代謝システム研究チーム

生命現象の根幹である代謝は、生体内で複雑かつ巧妙に制御されています。とくに植物や微生物の代謝は、それら自身の生命活動のみならず、栄養源や機能成分として動物の生命や人間社会をも支える重要な基盤となっています。当チームでは、代謝の全体像を理解することを目標として、代謝産物の網羅的解析であるメタボロミクスの技術開発、オミックスデータを利用した数理モデリングによる代謝予測、分子生物学・生化学・分子遺伝学などによる代謝遺伝子の機能探索を行っています。得られた知見をもとに、植物や微生物のもつ有用物質生産能力を向上させることも目指しています。

研究分野

生物学 & 生化学 / 分子生物 & 遺伝学 / 農学 / 植物 & 動物学

• 数理モデリングによる代謝反応ネットワーク研究
• ハイスループット分析（ワイドターゲットメタボロミクス）による大規模代謝プロファイル解析
• 代謝関連遺伝子の機能同定
• シアノバクテリアを用いた代謝工学研究
• 植物個体発生や宿主植物－寄生植物相互作用おける代謝機能の解明

主要論文

1. Okazaki, Y. Otsuki, H., Narisawa, T., Kobayashi, M., Sawai, S., Kamide, Y., Kusano, M., Aoki, T., Hirai, M.Y., and Saito, K. (2013)
   "Lipidomics revealed a novel plant lipid class playing a critical role in mitigation for phosphate depletion."
   Nature Communications in press
2. Sriyudthsak, K., Shiraishi, F., and Hirai, M.Y. (2013)
   "Identification of a metabolic reaction network from time-series data of metabolite concentrations."
   PLoS One 8, e51212.
3. Nakabayashi, R., Sawada, Y., Yamada, Y., Suzuki, M., Hirai, M.Y., Sakurai, T., and Saito, K. (2013)
   "Combination of liquid chromatography-fourier transform ion cyclotron resonance-mass spectrometry with (13)C-labeling for chemical assignment of sulfur-containing metabolites in onion bulbs."
   Anal Chem. 2013 Jan 17. [Epub ahead of print]
4. Sawada, Y., Nakabayashi, R., Yamada, Y., Suzuki, M., Sato, M., Sakata, A., Akiyama, K., Sakurai, T., Matsuda, F., Aoki, T., Hirai, M.Y., and Saito, K. (2012)
   "RIKEN tandem mass spectral database (ReSpect) for phytochemicals: a plant-specific MS/MS-based data resource and database."
   Phytochemistry 82, 38-45.
5. Matsuda, F., Nakabayashi, R., Sawada, Y., Suzuki, M., Hirai, M.Y., Kanaya S., and Saito K. (2011)
   "Mass spectra-based framework for automated structural elucidation of metabolome data to explore phytochemical diversity."
   Frontiers Plant Sci. 2, 40.
6. Osanai, T., Oikawa, A., Azuma, M., Tanaka, K., Saito, K., Hirai, M.Y., and Ikeuchi, M. (2011)
   "Genetic engineering of group 2 sigma factor SigE widely activates expressions of sugar catabolic genes in Synechocystis species PCC 6803."
   J. Biol. Chem. 286, 30962-30971.
7. Hanada, K., Sawada, Y., Kuromori, T., Klausnitzer, R., Saito, K., Toyoda, T., Shinozaki, K., Li, W.H. and Hirai, M.Y. (2011)
   "Functional compensation of primary and secondary metabolites by duplicate genes in Arabidopsis thaliana."
   Mol. Biol. Evol. 28, 377-382.
8. Matsuda, F., Hirai, M.Y., Sasaki, E., Akiyama, K., Yonekura-Sakakibara, K., Provart, N.J., Sakurai, T., Shimada, Y. and Saito, K. (2009a)
   "AtMetExpress development: A phytochemical atlas of Arabidopsis thaliana development."
   Plant Physiol. 152, 566-578.
9. Sawada, Y., Akiyama, K., Sakata, A., Kuwahara, A., Otsuki, H., Sakurai, T., Saito, K., and Hirai, M.Y. (2009a)
   "Widely targeted metabolomics based on large-scale MS/MS data for elucidating metabolite accumulation patterns in plants."
   Plant Cell Physiol. 50, 37-47.
10. Hirai, M.Y., Sugiyama, K., Sawada, Y., Tohge, T., Obayashi, T., Suzuki, A., Araki, R., Sakurai, N., Suzuki, H., Aoki, K., Goda, H., Nishizawa, O.I., Shibata, D., and Saito, K. (2007)
    "Omics-based identification of Arabidopsis Myb transcription factors regulating aliphatic glucosinolate biosynthesis."
    Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 104, 6478-6483.