研究室・教員

研究室紹介

情報機構学講座 Laboratory of Genetic Mechanisms
細胞制御学グループ Group of Cell Regulation

教授
木下 専表現型制御機構としての細胞骨格系とその破綻による疾患感受性
講師
上田(石原)奈津実神経活動に依存したニューロン/グリア細胞構築の制御機構
助教
進藤 麻子細胞骨格系による細胞集団の再編成機構
研究室のページはこちら
English
木下 専教授
研究室のメンバー

表現型の制御・決定因子としての細胞骨格系

細胞の形・剛性・張力・運動性などを制御する細胞骨格系は、細胞レベルの形態的・力学的表現型の直接的な決定因子となる重要なシステムです。細胞骨格系の核となる自己集合性蛋白質としてアクチンとチューブリンが集中的に研究されてきた反面、セプチンは未だ謎に包まれています。アクチンやチューブリンがそれぞれATP/GTPの加水分解と共役したダイナミックな構造変換によって連続的なネットワークを形成するのに対して、セプチンのGTP水解活性は極めて低く、細胞内に不連続的に分散する一方リング状に自己組織化したり、脂質膜と会合したりするなど、ユニークで不可思議なシステムです。その多面性を実現する構造基盤や制御メカニズムの解明は分子細胞生物学、生化学、構造生物学の重要なテーマです。

謎の細胞骨格を通して生命の謎を解く

セプチン系の発見をもたらしたのは酵母の細胞質分裂変異体でした。一方、線虫やマウスでは非分裂細胞であるニューロンやグリアの形態やシナプス伝達を介して神経系の構造や行動を左右します。さらに、ヒトではがん、神経疾患(パーキンソン病、遺伝性ニューロパシー)、精神疾患、生殖系疾患に関与することから、進化の過程で多彩な役割を担ったものと推測されます。一方、これまでの知見はこのシステムが関わる生命現象・病理現象の氷山の一角に過ぎません。そこで、セプチンやその関連遺伝子を欠損または過剰発現する変異マウスの脳・神経系の異常形質(形態・行動・生理・疾患耐性)を糸口に、多彩な実験系や方法論を駆使し、また共同研究の輪を広げて氷山の全貌を明らかにすることを目指しています。研究を通じてわれわれ自身の健康や生存を脅かす生命現象を理解し、解決への道を探ることも社会的使命の1つと考えています。

図1

試験管内で再構成されたセプチンの多彩でユニークな高次集合様式
1.環状自己集合
2.リン脂質膜上での曲面状集合
3.アクトミオシン線維束に沿った集合

図2

左から、電子顕微鏡による細胞膜直下のアクチン・セプチン構造の解析、ニューロンの形態計測系、精子鞭毛のセプチンリング(緑)、ニューロン(緑)を支えるグリア細胞突起のセプチン・クラスター(赤)、「一目」で判別できる遺伝子改変マウス。

References

  1. Shindo A. and Wallingford J.B. (2014) Science, 343:649-652.
  2. Ageta-Ishihara N. et al. (2013) Nature Communications, 4:2532.
  3. Ageta-Ishihara N. et al. (2013) Molecular Brain, 6:35.
  4. Yanagida A. et al. (2011) BBA Molecular Basis of Disease, 812:1403-1411.
  5. Hagiwara A. et al. (2011) Cytoskeleton, 68:512-525.
  6. Kim S.K., Shindo A. et al. (2010) Science, 329:1337-1340.
  7. Tanaka-Takiguchi Y. et al. (2009) Current Biology, 19:140-145.
  8. Tooley AJ. et al. (2009) Nature Cell Biology, 11:17-26.
  9. Iwaisako K. et al. (2008) Journal of Hepatology, 49:768-778.
  10. Ihara M. et al. (2007) Neuron, 53:519-533.
  11. Ihara M. et al. (2005) Developmental Cell, 8:343-352.
  12. Spiliotis ET. et al. (2005) Science, 307:1781-1785.
  13. Kinoshita M. et al. (2002) Developmental Cell, 3:791-802.
  14. Kinoshita M. et al. (1997) Genes and Development, 11:1535-1547.
カレンダー

今後の予定


pagetop