業績情報

• Calcium signaling triggers early high humidity responses in Arabidopsis thaliana.　　　　　　　　　　　　　　　
  Saad Hussain; Hiraku Suda; Christine H Nguyen; Dawei Yan; Masatsugu Toyota; Keiko Yoshioka; Eiji Nambara
  Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 巻：121, 号：51, 開始ページ：e2416270121, 2024年12月, ［査読有り］, ［国際誌］
  Plants need to adapt to fluctuating atmospheric humidity and respond to both high and low humidity. Despite our substantial understanding of plant responses to low humidity, molecular mechanisms underlying the high humidity (HH) response are much less well understood. In this study, we investigated early responses to HH in Arabidopsis. Expression of CYP707A3, encoding an abscisic acid (ABA) 8'-hydroxylase, is induced by HH within 10 min, which leads to a decrease in foliar ABA level. We identified that the combined action of CAMTA3 and CAMTA2 transcription factors regulate this response. This regulation requires a calmodulin (CaM)-binding domain of CAMTA3. Transcriptomes of HH-regulated genes are enriched in those related to calcium signaling, including cyclic nucleotide-gated ion channels (CNGCs). Moreover, HH induces CNGC2- and CNGC4-mediated increases in cytosolic Ca2+ concentrations in leaves within a few minutes. We also found that CNGC2, CNGC4, and CAMTAs participate in HH-induced hyponastic movement of petioles. Taken together, our results indicate that CNGC2/CNGC4-Ca2+-CaM-CAMTA3/CAMTA2 acts as a primary regulatory module to trigger downstream HH responses.
  英語, 研究論文（学術雑誌）
  DOI：https://doi.org/10.1073/pnas.2416270121
  DOI ID：10.1073/pnas.2416270121, PubMed ID：39661062
• Cell-free translation system with artificial lipid-monolayer particles as a unique tool for characterizing lipid-monolayer binding proteins.　　　　　　　　　　　　　　　
  Fu Kuroiwa; Hiraku Suda; Maho Yabuki; Kimie Atsuzawa; Haruhiko Yamaguchi; Masatsugu Toyota; Yasuko Kaneko; Satoshi Yamashita; Seiji Takahashi; Yuzuru Tozawa
  Bioscience, biotechnology, and biochemistry, 2024年03月, ［査読有り］, ［国際誌］
  Methods for functional analysis of proteins specifically localizing to lipid monolayers such as rubber particles and lipid droplets are limited. We have succeeded in establishing a system in which artificially prepared lipid monolayer particles are added to a cell-free translation system to confirm the properties of proteins that specifically bind to lipid monolayers in a translation-coupled manner.
  英語, 研究論文（学術雑誌）
  DOI：https://doi.org/10.1093/bbb/zbae026
  DOI ID：10.1093/bbb/zbae026, PubMed ID：38444196
• Integration of long-range signals in plants: A model for wound-induced Ca2+, electrical, ROS, and glutamate waves.　　　　　　　　　　　　　　　
  Hiraku Suda; Masatsugu Toyota
  Current opinion in plant biology, 巻：69, 開始ページ：102270, 終了ページ：102270, 2022年08月, ［査読有り］, ［招待有り］, ［筆頭著者］, ［国際誌］
  Plants show long-range cytosolic Ca2+ signal transduction in response to wounding. Recent advances in in vivo imaging techniques have helped visualize spatiotemporal dynamics of the systemic Ca2+ signals and provided new insights into underlying molecular mechanisms, in which ion channels of the GLUTAMATE RECEPTOR-LIKE (GLR) family are critical for the sensory system. These, along with MECHANOSENSITIVE CHANNEL OF SMALL CONDUCTANCE-LIKE 10 (MSL10) and Arabidopsis H+-ATPase (AHA1) regulate the propagation system. In addition, membrane potential, reactive oxygen species (ROS), and glutamate waves operate in parallel to long-range signal transduction. We summarize these findings and introduce a model that integrates long-range Ca2+, electrical, ROS, and glutamate signals in systemic wound responses.
