A functional SNP rs12718466 in APOA1 promoter modulates gene expression via interaction with SOX7....

新型コロナウイルスに対するmRNAワクチン接種による重篤な副反応として、心筋炎が報告されています。その原因として、ミトコンドリア機能が低下した状態では、ワクチン接種により活性酸素が産生され、心筋において炎症性細胞死が誘導されて心機能低下につながることを明らかにしました。　新型コロナウイルス感染症（COVID-19）に対するmRNA（メッセンジャーRNA）ワクチンは高い有効性を持つ一方で、若年男性を中心に、重篤な心筋炎をまれに引き起こすことが報告されています。しかし、その発症メカニズムは十分に解明されていませんでした。　本研究では、ワクチン接種後に心筋炎を発症した患者の心...

腎臓の糸球体上皮細胞に発現している転写因子MafBの遺伝子異常が原因で、腎不全をきたす中心性手根足根骨溶解症候群（MCTO）の発症メカニズムをモデルマウスで解明しました。また、既存の慢性骨髄性白血病の治療薬により腎障害が改善することが分かりました。　中心性手根足根骨溶解症候群（MCTO）は、腎臓の糸球体上皮細胞内における転写因子MafBの遺伝子変異が原因で発症する発症頻度の低い遺伝性の希少疾患ですが、日本国内にも複数の患者が存在します。MCTO患者の約7割で大量タンパク尿を伴った進行性の腎不全（MCTO腎症）を起こし、有効な治療法はなく、患者の約4割が成人までに末期腎不全に至ります...

赤系レタスの赤色はアントシアニンによるものです。本研究では、アントシアニン合成関連酵素遺伝子をゲノム編集で機能喪失させ、生育への顕著な悪影響なく赤色が消失することを明らかにしました。またそれに伴って、ケルセチン類を含む他のフラボノイド群が増加することが分かりました。　赤色レタスの赤色はアントシアニンという色素によるものです。この色素は、抗酸化作用で研究されているポリフェノールの一種で、植物の中ではフェニルアラニンというアミノ酸から複数の酵素が段階的に働いて合成されます。その過程で多様なフラボノイド（植物色素の総称）が作られ、最終的にアントシアニンへと変換されます。　本研...

発芽を調節するホルモンの働きを抑制する「SlIAA9」という遺伝子を欠損させたトマト変異体が、高温環境下でも高い発芽率と良好な苗の生育を維持することを確認するとともに、そのメカニズムを解明しました。この知見は、暑さに強い品種を作るための新しいヒントになると期待されます。　トマトは、暑さが続くと種子はうまく芽を出せず、その後の成長も弱くなってしまいます。特に発芽の段階はとてもデリケートで、高温にさらされると休眠状態に近くなり、温度が下がってもなかなか発芽が進まないことがあります。本研究では、発芽を調節するホルモンの働きを抑制する「SlIAA9」という遺伝子に着目し、高温環境下において...

多くの光合成細菌にとって酸素は有害ですが、海洋性紅色非硫黄細菌は酸素存在下でも生育できます。この細菌において光合成を担うタンパク質複合体の構造をクライオ電子顕微鏡で観察したところ、新たな膜タンパク質を発見し、酸素存在下でも効率よくエネルギー変換できる仕組みの一端を解明しました。　光合成細菌は光合成の際に酸素を発生しませんが、太陽光エネルギーを高効率で化学エネルギーへ変換する能力を持ちます。また、植物が利用しない近赤外光を利用でき、淡水や海水、温泉など多様な環境に適応しています。中でも海洋性紅色非硫黄細菌Rhodovulum sulfidophilum は、酸素存在下で...

宇宙航空研究開発機構（JAXA）は、国際宇宙ステーション（ISS）の利用成果最大化に向けた日米協力枠組み（Japan-U.S. Open Platform Partnership Program: JP-US OP3）のもと、JAXAが開発した微小重力から1Gまでの人工重力環境下でマウスを飼育できる世界で唯一の装置（可変人工重力研究システム：MARS）を用い、ISS「きぼう」日本実験棟で低重力ミッションを米国航空宇宙局（NASA）と共同実施しました。　JAXA、筑波大学、東北大学、ハーバード大学などからなる国際研究チームは、「きぼう」に搭載されたMARSを用い、マウスを4...

