東京大学大学院総合文化研究科 広域科学専攻・生命環境科学系／広域システム科学系
佐藤直樹研究室
シアノバクテリアのゲノム解析，細胞分化，渦巻き形成
当研究室では，シアノバクテリアについての様々な研究を行っています。
1980年代，佐藤が大学院生だった頃には，Anabaenaの低温適応の一つとして，膜脂質脂肪酸が低温で不飽和化されることを研究していました。シアノバクテリアにおける脂質合成系，脂質分子種合成系などを明らかにしました。13Cを用いたラベル実験により，脂質結合型不飽和化をin vivoで証明しました。
1990年代には，低温誘導性のRNA結合タンパク質について詳しく調べました。1995年の論文。低温誘導のしくみには，5'非翻訳領域が関わっています。
やはり低温で誘導される鉄を結合しDNAにも結合するとされるDPSタンパク質についても詳しく調べました。これについては，遅ればせながら，もうすぐ論文をいくつか出します。
2000年以降，Anabaenaが窒素飢餓において形成するヘテロシスト（左上の図）について，マイクロアレイ解析によって，ゲノム全体にわたる遺伝子発現の変化を調べました。また，ヘテロシストに分化する細胞が，どのタイミングで決まっているのかを経時観察によって調べ，窒素源がある状態でも，将来，ヘテロシストになる細胞が選択されていること，それは，２回の細胞分裂でできる４細胞群の両端細胞であることを突き止めました。
多数のシアノバクテリアのゲノム配列が決められていますが，それらを相互に比較したり，植物・藻類のゲノム内容と比較することにより，シアノバクテリアから細胞内共生によって，藻類・植物の葉緑体（論文2003, 2001)に持ち込まれた遺伝子をすべて発見することができます。このゲノム比較のために開発したのが，Gclustソフトウェアで，GclustとCyanoClustの二つのサーバーで，データを公開しています。ゲノム相互間のシンテニー解析の新たな方法を開発しました。
シアノバクテリアのなかで最初にゲノムが決められたSynechocystis sp. PCC 6803（中央の二つの図：明視野像とDAPI蛍光像）について，再解析を行い，20か所の訂正を行うとともに，各研究室で保存されている株の相互の違いを明らかにしました。その際，N末端の不揃いを解析する方法を開発しました。
スピルリナArthrospiraのゲノム，Anabaena sp. PCC 7120のアノテーション，などにも協力しました。
現在も，渦巻き（右上の図）を作るPhormidiumなど，いくつかのシアノバクテリアのゲノム配列を，新型シーケンサを用いて解読しています。
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