  英語, 研究論文（学術雑誌）
  DOI：https://doi.org/10.1016/j.pbi.2022.102270
  DOI ID：10.1016/j.pbi.2022.102270, PubMed ID：35926395
• カルシウムイオンを介したハエトリソウの記憶機構　　　　　　　　　　　　　　　
  須田 啓
  植物科学最前線, 巻：12, 号：89, 2021年, ［招待有り］, ［筆頭著者］
  日本語, 研究論文（研究会，シンポジウム資料等）
• Calcium dynamics during trap closure visualized in transgenic Venus flytrap　　　　　　　　　　　　　　　
  Hiraku Suda; Hiroaki Mano; Masatsugu Toyota; Kenji Fukushima; Tetsuro Mimura; Izuo Tsutsui; Rainer Hedrich; Yosuke Tamada; Mitsuyasu Hasebe
  Nature Plants, 巻：6, 号：10, 開始ページ：1219, 終了ページ：1224, 2020年10月, ［査読有り］, ［筆頭著者］, ［国際誌］
  The leaves of the carnivorous plant Venus flytrap, Dionaea muscipula (Dionaea) close rapidly to capture insect prey. The closure response usually requires two successive mechanical stimuli to sensory hairs on the leaf blade within approximately 30 s (refs. 1-4). An unknown biological system in Dionaea is thought to memorize the first stimulus and transduce the signal from the sensory hair to the leaf blade2. Here, we link signal memory to calcium dynamics using transgenic Dionaea expressing a Ca2+ sensor. Stimulation of a sensory hair caused an increase in cytosolic Ca2+ concentration ([Ca2+]cyt) starting in the sensory hair and spreading to the leaf blade. A second stimulus increased [Ca2+]cyt to an even higher level, meeting a threshold that is correlated to the leaf blade closure. Because [Ca2+]cyt gradually decreased after the first stimulus, the [Ca2+]cyt increase induced by the second stimulus was insufficient to meet the putative threshold for movement after about 30 s. The Ca2+ wave triggered by mechanical stimulation moved an order of magnitude faster than that induced by wounding in petioles of Arabidopsis thaliana5 and Dionaea. The capacity for rapid movement has evolved repeatedly in flowering plants. This study opens a path to investigate the role of Ca2+ in plant movement mechanisms and their evolution.
  Springer Science and Business Media {LLC}, 英語, 研究論文（学術雑誌）
  DOI：https://doi.org/10.1038/s41477-020-00773-1
  DOI ID：10.1038/s41477-020-00773-1, ORCID：84744495, PubMed ID：33020606
• Gene amplification: mechanisms and involvement in cancer.　　　　　　　　　　　　　　　
  Atsuka Matsui; Tatsuya Ihara; Hiraku Suda; Hirofumi Mikami; Kentaro Semba
  Biomolecular concepts, 巻：4, 号：6, 開始ページ：567, 終了ページ：82, 2013年12月, ［国際誌］
  Gene amplification was recognized as a physiological process during the development of Drosophila melanogaster. Intriguingly, mammalian cells use this mechanism to overexpress particular genes for survival under stress, such as during exposure to cytotoxic drugs. One well-known example is the amplification of the dihydrofolate reductase gene observed in methotrexate-resistant cells. Four models have been proposed for the generation of amplifications: extrareplication and recombination, the breakage-fusion-bridge cycle, double rolling-circle replication, and replication fork stalling and template switching. Gene amplification is a typical genetic alteration in cancer, and historically many oncogenes have been identified in the amplified regions. In this regard, novel cancer-associated genes may remain to be identified in the amplified regions. Recent comprehensive approaches have further revealed that co-amplified genes also contribute to tumorigenesis in concert with known oncogenes in the same amplicons. Considering that cancer develops through the alteration of multiple genes, gene amplification is an effective acceleration machinery to promote tumorigenesis. Identification of cancer-associated genes could provide novel and effective therapeutic targets.