ウニ胚や幼生の神経細胞は、細胞数が少なく、神経分化の流れや分子制御を詳細に追跡することが容易ではありません。今回、バフンウニについて、発生段階ごとの単一細胞RNA-seqアトラス（細胞分布データ集）を構築し、誰もが手軽に1細胞レベルでの遺伝子発現を調べられる形で公開しました。　単一細胞RNAシーケンス（single-cell RNA-seq; scRNA-seq）は、個々の細胞がどの遺伝子を発現しているかを網羅的に解析できる強力な手法です。生物の発生過程では、同じ胚の中でも細胞が多様な運命へ分岐していきますが、scRNA-seqを用いると、細胞集団全体を平均した解析（バルクRNA-...

植物と細菌の根粒共生を制御するタンパク質（マスター制御因子）における分子進化の仕組みを解明しました。根粒共生が始まる前に進化の過程で出現していたアミノ酸配列を利用し、この因子のDNA結合が安定化され、根粒形成、細菌感染、窒素固定に関わる多くの遺伝子を制御可能になっていました。　マメ科など一部の植物は、根に根粒と呼ばれる器官を形成して微生物（窒素固定細菌）を感染させ、共生関係を築いています。この「根粒共生」により、植物は細菌から窒素栄養を受け取る一方、細菌には光合成産物をエネルギー源として提供しています。この仕組みの分子基盤の解明は、基礎生物学と農業への応用の両面から極めて重要です。...

報酬学習と嫌悪学習の両方において、細胞外でヘパラン硫酸（さまざまな生理機能を調節する糖鎖）の硫酸基を除去する酵素「スルファターゼ1（Sulf1）」が必要なこと、また、これらの学習に重要なドーパミン神経回路をSulf1が調節していることを、マウスを用いた行動実験により明らかにしました。　ある行動の結果として報酬（好ましい結果）や嫌悪（好ましくない結果）が得られることを学習し、その行動を強化する報酬学習や嫌悪学習には、大脳基底核の一部である側坐核が関与しています。一方、細胞外スルファターゼ（Sulf1とSulf2）は、ヘパラン硫酸糖鎖の硫酸基を分解することによりさまざまな細胞機能を調節...

Phylogeography of a cool-loving caddisfly: analyses of single nucleotide polymorphisms indicate lowland hybridization and highland isolation...

食中毒原因菌のサルモネラは、免疫細胞のマクロファージの内部でアルギニン脱炭酸酵素を発現して酸性環境に対応します。今回、この酵素遺伝子のmRNAの非翻訳領域から生成されたsmall RNAがサルモネラの代謝に関与する複数のmRNAと塩基対を形成し、その発現を制御することを発見しました。　生物の遺伝情報であるDNAの塩基配列はmRNAに転写され、その情報を基にタンパク質が翻訳される。1958年にクリックが提唱したこのセントラルグマにおいて、mRNAは単に遺伝情報の鋳型としてみなされてきました。しかしその後、mRNAが小さなRNA（small RNA）を生み出し、他のmRNAと塩基対を形...

ゲノム編集技術を用いて複数の遺伝子を改変することにより、糖度、GABA（機能性アミノ酸）含量およびビタミンC濃度を同時に向上させたトマト果実の開発に成功しました。本技術は、栄養価や健康などに関わる機能性を高めた作物の作出に寄与すると期待されます。　トマトは世界で最も広く栽培される果菜類である上、果実の甘味（糖度）や多彩な栄養成分を持っています。さらに近年、ゲノム編集技術を用いた高GABA（機能性アミノ酸）トマトなども実用化されています。　本研究では、ゲノム編集技術を用いて、糖度、GABA含量およびビタミンC濃度を同時に増加させたトマト果実の作出に成功しました。GABA...

原始的な脊椎動物の特徴を多く残しつつ嗅覚系を発達させた円口類ヌタウナギについて、嗅覚関連受容体を調べた結果、特定の嗅覚関連受容体の遺伝子の数が独自に増加していること、初期の脊椎動物がこれまで考えられていた以上に多様な嗅覚関連受容体を持っていた可能性を見いだしました。　私たちヒトを含む動物は、においを感じることで食べ物を探したり危険を察知したりします。その土台になっているのが、嗅覚に関連する受容体タンパク質です。脊椎動物の嗅覚関連受容体は大きく4種類（OR、V1R、V2R、TAAR）に分類されますが、これらの進化的起源や初期の多様化の詳細はよく分かっていませんでした。　そ...

