sakuraba Y, Tanaka A, Tanaka R (2008) Characterization of Arabidopsis mutants defective in the regulation of chlorophyllide a oxygenase. Photochem Photobiol Sci 7: 1196-1205
Ito H, Yokono M, Tanaka R Tanaka A (2008) Identification of a novel vinyl reductase gene essential for the biosynthesis of monovinyl chlorophyll in Synechocystis sp. PCC6803 J Biol Chem 283: 9002-9011
[総説] Tanaka A and Tanaka R (2008) クロロフィル代謝 植物の生長調節 43: 95-105
[Proceedings] Sakuraba Y, Yamasato A, Tanaka R, Tanaka A (2008) Analysis of the N-terminal domain of chlorophyllide a oxygenase by random mutagenesis. Photosynthesis. Energy from the Sun: 14th International Congress on Photosynthesis, 1049-1054
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2007
Nagata N, Tanaka R and Tanaka A (2007) The major route for chlorophyll synthesis includes [3,8-divinyl]-chlorophyllide a reduction in Arabidopsis thaliana. Plant Cell Physiol 48: 1803-1808
Sakuraba Y, Yamasato A., Tanaka R and Tanaka A (2007) Functional analysis of N-terminal domains of Arabidopsis chlorophyllide a oxygenase. Plant Physiol Biochem 45: 740-749
Moharekar S, Moharekar S, Tanaka R, Ogawa K I, Tanaka A and Hara T (2007) Great promoting effect of high irradiance from germination on flowering in Arabidopsis thaliana - a process of photo-acclimation. Photosynthetica 45: 259-265
Kusaba M, Ito H, Morita R, Iida S, Sato Y, Kawasaki S, Tanaka R, Hirochika H, Nishimura M, Tanaka A (2007) A short-chain dehydrogenase/reductase is involved in LHCII and grana degradation during leaf senescence in rice. Plant Cell 19: 1362-1375
D Aarti P, Tanaka R Ito H and Tanaka A (2007) High light inhibits chlorophyll biosynthesis at the level of 5-aminolevulinate synthesis during deetiolation in cucumber (Cucumis sativus) cotyledons. Photochem. Photobiol. 83: 171-176
[総説] Tanaka R and Tanaka A (2007) Tetrapyrrole Biosynthesis in Higher Plants. Annu. Rev. Plant Biol. 58: 321-346
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2006
Nakagawara E, Sakuraba Y, Yamasato A, Tanaka R and Tanaka A (2006) Clp protease controls chlorophyll b synthesis by regulating the level of chlorophyllide a oxygenase. Plant J 49:800-809
D. Aarti, Tanaka R, Tanaka A (2006) Effects of oxidative stress on chlorophyll biosynthesis in cucumber (Ccumis sativus) cotyledons. Physiol Plant 128: 186-197
Hirashima M, Satoh S, Tanaka R, Tanaka A (2006) Pigment shuffling in antenna systems achieved by expressing prokaryotic chlorophyllide a oxygenase in Arabidopsis. J Biol Chem 281: 15385-15393
[総説] Tanaka A, Tanaka R (2006) Chlorophyll metabolism. Curr Opin Plant Biol 9: 248-255
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2005
Tanaka R, Tanaka A(2005) Effects of chlorophyllide a oxygenase overexpression on light acclimation in Arabidopsis thaliana. Photosynth Res 85: 327-340
Akimoto S, Yokono M, Ohmae M, Yamazaki I, Nagata N, Tanaka R, Tanaka A and Mimuro M (2005) Excitation energy transfer in the antenna system with divinyl-chlorophylls in the vinyl reductase-expressing Arabidopsis. Chem Phys Lett 409: 167-171
Yamasato A, Nagata N, Tanaka R, and Tanaka A (2005) The N-terminal domain of chlorophyllide a oxygenase confers protein instability in response to chlorophyll b accumulation. Plant Cell 17:1585-1597
Nagata N, Tanaka R., Satoh S., Tanaka A. (2005) Identification of a vinyl reductase gene for chlorophyll synthesis in Arabidopsis thaliana and implications for the evolution of Prochlorococcus species. Plant Cell 17:233-240
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2004
Nagata N., Satoh S., Tanaka R. and Tanaka A. (2004) Domain structures of chlorophyllide aoxygenase of green plants and Prochlorothrix hollandica in relation to catalytic functions. Planta 218: 1019-1025
[Proceedings] Nagata N., Tanaka R., Satoh S., Minagawa J. and Tanaka A. (2004) Isolation and Characterization of a Gene for Chlorophyllide a Oxygenase from Prochlorothrix hollandica. Endocytobiosis Cell Res 15: 321-327
[総説] Tanaka A., Hirashima, M. and Tanaka R (2004) Chlorophyll Metabolism and Plant Growth (in Japanese) 化学と生物 42: 93-98
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2003
Tanaka R, Hirashima M, Satoh S, and Tanaka A (2003) The Arabidopsis-accelerated cell death gene ACD1 is involved in oxygenation of pheophorbide a: Inhibition of the pheophorbide a oxygenase activity does not lead to the "Stay-Green" phenotype in Arabidopsis. Plant Cell Physiol. 44: 1266-1274
Moharekar S. T., Lokhande (Moharekar) S. D., Hara, T., Tanaka R, Tanaka, A. and Chavan P. D. (2003) Effects of salicylic acid on chlorophyll and carotenoid contents of wheat and moong seedlings. Photosynthetica, 41: 315-317
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