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WATANABE Satoru Professor |
From Graduate School 【 display / non-display 】
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Tokyo University of Agriculture Graduate School, Division of Agriculture Doctoral program (second term) Completed
2004.04 - 2007.03
Country：Japan
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Tokyo University of Agriculture Graduate School, Division of Agriculture Doctoral program (first term) Completed
2002.04 - 2004.03
Country：Japan
Studying abroad experiences 【 display / non-display 】
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2013.04 - 2014.03 Freiburg University
Employment Record in Research 【 display / non-display 】
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Tokyo University of Agriculture Faculty of Life Sciences Department of Bioscience Professor
2025.04
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Tokyo University of Agriculture Faculty of Applied Bio-Science Department of Bio-Science Assistant Professor
2008.04 - 2016.03
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Tokyo University of Agriculture Faculty of Applied Bio-Science Department of Bio-Science Associate Professor
2016.04 - 2017.03
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Tokyo University of Agriculture Faculty of Life Sciences Department of Bioscience Associate Professor
2017.04 - 2025.03
External Career 【 display / non-display 】
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Rikkyo University Docent
2018.04
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Rikkyo University Researcher
2014.07 - 2016.03
Country：Japan
Research Areas 【 display / non-display 】
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Life Science / Applied microbiology
Papers 【 display / non-display 】
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Functional Modification of Cyanobacterial Phycobiliprotein and Phycobilisomes through Bilin Metabolism Control Reviewed International journal
Mizuho Sato, Takeshi Kawaguchi, Kaisei Maeda, Mai Watanabe, Masahiko Ikeuchi, Rei Narikawa, Satoru Watanabe .
ACS Synthetic Biology 13 ( 8 ) 2391 - 2401 2024.07
Authorship：Last author, Corresponding author Language：English Publishing type：Research paper (scientific journal) Publisher：American chemical society
Phycobilisomes (PBSs) are light-harvesting antenna complexes in cyanobacteria that adapt to diverse light environments through the use of phycobiliproteins within the PBS structures. Freshwater cyanobacteria, such as Synechococcus elongatus PCC 7942, thrive under red light because of the presence of phycocyanin (PC) and its chromophore, phycocyanobilin (PCB), in the PBS. Cyanobacteria in shorter-wavelength light environments such as green light, employ phycoerythrin paired with phycoerythrobilin (PEB) along with PC in the PBS. Synthetic biology studies have shown that PEB production can be achieved by expression of the heterologous PEB synthases 15,16-dihydrobiliverdin:ferredoxin oxidoreductase (PebA) and PEB:ferredoxin oxidoreductase (PebB), leading to PEB accumulation and cellular browning. This approach is genetically unstable, and the properties of the resulting PEB-bound PBS complexes remain uncharacterized. In this study, we engineered a novel strain of Synechococcus 7942 PEB1 with finely tuned control of PEB biosynthesis. PEB1 exhibited a reversible change in the color of the culture from green to brown and pink based on PebA and PebB induction levels. High induction led to complete PCB-to-PEB substitution, causing the disassembly of the PBS rod complex. In contrast, low induction levels of PebA and PebB resulted in the formation of a stable chimeric PBS complex with partial PCB-to-PEB substitution. This acclimation enabled efficient light harvesting in the green spectrum and energy transfer to the photosynthetic reaction center. These findings, which improve our understanding of PBS and highlight the structural importance of the bilin composition, provide a foundation for future studies on PBS adaptation in bioengineering, synthetic biology, and renewable energy.