  英語, 研究論文（学術雑誌）
  DOI：https://doi.org/10.1515/bmc-2013-0026
  DOI ID：10.1515/bmc-2013-0026, PubMed ID：25436757

• ハエトリソウの捕虫葉の形態形成におけるAS2 遺伝子の役割　　　　　　　　　　　　　　　
  浅川裕紀; 須田啓; 瀬上紹嗣; 長谷部光泰; 豊田正嗣
  第66回日本植物生理学会年会, 2025年03月
  2025年03月 - 2025年03月, 英語, 口頭発表（一般）
• 食虫植物モウセンゴケ触毛の活動電位とカルシウム波の電気生理学的解析　　　　　　　　　　　　　　　
  瀬上紹嗣; Peng Chen; 松田陸玖; 杉本渚; 大井祥子; 須田啓; 佐藤良勝; 豊田正嗣; 長谷部光泰
  第66回日本植物生理学会年会, 2025年03月
  2025年03月 - 2025年03月, 英語, 口頭発表（一般）
• 長距離カルシウムシグナルの三次元解析技術の開発　　　　　　　　　　　　　　　
  須田啓; 萩原拓真; 浅川裕紀; 豊田正嗣
  第66回日本植物生理学会年会, 2025年03月
  2025年03月 - 2025年03月, 英語, 口頭発表（一般）
• 水生食虫植物ムジナモ冬芽由来の培養組織とシュート形成　　　　　　　　　　　　　　　
  今泉 優輝; 柳川 初; 須田 啓; 豊田 正嗣; 金子 康子
  日本植物学会第88回大会, 2024年09月
  2024年09月 - 2024年09月, 日本語, ポスター発表
• 食虫植物モウセンゴケの触毛を伝わる活動電位とカルシウム波の解析　　　　　　　　　　　　　　　
  瀬上 紹嗣; Peng Chen; 松田 陸玖; 杉本 渚; 大井祥子; 須田 啓; 佐藤 良勝; 豊田 正嗣; 長谷部 光泰
  日本植物学会第88回大会, 2024年09月
  2024年09月 - 2024年09月, 日本語, 口頭発表（一般）
• 形質転換ハエトリソウを用いた接触刺激受容における分子機構の解析　　　　　　　　　　　　　　　
  須田 啓; 浅川 裕紀; 大井祥子; 瀬上 紹嗣; 長谷部光泰; 豊田 正嗣
  日本植物学会第88回大会, 2024年09月
  2024年09月 - 2024年09月, 日本語, 口頭発表（一般）
• Modeling and numerical analysis of the leaf-closing motion in Mimosa pudica　　　　　　　　　　　　　　　
  Hayato Oguni; Ryutaro Yoshii; Shunsuke Kobayashi; Takuma Hagihara; Hiraku Suda; Masatsugu Toyota; Ryuichi Tarumi
  IUTAM Symposium on Soft Materials and Soft Robots, 2024年05月
  2024年05月 - 2024年05月, 英語, ポスター発表
• 食虫植物モウセンゴケ触毛におけるカルシウム波動態の解析　　　　　　　　　　　　　　　
  瀬上 紹嗣; Peng Chen; 近藤 真紀; 大井 祥子; 須田 啓; 豊田 正嗣; 長谷部 光泰
  第65回日本植物生理学会年会, 2024年03月
  口頭発表（一般）
• ハエトリソウの接触誘導性電気シグナルの分子機構　　　　　　　　　　　　　　　
  浅川 裕紀; 須田 啓; 大井 祥子; 瀬上 紹嗣; 長谷部 光泰; 豊田 正嗣
  第65回日本植物生理学会年会, 2024年03月
  口頭発表（一般）
• 膜力学モデルによるハエトリソウ閉合運動の力学的仕組みの解明　　　　　　　　　　　　　　　
  津川 暁; 上村 壮汰; 浅川 裕紀; 須田 啓; 豊田 正嗣; 石本 志高
  日本機械学会 M&M2023 材料力学カンファレンス, 2023年09月
  口頭発表（一般）
• カルシウムシグナルと活動電位の同時測定 によるハエトリソウの接触刺激受容細胞の 解析　　　　　　　　　　　　　　　
  須田 啓; 浅川 裕紀; 長谷部 光泰; 豊田 正嗣
  日本植物学会第87大会, 2023年09月
  日本語, 口頭発表（一般）
• Calcium ion-mediated sensory and movement system in the Venus Flytrap　　　　　　　　　　　　　　　
  Hiraku Suda
  The 2151st NIG Biological Symposium, 2023年08月, ［招待有り］
  英語, 公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等
• Calcium ion-mediated memory and movement system in the Venus flytrap (Dionaea muscipula)　　　　　　　　　　　　　　　
  Hiraku Suda
