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環境応答生物学研究室
Laboratory of Environmental Response Organelle Biology
＜研究略歴＞
2001年、静岡県立大学にて学位取得後、基礎生物学研究所ポストドクトラルフェロー、理化学研究所基礎科学特別研究員、同研究所植物科学研究センター研究員を経て、2011年に渡仏。フランス国立農学研究所INRA Package研究員として研究ユニットを主宰。2016年に帰国し、本学農学部専任准教授に就任、2021年より現職。学位取得後から現在まで一貫して植物オートファジー研究に従事。2012年、植物におけるオートファジーの分子機構とその生理機能に関する研究により日本植物生理学会奨励賞を受賞。現在は主に植物の環境ストレス適応におけるオートファジーの役割について研究している。＜主な担当科目＞
環境応答生物学 、植物細胞生物学 、生命科学実験Ⅲ＜ひとこと＞
Leap before you look （見る前に跳べ）研究テーマ
本研究室では、植物における細胞内自己分解機構・オートファジーの分子機構・生理的役割の解明に取り組んでいる。 動物とは異なり、芽生えた場所から移動することのできない植物は、刻々と変化する環境に適時順応し、ストレスを克服しなければ生き延びることができない。
タンパク質など細胞質成分のみならずオルガネラのような巨大な構造体を丸ごと分解し、栄養源のリサイクルや細胞内リモデリングに関わるオートファジーは、植物が過酷な環境で高次機能を維持し、生存していくうえで重要な機構の一つに違いない。 しかしながら、その分子機構や生理的役割についてはまだまだ未解明なことが多く、本研究分野は今後益々大きく発展していく分野の一つである。
環境応答生物学研究室では、オートファジーがどのような状況下で？いつ？どこで？誘導され、何を？どのようにして？認識して分解するのか、そして、その生理的意義について細胞生物学・分子生物学・生化学・遺伝学・生理学・構造生物学などの多角的アプローチにより分子レベルで明らかにすることを目標としている。
得られた知見をもとに、最終的には細胞内自己分解系を巧みに操作することで耐環境ストレス・長寿植物などの有用作物の作出を目指す。ベーシックな問題を解きつつ、応用研究に向けて特徴ある研究を展開してゆく。
研究室メンバー
博士研究員 2名； 博士2年 1名； 博士1年 1名； 修士2年 2名； 修士1年 1名； 学部4年 8名； 学部3年 8名； 秘書 1名研究業績
主要な業績
＜学術論文＞
１）Shinozaki, D., Takayama, E., Kawakami, N., and Yoshimoto, K. Autophagy maintains endosperm quality during seed storage to preserve germination ability in Arabidopsis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 121, e2321612121, 2024 サイエンス誌で紹介されました こちら
２） Yoshitake, Y., Shinozaki, D., and Yoshimoto, K. Autophagy triggered by iron mediated ER stress is an important stress response to the early phase of Pi starvation in plants. Plant J., 110, 1370-1381, 2022
３） Shinozaki, D., Tanoi, K., and Yoshimoto, K. Optimal distribution of iron to sink organs via autophagy is important for tolerance to excess zinc in Arabidopsis. Plant Cell Physiol., 62, 515-527, 2021
４） Robert, G., Yagyu, M., Koizumi, T., Naya, L., Masclaux-Daubresse, C., and Yoshimoto, K. Ammonium stress increases micro-autophagic activity while impairing macro-autophagic flux in Arabidopsis roots. Plant J., 105, 1083-1097, 2021
５） Shinozaki, D., Merkulova, A. E., Naya, L., Horie, T., Kanno, Y., Seo, M., Ohsumi, Y., Masclaux-Daubresse, C., and Yoshimoto, K. Autophagy increases zinc bioavailability to avoid light-mediated reactive oxygen species production under zinc deficiency. Plant Physiol., 182, 1284-1296, 2020
６） Yoshimoto, K., Shibata, M., Kondo, M., Oikawa, K., Sato, M., Toyooka, K., Shirasu, K., Nishimura, M., and Ohsumi, Y. Organ-specific quality control of plant peroxisomes is mediated by autophagy. J. Cell Sci., 127, 1161-1168, 2014
７） Masclaux-Daubresse, C., Clément, G., Anne, P., Jean-Marc Routaboul, J-M., Guiboileau, A., Soulay, F., Shirasu, K., Yoshimoto, K. Stitching together the multiple dimensions of autophagy using metabolomics and transcriptomics reveals impacts on metabolism, development, and plant responses to the environment in Arabidopsis. Plant Cell, 26, 1857-1877, 2014