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Discovery of novel replication proteins for large plasmids in cyanobacteria and their potential applications in genetic engineering Reviewed International coauthorship International journal
Kazuma Ohdate, Minori Sakata, Kaisei Maeda, Yutaka Sakamaki, Kaori Nimura-Matsune, Ryudo Ohbayashi, Wolfgang R Hess, Satoru Watanabe
Front Microbiol. 15 1311290 2024.02
Authorship：Last author, Corresponding author Language：English Publishing type：Research paper (scientific journal)
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Hishida Atsuko, Shirai Ryo, Higo Akiyoshi, Matsutani Minenosuke, Nimura-Matsune Kaori, Takahashi Tomoko, Watanabe Satoru, Ehira Shigeki, Hihara Yukako
The Journal of General and Applied Microbiology 70 ( 1 ) 2024.01
Language：English Publisher：Applied Microbiology, Molecular and Cellular Biosciences Research Foundation
<p>Most cyanobacterial genomes possess more than two copies of genes encoding cyAbrBs (cyanobacterial AbrB-like proteins) having an AbrB-like DNA-binding domain at their C-terminal region. Accumulating data suggest that a wide variety of metabolic and physiologic processes are regulated by cyAbrBs. In this study, we investigated the function of the essential gene <i>cyabrB1 </i>(<i>sll0359</i>) in <i>Synechocystis</i> sp. PCC 6803 by using CRISPR interference technology. The conditional knockdown of <i>cyabrB1</i> caused increases of cyAbrB2 transcript and protein levels. However, the effect of <i>cyabrB1</i> knockdown on global gene expression profile was quite limited compared to the previously reported profound effect of knockout of<i> cyabrB2</i>. Among 24 up-regulated genes, 16 genes were members of the divergently transcribed <i>icfG</i> and <i>sll1783</i> operons related to carbon metabolism. The results of this and previous studies indicate the different contributions of two cyAbrBs to transcriptional regulation of genes related to carbon, hydrogen and nitrogen metabolism. Possession of a pair of cyAbrBs has been highly conserved during the course of evolution of the cyanobacterial phylum, suggesting physiological significance of transcriptional regulation attained by their interaction.</p>
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A high-temperature sensitivity of Synechococcus elongatus PCC 7942 due to a tRNA-Leu mutation Reviewed International journal
Hasegawa H, Kanesaki Y, Watanabe S, Tanaka K
The Journal of General and Applied Microbiology 69 ( 3 ) 167 - 174 2023.12
Language：English Publisher：Applied Microbiology, Molecular and Cellular Biosciences Research Foundation
Certain mutations of the model cyanobacterium Synechococcus elongatus PCC 7942 during laboratory storage have resulted in some divergent phenotypes. One laboratory-stored strain (H1) shows a temperature-sensitive (ts) growth phenotype at 40 °C. Here, we investigated the reason for this temperature sensitivity. Whole genome sequencing of H1 identified a single nucleotide mutation in synpcc7942_R0040 encoding tRNA-Leu(CAA). The mutation decreases the length of the tRNA-Leu t-arm from 5 to 4 base pairs, and this explains the ts phenotype. Secondary mutations suppressing the ts phenotype were identified in synpcc7942_1640, which putatively encodes a NYN domain-containing protein (nynA). The NYN domain is thought to be involved in tRNA/rRNA degradation. Thus, the structural stability of tRNA-Leu is critical for growth at 40 °C in Synechococcus elongatus PCC 7942.
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DnaK2 Mediates a Negative Feedback Regulation of the Heat Shock Responsive Hik2-Rre1 Two-component System in the Cyanobacterium Synechococcus elongatus PCC 7942 Reviewed International journal
Hasegawa H, Kobayashi I, Bairagi N, Watanabe S, Tanaka K.
Plant Cell Physiol . 2023.10
Language：English Publishing type：Research paper (scientific journal)
DOI： 10.1093/pcp/pcad129.
Books and Other Publications 【 display / non-display 】
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B&I Reviewed
坂巻 裕・坂田実乃里・前田海成・渡辺 智（ Role： Joint author , シアノバクテリアによる物質生産に有用な広宿主域発現ベクターの開発）
日本バイオインダストリー協会 2024.02
Responsible for pages：2 Language：Japanese Book type：Scholarly book
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化学と生物 Reviewed
得平茂樹、渡辺智（ Role： Joint author , コンタミ菌によって誘導されるスピルリナの形質転換：発想転換による形質転換の実現）
日本農芸化学会 2023.04
Responsible for pages：3 Language：Japanese Book type：Scholarly book
スーパーフードとして注目される微細藻類の一種スピルリナは生理活性タンパク質などの発現ホストとしても期待されている．ユニークな研究アプローチにより実現したスピルリナの形質転換法を紹介した．
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沙漠学事典 Reviewed
渡辺智（アフリカの農業：微細藻類）
丸善出版 2020.07 （ ISBN:978-4-621-30517-1 ）
Total pages：534 Responsible for pages：2 Language：Japanese Book type：Dictionary, encyclopedia
Misc 【 display / non-display 】
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Cyanobacterial multi-copy chromosomes and their replication. Invited Reviewed
Watanabe S.