  Fifth webinar of the IRN France-Japan Frontiers in Plant Biology: «Emerging models in plant sciences», 2022年10月, ［招待有り］
  英語, 口頭発表（招待・特別）
• 食虫植物モウセンゴケにおける高速カルシウムシ グナル伝達　　　　　　　　　　　　　　　
  瀬上 紹嗣; Palfalvi Gergo; 棚瀬 邦明; 下村 拓史; 陳 鵬; 松田 陸玖; 須田 啓; 張 列弛; 大井 祥子; 真野 弘明; 重信 秀次; 豊田 正嗣; 長谷部 光泰
  日本植物学会第86回大会, 2022年09月
  2022年09月 - 2022年09月, 日本語, 口頭発表（一般）
• 食虫植物モウセンゴケの 形質転換法の開発　　　　　　　　　　　　　　　
  棚瀬 邦明; 須田 啓; 大井 祥子; 松林 克嘉; 長谷部 光泰; 瀬上 紹嗣
  日本植物学会第86回大会, 2022年09月
  2022年09月 - 2022年09月, 日本語, ポスター発表
• 非モデル植物ハエトリソウを形質転換する ～その条件検討と手法の構築～　　　　　　　　　　　　　　　
  須田 啓
  第39回日本バイオテクノロージ学会, 2022年09月, ［招待有り］
  2022年09月 - 2022年09月, 日本語, シンポジウム・ワークショップパネル（指名）
• ハエトリソウの高速運動を司るセンサーとアクチュエータ　　　　　　　　　　　　　　　
  須田 啓; 浅川 裕紀; 津川 暁; 豊田 正嗣
  第63回日本植物生理学会年会, 2022年03月, ［招待有り］
  日本語, 口頭発表（招待・特別）
• 触れられたことを”感知”して虫を捕らえる植物ハエトリソウ　　　　　　　　　　　　　　　
  須田 啓
  京都府立大学新自然史科学創生センター創立記念シンポジウム, 2021年08月, ［招待有り］
  日本語, 公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等
• カルシウムイオン動態のライブイメージングによるハエトリソウの記憶機構の解析　　　　　　　　　　　　　　　
  須田 啓
  第58回植物バイテクシンポジウム, 2020年10月, ［招待有り］
  日本語, シンポジウム・ワークショップパネル（指名）
• カルシウムイオンを介したハエトリソウの記憶機構　　　　　　　　　　　　　　　
  須田 啓
  日本植物学会第84回大会, 2020年09月, ［招待有り］
  日本語, シンポジウム・ワークショップパネル（指名）
• Calcium ion mediated memory system in the carnivorous plant Dionaea muscipula.　　　　　　　　　　　　　　　
  須田啓; 長谷部光泰
  第61回日本植物生理学会, 2020年03月, ［招待有り］
  英語, シンポジウム・ワークショップパネル（指名）
• ハエトリソウとコモウセンゴケの形質転換技術およびハエトリソウのカルシウムイメージング　　　　　　　　　　　　　　　
  須田 啓
  日本植物学会第82回大会, 2018年09月, ［招待有り］
  日本語, シンポジウム・ワークショップパネル（指名）
• Real-time cytosolic calcium imaging to elucidate the molecular mechanism of memory system in the Venus flytrap　　　　　　　　　　　　　　　
  Hiraku Suda; Kenji Fukushima; Hiroaki Mano; Masatsugu Toyota; Yosuke Tamada; Mitsuyasu Hasebe
  9th INTERNATIONAL PLANT BIOMECHANICS CONFERENCE, 2018年08月
  英語, ポスター発表
• ハエトリソウとコモウセンゴケの形質転換技術の確立とカルシウムイメージング　　　　　　　　　　　　　　　
  須田 啓
  神戸大学 生体分子機構講座細胞機能分野・生物学セミナー, 2018年05月, ［招待有り］
  日本語
• ハエトリグサとコモウセンゴケにおける形質転換技術の確立　　　　　　　　　　　　　　　
  須田 啓; 上田 千晴; 真野 弘明; 豊田 正嗣; 玉田 洋介; 長谷部 光泰
  日本植物学会第81回大会, 2017年09月
  日本語, 口頭発表（一般）

• 日本植物生理学会
• 日本植物学会

• ハエトリソウを用いた運動力を発生させる分子機構の解明　　　　　　　　　　　　　　　
  日本学術振興会, 科学研究費助成事業 特別研究員奨励費（PD）, 特別研究員奨励費, 2022年04月 - 2025年03月
  須田 啓, 埼玉大学
  配分額（総額）：5200000, 配分額（直接経費）：4000000, 配分額（間接経費）：1200000
  課題番号：22J00902
• ハエトリソウを用いた植物の高速なカルシウムシグナル伝達機構の解明　　　　　　　　　　　　　　　