海産の単細胞性藻類であるクロララクニオン藻の一種で核ゲノム配列の解読を行ったところ、配列全体の約75％がイントロン（通常はRNAに転写された後に除去されるため遺伝情報を含まない配列）で構成されており、既知の真核ゲノムの中で最もイントロンに富んでいることが分かりました。　高速かつ低コストに大量のDNA配列を決定できる次世代シーケンサーの普及により、多様な系統の生物種でゲノム配列の解読が盛んに行われています。また、長いDNA断片の配列決定が可能なロングリードシーケンス技術の発達により、反復配列を含む巨大なゲノムの解読も可能になっています。　本研究では、このロングリードシーケ...

脳を持たないとされてきたウニ幼生に、光で行動を調節する「脳のような」の神経細胞群（中枢）を見いだしました。この神経細胞群は、脊椎動物の脳と一部共通する特徴が確認され、後口動物の共通祖先までさかのぼる脳機能の起源に関する新たな示唆を提供する結果となりました。　本研究は、ウニ幼生の前端部神経外胚葉に、非視覚性光感受性ニューロン（「見る」ためではなく、光を感じて応答する神経）の細胞群を同定しました。これにより、脊椎動物の脳に相当する「中枢」が、脳を持たないとされてきた棘皮動物（ウニ）にも存在する可能性が示唆されました。これらの神経細胞群は、光を感知するタンパク質である非視覚オプシン（Op...

ヒトの遺伝子調節を担うタンパク質である転写因子のゲノム結合データを精査し、未測定データが多数存在することを明らかにしました。これにより、データの偏りが研究や疾患理解に及ぼす影響と、今後の測定対象選択の戦略を提案しました。また、本成果を公開データベースとして整備しました。　ヒトのゲノムには約1,600種類の転写因子があり、400種類以上の組織・細胞型で遺伝子の働きを調節しています。その役割を理解するために重要な手法が、クロマチン免疫沈降シーケンス（ChIP-seq）です。しかしながら、抗体や細胞数などの制約からすべての組み合わせを網羅的に測定することは困難で、多くの重要な組織・細胞型...

トマトの栽培時にエタノールを噴霧すると、高温ストレス耐性が付与されることを見いだしました。さらに、果実の糖度やビタミンC含量なども向上しました。猛暑による農業への影響が懸念される中、身近で安価なエタノールを用いる栽培法が、持続的な食糧生産に大きく貢献すると期待されます。　近年、気候変動により世界各地で猛暑日が増加し、農業生産においては、花粉の不稔や受粉不良による結実率の低下、果実品質の劣化など、高温ストレスが大きな問題となっています。特に、夏季のトマト栽培では、成長抑制や果実形成の阻害といった影響を緩和させることが求められています。　本研究グループではこれまでに、光受容...

ストレスにさらされた昆虫の個体死を誘導するために必要な遺伝子およびシグナル経路を発見しました。許容範囲を超えるストレスにさらされるとこのシグナル経路が活性化し、神経細胞の死が促進されて最終的に昆虫を死に至らしめることが分かりました。　生物は、温度や紫外線、個体間相互作用などさまざまなストレスを受けながら生き延びています。許容範囲内のストレスであれば耐性を発揮することで生存できます。その一方で、許容レベルを超える過剰なストレス（致死ストレス）を受けた場合、個体は死に至りますが、そのようなストレス依存的な個体死の制御メカニズムは未解明のままでした。　本研究グループは、モデル...

一つの受精卵から双子が生まれる仕組みについて、ウニの初期胚を用いて調べました。その結果、ウニの１個体を初期段階で半分に分けても、それぞれの断片が自ら体の設計図を描き直し、完全な個体へと発生する細胞の動きと遺伝子の働きを明らかにしました。　19世紀末、ドイツの発生学者ハンス・ドリーシュは、ウニの受精卵を2細胞期で分離すると、それぞれの細胞が独立して完全な個体に成長することを初めて示しました。しかしながら、分離後に胚がどのようにして胚軸（正常な体を形成するための体軸）を作り直し、正常な発生を遂げるのか、その詳細な発生過程や分子メカニズムは、100年以上にわたり解明されていませんでした。...