Biosci Biotechnol Biochem. 84 ( 7 ) 1309 - 1321 2020.03
Authorship：Lead author Language：English Publishing type：Article, review, commentary, editorial, etc. (bulletin of university, research institution)
Industrial Property Rights 【 display / non-display 】
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藍藻の培養方法および藍藻の変異株のスクリーニング方法
廣田隆一、黒田章夫、菓子野康浩、菓子野名津子、渡辺智
Application no：2021-148599 Date applied：2021.09
Country of applicant：Domestic
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単細胞性真核紅藻への遺伝子導入方法（ガルデリア）
渡辺智、板谷光泰
Application no：2020-076701 Date applied：2020.04
Country of applicant：Domestic
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カーラクトン生産能を有するシアノバクテリアおよびそれを用いたカーラクトンの生産方法
渡辺智、伊藤晋作、坂巻裕
Application no：2020-22999 Date applied：2020.02
Country of applicant：Domestic
Honours, Awards and Prizes 【 display / non-display 】
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2023年度 日本農芸化学会 トピックス賞
2023.03 日本農芸化学会 シアノバクテリアにおける自律複製領域の探索とそれを利用した高発現ベクターの構築
坂巻 裕、前田 海成、荷村-松根 かおり、千葉櫻 拓、渡辺 智
Award type：Award from Japanese society, conference, symposium, etc. Country：Japan
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2018年 Biosci. Biotechnol. Biochem.論文賞
2019.03 日本農芸化学会 Carbon-free production of 2-deoxy-scyllo-inosose (DOI) in cyanobacterium Synechococcus elongatus PCC 7942
Satoru Watanabe, Hiroaki Ozawa, Hiroaki Kato, Kaori Nimura-Matsune, Toshifumi Hirayama, Fumitaka Kudo, Tadashi Eguchi, Katsumi Kakinuma, Hirofumi Yoshikawa
Award type：International academic award (Japan or overseas) Country：Japan
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JSBBA Award for Young Scientists
2019.03
Award type：International academic award (Japan or overseas) Country：Japan
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平成28年日本植物細胞分子生物学会、論文賞
2016.09 日本植物細胞分子生物学会
Ishihara A, Ohishi K, Yamada T, Shibata-Hatta M, Arai-Kichise Y, Watanabe S, Yoshikawa H, and Wakasa K.
Award type：International academic award (Japan or overseas) Country：Japan
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第9日本ゲノム微生物学会年会ポスター賞（博士研究員以上の部）
2015.03 第9回日本ゲノム微生物学会年会
Award type：International academic award (Japan or overseas) Country：Japan
Scientific Research Funds Acquisition Results 【 display / non-display 】
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復元細胞機能学：集光性アンテナ複合体の復元
Grant number：24H00869 2024.04 - 2028.03
科学研究費補助金 学術変革領域研究（B)
松尾太郎、渡辺麻衣
Authorship：Principal investigator
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集光性アンテナ再構成系の構築と天然を凌駕する新規集光性複合体の創成
Grant number：24H00871 2024.04 - 2028.03
科学研究費補助金 学術変革領域研究（B)
中田栄司
Authorship：Principal investigator
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微生物コンビナートによる希少植物分子の大量生産と新規類縁体の創出
Grant number：23H02130 2023.04 - 2026.03
科学研究費補助金 基盤研究(B)
渡辺 智
Authorship：Principal investigator
細胞の増殖過程においてゲノムの複製は最も基本的な生命現象であるが、細胞辺り複数コピーのゲノムをもつ淡水性シアノバクテリアにおいて、ゲノムコピー数を規定するメカニズムや複製機構はよくわかっていない。本申請研究ではシアノバクテリアのゲノムコピー数の制御機構を解明すると共に、これに積極的に働きかけ、ゲノムコピー数の人為的な制御システムの構築を目指す。
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シアノバクテリアにおける巨大プラスミド維持機構の解明と大規模ベクター系の開発
Grant number：20K05793 2020.04 - 2023.03
科学研究費補助金 基盤研究(C)
渡辺 智
Authorship：Principal investigator
細胞の増殖過程においてゲノムの複製は最も基本的な生命現象であるが、細胞辺り複数コピーのゲノムをもつ淡水性シアノバクテリアにおいて、ゲノムコピー数を規定するメカニズムや複製機構はよくわかっていない。本申請研究ではシアノバクテリアのゲノムコピー数の制御機構を解明すると共に、これに積極的に働きかけ、ゲノムコピー数の人為的な制御システムの構築を目指す。
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シアノバクテリアを用いたストリゴラクトン高効率生産系構築と新規類縁体の創成
Grant number：17H05451 2017.04 - 2019.03
科学研究費補助金 新学術領域研究
渡辺 智
Authorship：Principal investigator
Other External Funds 【 display / non-display 】
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原始紅藻シゾンにおけるヘム代謝経路の局在解析
2009.04 - 2010.03
民間財団等 ２１世紀ＣＯＥプログラム
Authorship：Principal investigator Grant type：Competitive
Past of Commissioned Research 【 display / non-display 】
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アルカリバチルスとの相互作用による糸状性藍藻スピルリナの二次代謝活性化機構の解明
2021.04 - 2023.03
IFO 公益財団法人発酵研究所 一般受託研究 The General Consignment Study