８） Yoshimoto, K., Jikumaru, Y., Kamiya, Y., Kusano, M., Consonni, C., Panstruga, R., Ohsumi, Y., and Shirasu, K. Autophagy negatively regulates cell death by controlling NPR1-dependent salicylic acid signaling during senescence and the innate immune response in Arabidopsis. Plant Cell, 21, 2914-2927, 2009
９） Yoshimoto, K., Hanaoka, H., Sato, S., Kato, T., Tabata, S., Noda, T., and Ohsumi,Y. Processing of ATG8s, ubiquitin-like proteins, and their deconjugation by ATG4s are essential for plant autophagy. Plant Cell, 16, 2967-2983, 2004
＜著書・総説＞
１） Yagyu, M. and Yoshimoto, K. New insights into plant autophagy: molecular mechanisms and roles in development and stress responses. J. Exp. Bot., 75, 1234-1251, 2024
２） Shinozaki, D., and Yoshimoto, K. Autophagy balances the zinc–iron seesaw caused by Zn-stress. Trends Plant Sci., 26, 882-884, 2021
３） 吉本光希 「植物の必須栄養素から考える植物オートファジーの重要性」 生化学, 91, 652-658, 2019
４） Yoshimoto, K., and Ohsumi, Y. Unveiling the molecular mechanisms of plant autophagy―From autophagosomes to vacuoles in plants. Plant Cell Physiol., 59, 1337-1344, 2018 2022年度 PCP Top Cited Review Paper Awardに選ばれました こちら
５） 吉本光希 「植物の様々な局面におけるオートファジーの生理機能」 オートファジー -分子メカニズムの理解から病態の解明まで- 南山堂, 145-155, 2018
６） 吉本光希 「植物におけるオートファジーの意義と役割」 化学と生物, 52, 535-540, 2014
７） Yoshimoto, K. Beginning to understand autophagy, an intracellular self-degradation system in plants. Plant Cell Physiol., 53, 1355-1365, 2012
８） 吉本光希 「植物におけるオートファジー研究の展開」 植物の生長調節, 45, 24-32, 2010
＜招待講演＞
１） 吉本光希 「アンモニアストレス下におけるマクロ・ミクロオートファジーの膜動態」、シンポジウム、第93回日本生化学会大会、2020年9月、オンライン
２） Yoshimoto, K. 「Physiological roles of autophagy under Zn deficiency in plants」, Symposium, The 7th International Conference on Food Factors, 2019年12月, Kobe Convention Center（Kobe）
３） Yoshimoto, K. 「Plant autophagy: an intracellular system for bulk and selective self-degradation」, Symposium, Japan-Taiwan Plant Biology 2019, 2019年3月, Nagoya University（Nagoya）
４） Yoshimoto, K. 「Physiological meanings of plant autophagy in response to environmental stresses. Aiming to elucidate plant specific functions of autophagy」, Plenary lecture, XVI Latin American Plant Physiology Congress, 2018年11月, Universidad Nacional de Córdoba（Argentina, Córdoba）
５） 吉本光希 「植物の様々な局面におけるオートファジーの重要性」、特別講演, 日本アミノ酸学会 第12回学術大会、2018年10月、明治大学（東京）
６） 吉本光希 「セレクティブオートファジーによる緑葉ペルオキシソームの品質管理」、シンポジウム、第59回 日本植物生理学会年会、2018年3月、札幌コンベンションセンター（札幌）
７） 吉本光希 「植物ミクロオートファジー ～液胞内分解系のバックアップシステムとして～」、シンポジウム、日本農芸化学会2018年度大会、2018年3月、名城大学（名古屋）
８） 吉本光希 「アンモニウムストレスは２つのオートファジー過程に真逆の影響を与える」、シンポジウム、日本植物学会第81回大会、2017年9月、東京理科大学（野田）
９） 吉本光希 「植物ペキソファジー：器官特異的な植物ペルオキシソーム分解によるオルガネラ品質管理機構」、シンポジウム、39回日本分子生物学会年会、2016年11月、パシフィコ横浜（横浜）
１０）Yoshimoto, K. 「Organelle degradation by autophagy, an intracellular self-degradation system」, 11th International Congress of Plant Molecular Biology, 2015年10月, Bourbon Cataratas Convention & Spa Resort (Brazil, Iguazu Falls)