生体システム専攻
情報・形態形成学講座
情報生物学分野
広瀬研究室
STAFF
広瀬 茂久 教授
研究内容紹介
細胞間コミュニケーションの仕組みとコミュニケーションネットワークの出来方を分子 レベルで明らかにしていくのが本講座の使命であり、私たちの研究室の主要テーマでもある。特に、循環系で活躍する受容体を中心に研究を進めてきた。最近では、複雑な系を解析するには特殊機能を発進させた生物に着目すると新しい切り口が見えてくるに違 いないと考えてユニークな生物を材料にする研究も進めている。
- 1.体液・循環系の恒常性維持機構
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- (1) 塩類細胞の分子解剖
- 水棲生物が体内の浸透圧と大きく異なる海水や淡水中でどうして生きていけるのか分かっていない。２１世紀に持ち越された生物学上の重要課題の一つである。浸透圧調節に中心的役割を果たしている塩類細胞に分子生物学的なメスを入れることにより、この難問を解きつつある。
- (2) モデル動物を用いた遺伝学的アプローチ
- ゲノムが読まれているフグやゼブラフィッシュを用いて、遺伝学的解析等を活用しながら、循環系の恒常性維持機構の解明を目指している。
- 2. オーファン受容体の機能解明
- ユニークな構造とプロセッシング機構を有する受容体を見つけIg-Heptaと命名した。KOマウスの解析から驚くべき生理機能を有することを明らかにしつつある。
- 3. 心臓の発生制御
- ゼブラフィッシュの変異体の解明から、心臓発生の初期で働く転写因子と赤血球の分化増殖に関与する因子の同定に成功している。このテーマに関しては、2010年秋にスタートした中村信大研究室と共同で研究を進めている。
最近の論文
- Kato,A.et al.(2011)Differential expression of Na+-Cl- cotransporter (NCC) and Na+-K+-Cl- cotransporter 2 (NKCC2) in the distal nephron of euryhaline and seawater pufferfishes. Am.J.Physiol.in press.300,R284-R297.
- Esaki, M. et al.(2009) Mechnism of development of ionocytes rich in vacuolar-type H+ -ATPase in the skin of zebrafish larvae. Dev. Biol., 329, 116-129
- Sultana,N.et al.(2008)Zebrafish early cardiac connexin, Cx36.7/Ecx, regulates myofibril orientation and heart morphogenesis by establishing Nkx2.5 expression.Proc. Natl. Acad. Sci. USA.. 105, 4763-4768.
情報・形態形成学講座
情報生物学分野
中村研究室
STAFF
中村 信大 准教授
研究内容紹介
複雑な生命現象は多種多様なタンパク質の働きによって維持されており、個々のタンパク質の発現・細胞内局在・活性・構造は厳密に制御されている。この制御の仕組みの一つとしてタンパク質翻訳後修飾であるユビキチン化が重要な働きを担っていることが明らかにされてきている。私達はユビキチン化を制御する新しい分子の働きに注目して、オルガネラや細胞の形態や機能がどのように調節されているのかを分子レベルで明らかにすることを目指している。
図１： ヒト HeLa細胞のミトコンドリア（青）。 脱ユビキチン化酵素USP30の発現を抑えるとミトコンドリアは伸長する（赤；右下）。
図２： 精子細胞に私たちが見つけた ユビキチン化酵素が発現している（緑）。
- 1．膜タンパク質の細胞内輸送・発現調節
- 特定のオルガネラ膜に局在する膜貫通型のユビキチン化酵素（MARCH）や脱ユビキチン化酵素を見つけ、受容体やイオン輸送隊などの膜タンパク質の発現制御や細胞内局在決定に関与することを明らかにしつつある。
- 2．ミトコンドリアの形態・機能制御機構
- ミトコンドリアは絶えず形や細胞内分布をダイナミックに変化させている。この形態変化はミトコンドリア機能（エネルギー産生・アポトーシスなど）と密接な関係があり、形態調節の以上が神経変性疾患の原因となることから、ミトコンドリア形態制御の分子機構の解明が待たれている。私たちは哺乳動物ミトコンドリアのユビキチン化制御分子を同定し、ユビキチン化がミトコンドリア形態調節に働くことを見出している。（図1）。現在これらの分子の作用機構の解明を進めている。
- ３．精子形成の分子機構
- 精子は受精のために特化した細胞であり、遺伝子情報が詰まった頭部や運動能をもつ鞭毛のようにユニークな構造や機能を獲得している。そのため、精子形成の過程で、劇的な内部構造の形態変化が起こるが、その分子機構については謎が多い。私達は分化段階の精子細胞に高発現するユビキチン化酵素群（図2）の機能解析や精子のユビキチン化タンパク質の同定を行うことで、ユビキチン化が精子形成に果たす役割とその生理的意義を明らかにしようとしている。
最近の論文
- Iyengar, P.V. et al. (2011) Membrane-associated RING-CH 10 (MARCH10) is a microtubule-associated E3 ubiquitin ligase of the spermatid flagella. J. Biol. Chem. in press.
- Aihara, T. et al.(2009) A novel potential role for gametogenetin-binding protein 1 (GGNBP1) in mitochondrial morphogenesis during spermatogenesis of mice. Biol. Reprod. 80, 762-770.
- Nakamura, N. et al. (2008) Regulation of mitochondrial morphology by USP30, a deubiqitinating enzyme present in the mitochondrial outer membrane. Mol. Biol. Cell 19, 1903-1911.
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