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⇒応用生命科学領域
(大学院)
写真 細胞遺伝学研究室
ショウジョウバエを使って、複雑な生命現象にかかわる遺伝子のはたらきを解明する研究を行っています。ターゲットは、老化、行動、ゲノムの構造と機能です。
教 員
教 授 相垣 敏郎 e-mail
准教授 坂井 貴臣 e-mail
助 教 朝野 維起 e-mail
助 教 武尾 里美 e-mail
老化抑制遺伝子
酸素呼吸は生命活動のエネルギーを得るために不可欠ですが、同時に細胞にとって有害な活性酸素を作り出します。また、生体の機能に一定の確率でエラーが起こることも避けられません。その他にも、紫外線、けが、細菌による感染など生命機能に障害を与えるさまざまな外部要因が存在します。このような障害やエラーは時間とともに確実に増大し、老化を早める要因になると考えられます。生物には、これらの老化促進要因に対抗するしくみが存在します。障害の発生要因を除去したり、エラーが発生したときに速やかに修復したり、あるいは重度の障害をうけた細胞をアポトーシス(細胞死)によって排除するしくみは代表的なものです。このような生命の危機管理システムに関わる遺伝子は老化抑制遺伝子とよぶことができます。酸化ストレスに抵抗性を示す突然変異体を分離して、その原因遺伝子をつきとめ、その性質を明らかにする研究を行っています。
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本能行動および学習行動の神経遺伝学的研究
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<本能行動の神経遺伝学> 遺伝的発生過程に特段の異常はないのに、成虫の様々な行動(性行動、睡眠リズム、社会性行動、摂食行動など)が異常になる変異体を多数分離して、その原因遺伝子をつきとめ、本能行動を制御する脳神経回路やその動作原理を明らかにする研究を行っています。分子生物学,行動解析,脳イメージング解析などさまざまな実験技術を駆使して研究を進めています。

<失恋の記憶を探る> 行動を利用すると動物の記憶を測定することができます。我々の研究室ではショウジョウバエの失恋の記憶を利用し、長期間保持される記憶(長期記憶)を獲得するために必須な遺伝子の探索を行なっています。
動物の概日リズムを制御する時計遺伝子periodが長期間持続する記憶を形成するために必須であることをこれまでに見出しました。現在,長期記憶形成におけるperiodの分子機能を明らかにする研究を進めています。

<光環境が記憶に及ぼす影響> ヒトもハエも昼行性の動物です。私達は光がハエの長期記憶にどのような影響を与えるのか,またそのメカニズムを明らかにする研究を進めています。

<磁気遺伝学ツールの開発>
 神経細胞の活動を光や温度で制御する技術(光遺伝学,温度遺伝学)が近年開発され,脳機能研究に利用されています。私達は磁石を使って神経を活性化したり抑制したりできるツールの開発を目指しています。

<フェロモン受容のバーチャルリアリティモデル>
 ハエでは,オスの求愛を抑制するフェロモンが知られています。このフェロモンをオスが嗅ぐとあまりメスに求愛しなくなります。温度遺伝学や光遺伝学を利用して,フェロモンを嗅いでいないのに,嗅いだような状態を作りだし,その結果脳機能にどのような変化が生じるのかを明らかにする研究を開始しています。
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ゲノムの構造と機能の解析
個々の遺伝子の機能だけでなく、ショウジョウバエの14,000個の遺伝子を収めているゲノム全体を相手にした研究を行っています。たとえば、突然変異体を大規模に作製するための方法を開発しています。それによって、個々の遺伝子の研究を効率化できるだけでなく、機能的に関連する複数の遺伝子の関係を解析するのに役立ちます。また、高等生物のゲノムの特徴として、遺伝子の数を大幅に上回る種類のタンパク質を作り出すいくつかのしくみが存在します。中でも,選択的スプライシングは、一つの遺伝子から多数の異なるタンパク質を作り出すしくみとして、神経系を初めとする多細胞生物の複雑な生命機能の進化と密接に関わっているものと考えられています。選択的スプライシングを制御するしくみと、その結果生じる産物の機能的多様性を解析する研究を行っています。
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学習と記憶の分子メカニズム
ショウジョウバエを使って記憶と学習にかかわる分子機構の研究をしています。100匹のハエを実験装置に入れてニオイAを嗅がせ同時に電気ショックを与えた後、刺激を与えずにニオイBを嗅がせます。その後ニオイA、Bを同時に嗅がせ、どちらに移動するかを調べ、ハエの学習と記憶がどれだけ保持されるかを測定します。ヒトと同じようにハエも加齢によって記憶力が低下しますが、こうした記憶力低下が起こらない変異体を見つけ、記憶力低下の原因となる遺伝子を発見しました。またこの変異体の研究から、脳内には記憶を積極的に抑える機構の存在を提唱しています。そこに関わるタンパク質や遺伝子を発見し、この機構の全体像を解明することが今の課題です。それが解明できれば、将来的には疾患などにより起こる記憶障害の治療にも役立つと考えています。首都大学東京はショウジョウバエの研究に優れた環境が整っており、これらを充分に活用し、戦略研究センターでの研究活動を進めて行きたいと考えています。
最近の研究業績
  1. Watanabe, K. and *Sakai, T. (2015) Knockout mutations of insulin-like peptides enhance sexual receptivity in Drosophila virgin females. Genes and Genetic System (in press)
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