筋肉の中でも最も収縮速度が速いIIb型速筋線維は、小型哺乳類では豊富に存在しますが、ヒトではほとんどその発現が失われています。大Maf群転写因子と呼ばれるタンパク質をヒトの筋細胞に過剰発現させると、休眠していた「IIb型速筋プログラム」が再起動されることが分かりました。　筋肉（骨格筋）を構成する筋線維は、遅筋（I型、赤筋）と速筋（II型、白筋）の2種類に大別されます。遅筋はマラソンのような持久的な運動に適しており、一方の速筋は、短距離走やジャンプなど瞬間的に大きな力を発揮する運動に関与します。そして、速筋線維の減少は、加齢や疾患によって生じる筋力低下（サルコペニア）や身体機能障害に...

急性心筋梗塞や急性腎障害では、救命治療が成功しても、慢性心不全や慢性腎不全に進展する例が多く見られます。これらの発症メカニズムとして、マクロファージや好中球が重要な役割を担っていることを発見し、マウスモデルにおいて有効な、新しい治療薬の開発に成功しました。 　急性心筋梗塞や急性腎障害は、臓器への血流の減少や遮断に伴う虚血が原因で、極めて死亡率の高い疾患です。早期に血流を回復させて救命できても、その後、慢性心不全や慢性腎不全などの臓器機能不全へ移行する例が多く見られます。しかし、急性期の組織障害や、これから慢性臓器不全へ至るメカニズムは充分に解明されておらず、有効な治療法もあり...

Quantitative phase imaging with temporal kinetics predicts hematopoietic stem cell diversity...

発症率の高い血液がんである濾胞性リンパ腫において、新たな特徴を有するT細胞を複数同定しました。さらに、それらが腫瘍の進展を制御し、患者予後にも深く関与することが明らかとなりました。これにより、悪性リンパ腫の病態理解や臨床的マネジメントが向上することが期待されます。　濾胞性リンパ腫は発症率が高く、再発の多い悪性リンパ腫です。T細胞（リンパ球の一種）の病態への関与が示唆されていましたが、腫瘍性濾胞構造（がん細胞により形成された構造）に存在し、腫瘍細胞との関わりが深い濾胞T細胞の多様性や役割については明らかにされていませんでした。　本研究では、単一細胞レベルでの高解像度の遺伝...

2023年夏に出現した新型コロナウイルスのオミクロン株BA.2.86系統の起源を調べたところ、世界中の互いに離れた複数の場所で散発的に検出されていたことが分かりました。また、その遺伝子変異は、ヒトで見られる変異パターンとは異なっており、自然発生では説明が難しいことが示唆されました。　新型コロナウイルス（SARS-CoV-2）のオミクロン株BA.2.86系統は、同株BA.1系統と同様、その祖先にあたる株からスパイクタンパク質に約30の遺伝子変異が突如出現したことが知られています。BA.1系統は極めて感染力が強く、世界中に一気に感染が広がりましたが、BA.2.86系統は大きな流行はせず...

生命科学分野ではロボットを用いた実験の自動化が進んでいます。本研究では、ロボットが液体を扱う際の流速が酵母細胞の生育と遺伝子発現に及ぼす影響を調べ、液体操作速度の違いは細胞に有意な影響を与えないことを見いだしました。このことは、より効率的な実験の自動化につながると期待されます。　細胞を扱う生命科学研究において、ロボットによる実験の自動化が進んでいます。しかしながら、例えば、液体を吸ったり吐いたりする際の流速（ピペッティング速度）など、ロボットの実験操作パラメーターの設定が、細胞に対してどのような影響を与えるかはよく分かっていませんでした。そこで本研究では、自動分注ロボットを用いて、...

左右の腎臓のうち片側だけに障害を誘導することのできる独自のマウスモデルを開発しました。これを用いて「左右の腎臓が機能的・構造的なバランスを保とうとする現象（腎カウンターバランス）」の分子メカニズムを初めて明らかにしました。　腎臓は左右一対の臓器であり、一方の腎機能が低下すると、他方が代償的に働きを高めることが知られており、このような左右間の動的なバランス調節は、「腎カウンターバランス」と呼ばれています。しかしながら、そのメカニズムは長年不明でした。　本研究では、マウスの糸球体足細胞（腎臓の糸球体表面の上皮細胞）に選択的な障害を与え、片側の腎臓のみに足細胞障害を誘導する2...

家族性大動脈解離の症例において同定された新規遺伝子変異を導入した自然発症型大動脈解離マウスモデルを確立し、これを用いて、大動脈解離が発症するメカニズムを調べました。その結果、血管内皮細胞の異常とマクロファージ（免疫細胞）の集積が大動脈解離の発症を促進することを見いだしました。　大動脈解離は、大動脈の壁が突然裂けて血管が破綻するため、速やかな治療が必要となる重大な疾患です。特にマルファン症候群などの遺伝性結合組織疾患を持つ患者では、比較的若年で発症しやすく、予防や治療法の確立が求められています。しかし、発症の分子メカニズムは、いまだ十分に解明されていません。　本研究では、...