渡辺 智
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亜リン酸を用いたロバスト且つ封じ込めを可能とする微細藻類の培養技術開発
2017.04 - 2022.03
広島大学大学院（先端物質科学研究科） 一般受託研究 The General Consignment Study
廣田 隆一
Authorship：Principal investigator
Presentations 【 display / non-display 】
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Cell division-uncoupled DNA replication and metabolism in cyanobacteria Synechococcus elongatus PCC 7942. International conference
Satoru Watanabe
15th International Symposium on Phototrophic Prokaryotes 2015.08
Event date： 2015.08
Language：English Presentation type：Oral presentation (general)
Venue：Tuebingen University
大腸菌や枯草菌等、バクテリアの細胞増殖はDNA複製と細胞分裂が密接に関連していることが知られている。本研究では細胞辺り複数コピーのゲノムを保持する淡水性シアノバクテリアSynechococcus elongatus PCC 7942について、DNA複製と細胞分裂の頻度を各増殖相毎に比較した。その結果、Synechococcusのゲノムコピー数は誘導期に一過的に増加し、対数増殖期以後は減少することが明らかとなった。本研究成果により、Synechococcusの増殖制御は大腸菌、枯草菌とは大きく異なるということが示された。
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Variety of dependency on DnaA protein for DNA replication among cyanobacterial lineages International conference
Ryudo Ohbayashi, Satoru Watanabe, Shigeki Ehira, Yu Kanesaki, Taku Chibazakura, Hirofumi Yoshikawa
15th International Symposium on Phototrophic Prokaryotes 2015.08
Event date： 2015.08
Language：English Presentation type：Poster presentation
Venue：Tuebingen University
バクテリアの増殖においてDNA複製の開始はDnaAという複製開始因子によって制御される。複製の開始は細胞周期において最も重要な制御点であるためDnaAタンパク質はバクテリアにとって必須である。細胞辺り複数コピーのゲノムを持つ淡水性シアノバクテリアの3種においてDnaAの必須性について、解析を行った結果、2種では全く必須ではないのに対し、1種ではDnaAは必須であり、その欠損は内在性プラスミドによって相補されるということが明らかとなった。この結果は淡水性シアノバクテリアがDnaAに依存しない多様な複製開始制御機構を有するということを示唆している。
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Identification of the associated genes for substrain-specific phenotypes of a cyanobacterium, Synechococcus elongatus PCC 7942 International conference
Yu Kanesaki, Ryudo Obayashi, Satoru Watanabe, Hirofumi Yoshikawa
15th International Symposium on Phototrophic Prokaryotes 2015.08
Event date： 2015.08
Language：English Presentation type：Poster presentation
Venue：Tuebingen University
シアノバクテリアは光合成のモデル生物として世界中で広く用いられている一方で、各研究室の株（ラボストレイン）毎にゲノム情報とは異なる固有の変異を持つ事が知られていた。本研究では次世代シーケンサーを用いてシアノバクテリアSynechococcus elongatus PCC 7942のサブストレインのリシーケンス解析および表現型解析を実施した。個々のサブストレイン特有の一塩基多型や欠失領域を全ゲノムレベルで多数同定し、さらに熱耐性、運動性に関わる変異を明らかにした。
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シアノバクテリアにおける増殖相に依存したゲノムコピー数制御機構
渡辺智、大林龍胆、兼崎 友、齋藤菜摘、千葉櫻拓、曽我朋義、吉川博文
第9回 ゲノム微生物学会年会 2015.03
Event date： 2015.03
Language：Japanese Presentation type：Poster presentation
細胞辺り複数コピーのゲノムを有する淡水性シアノバクテリアSynechococcus elongatus PCC 7942の複製機構について概要を発表した。Synechococcuのゲノム複製起点、複製機構、各増殖相の特徴について概説した。
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DNA Replication of Cyanobacterial Multi-Copy Chromosomes International conference
Satoru Watanabe
The German-Japanese Binational Seminar 2015 Harvesting Light:From light to biotechnological products 2015.03
Event date： 2015.03
Language：English Presentation type：Oral presentation (invited, special)
細胞辺り複数コピーのゲノムを有する淡水性シアノバクテリアSynechococcus elongatus PCC 7942の複製機構について概要を発表した。Synechococcuのゲノム複製起点、複製機構、各増殖相の特徴について概説した。
Teaching Experience 【 display / non-display 】
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微生物学
Institution：Tokyo University of Agriculture
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ゲノム生物学
Institution：Tokyo University of Agriculture
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微生物科学
Institution：Rikkyo University
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微生物学実験
Institution：Tokyo University of Agriculture
Committee Memberships 【 display / non-display 】
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日本農芸化学会 大会実行委員会委員
2022.11 - 2025.02
Committee type：Academic society
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日本分子生物学会 日本ゲノム微生物学会・会計幹事
2021.01
Committee type：Academic society
Attractiveness of Research 【 display / non-display 】
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研究ほど面白いことはない。学ぶことの喜びを共に分かち合おう！