  日本学術振興会, 科学研究費助成事業 若手研究, 若手研究, 2021年04月01日 - 2023年03月31日
  須田 啓, 埼玉大学
  配分額（総額）：4550000, 配分額（直接経費）：3500000, 配分額（間接経費）：1050000
  ハエトリソウでは接触刺激に応じて植物で最も速いカルシウムシグナルの伝達が起こる。このことは，ハエトリソウにカルシウムシグナルを高速で伝達するための何らかのメカニズムが存在することを示唆しているが，神経を持たない植物で高速にカルシウムシグナルを伝達する情報伝達機構は未解明である。本研究では申請者らが確立したハエトリソウの形質転換技術とカルシウムイメージング技術を組み合わせて，遺伝子発現を制御したハエトリソウのカルシウムシグナルを可視化することによって， <1>. カルシウムシグナルの伝達する組織の同定，<2>. カルシウムシグナルの細胞間伝達経路の同定，<3>. カルシウムイオンの流入経路の同定という組織・細胞・分子レベルでの解析によって植物における高速なカルシウムシグナル伝達機構の新たなモデルを提唱する。
  今年度は，GCaMP6f発現ハエトリソウ株の葉身のカルシウムシグナルを共焦点顕微鏡下で観察する技術を確立した。更に，接触刺激に応じたカルシウムシグナルを観察した結果，裏表皮細胞において接触刺激に応じたカルシウムシグナルが観察されることが分かった。ハエトリソウにおけるカルシウムシグナルは葉身表側で接触刺激を受容する感覚毛の基部から発生・伝播することから，接触刺激に応じたカルシウムシグナルは表表皮から裏表皮までの全ての細胞群で上昇する可能性が示唆された。更に，トランスクリプトームデータの解析によってハエトリソウの成熟した葉身のみに高発現する遺伝子群の同定に成功した。
  課題番号：21K15047
• ハエトリソウの記憶機構の解明　　　　　　　　　　　　　　　
  日本学術振興会, 科学研究費助成事業 特別研究員奨励費（DC2）, 特別研究員奨励費（DC2）, 2017年04月 - 2019年03月
  須田 啓, 総合研究大学院大学
  配分額（総額）：1900000, 配分額（直接経費）：1900000
  昨年度の研究結果から，カルシウムセンサータンパク質を導入したハエトリソウの感覚毛を接触刺激すると、葉身の細胞で細胞内カルシウムイオン濃度が上昇することが分かっていた。この濃度上昇は葉身辺縁部の分枝している葉脈から中央脈にかけての範囲で観察された。パラフィン切片を作製し、分枝している葉脈と葉身閉合時に曲率が変化する組織を比較したところ、曲率の変化は中央脈から分枝している葉脈の間で正負が変化することが分かり、中央脈から分枝している葉脈の間の部位の裏側が運動時に凹面から凸面へ変化していることが分かった。以上のことから、カルシウムシグナルは運動時に凹面から凸面に変化する部位とほぼ一致していることが分かった。
  このカルシウムイオンの濃度上昇が運動に寄与するのかをロジスティック回帰分析によって評価したところ一度目、及び、二度目の接触刺激後の最大輝度が共に運動に寄与していることが分かり、細胞内カルシウムイオン濃度には運動を引き起こす特定の閾値が存在することが分かった。更に、刺激後に上昇したCa2+濃度がどのように減衰するのか経時変化を調べたところ、ハエトリソウが1度目の刺激情報を保持しておくことの出来る時間と細胞内カルシウムイオン濃度が閾値似下まで減衰するまでにかかる時間が一致することが分かった。以上の結果から、細胞内カルシウムイオン濃度は感覚毛への接触刺激で上昇すること、運動を引き起こす特定の閾値を持つこと、減衰する時間が記憶情報を保持できる時間と一致することが分かった。これらの3つの性質は既往研究で推定されていたハエトリソウの記憶物質が持つ３つのクライテリアを満たしており、以上のことからカルシウムイオンが記憶物質としての性質を満たす分子であることがわかった。
  以上の研究の成果をまとめ，国内外の学会にて報告した。
  課題番号：17J08569

• 植物に学ぶ生存戦略１２ 話す人・山田孝之　　　　　　　　　　　　　　　
  NHK Eテレ, https://www.nhk.jp/p/ts/LN267PV228/episode/te/9WVGMJLR9Q/, 2025年02月01日, ［テレビ・ラジオ番組］
• 奇奇怪怪！！ミステリアスな植物たち 驚きの生態とメカニズム　　　　　　　　　　　　　　　
  BSフジ, ガリレオX, http://web-wac.co.jp/program/galileo/gx20210214, 2021年02月14日, ［テレビ・ラジオ番組］
• Why Scientists Made Venus Flytraps That Glow　　　　　　　　　　　　　　　
  本人以外, The New York Times, 2020年10月12日, ［新聞・雑誌］
• 食虫植物＆命を救うタラ 進化の秘密に迫る！　　　　　　　　　　　　　　　
  NHK, サイエンスZERO, https://thetv.jp/program/0000813965/410/, 2020年10月04日, ［テレビ・ラジオ番組］