従来、加齢に伴いミトコンドリアDNAに蓄積された突然変異が、エネルギー産生機能（ミトコンドリア呼吸機能）を低下させ老化を促すとされていましたが、早期老化モデルマウスと同程度の突然変異を野生型マウスに蓄積させてもミトコンドリア呼吸機能は低下せず、通説の再検証の必要性が示されました。　我々のゲノムは「細胞核に存在するゲノム（核DNA）」と「ミトコンドリアに存在するゲノム（ミトコンドリアDNA：mtDNA）」に大別されます。ミトコンドリアは酸化的リン酸化反応（ミトコンドリア呼吸）により生命活動に必須なエネルギーを産生する細胞小器官であり、mtDNAにはこのミトコンドリア呼吸に必要な遺伝子...

　八丈島近海から採集された海水から、エンドミクサと呼ばれる原生生物のグループに属する、新種の単細胞生物を発見し「Viscidocauda repens」と命名しました。この生物は常時鞭毛を持っており、エンドミクサの中でこのような鞭毛虫が見つかったのは初めてです。　エンドミクサは、動物や植物を宿主とする細胞内寄生性の生物や宿主を必要としない自由生活性...

PROFILE1993年筑波大学附属駒場高等学校卒業。1997年京都大学理学部卒業。2002年京都大学大学院理学研究科博士課程修了。京都大学、東京大学、イェール大学（米国）での博士研究員を経て、2008年大学院生命環境科学研究科助教として筑波大学に着任。2012年生命環境系准教授を経て、2019年生存ダイ...

　軟体動物の貝殻をつくる細胞の発生運命（将来どのような組織になるか）について、緻密な割球単離培養の技術と遺伝子発現解析により検証しました。その結果、巻貝の貝殻をつくる細胞の発生運命は、これまで考えられていたような他の細胞系列からの誘導によらずに定まることが分かりました。 　軟体動物では、アサリのような二枚貝やカタツムリのような巻貝のよう...

血液がんの一種であるT濾胞ヘルパー細胞リンパ腫について、ゲノム異常に基づく分子分類、および、RNAシーケンス解析による腫瘍微小環境分類を行いました。また、それぞれの分類ごとに、臨床的特徴や予後が異なることが明らかになりました。これにより、治療の最適化につながると期待されます。　T濾胞ヘルパー細胞リンパ腫（TFHリンパ腫）は血液がんの一亜群ですが、標準的な治療が確立されておらず、一般に予後は不良です。特定の遺伝子変異が高頻度に認められるものの、これまでゲノム異常と臨床的特徴・予後の関連は明らかではありませんでした。　本研究では、TFHリンパ腫94例とその類縁疾患である末梢...

組み換え酵素（Cre）の遺伝子とCre酵素の作用対象となる特定のDNA配列（loxP）を一体化したベクターを開発しました。このベクターを使えば、特定の遺伝子の機能解析などに広く利用されているCre-loxP生物をワンステップで作出でき、作出時間や費用の大幅な削減が可能となると期待されます。　特定の遺伝子の機能を調べたりする目的で、生命科学の分野で広く用いられているのがCre-loxPシステムを導入した生物（Cre-loxP生物）です。CreはDNA組換え酵素の一種で、34塩基対の短いDNA配列（loxP）に結合し、部位特異的な組換えを起こします。例えば、あるDNA配列を二つのlox...

カシューナッツの副産物である果肉と殻から抽出された成分に、脂質蓄積や脂肪新生を抑制する作用があることを見いだしました。また、この効果は、脂肪細胞の分化に関わる転写因子の下方制御によることが示唆されました。 　肥満はさまざまな代謝性疾患の主要な危険因子であり、多くの場合、異所性脂肪蓄積（本来は蓄積しない臓器への脂肪蓄積）、炎症、インスリン抵抗性につながる白色脂肪組織（余分なエネルギーを脂肪として蓄積する細胞）の機能不全と過剰な脂肪形成をもたらします。一方、カシューナッツの世界的な生産量と消費量は年々増加し、廃棄される副産物（果肉や殻など）の有効活用が課題...