大学共同利用機関法人 自然科学研究機構

基礎生物学研究所 要覧 2018

National Institute for Basic Biology

Contents
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ようこそ基礎生物学研究所へ
組織
基礎生物学研究所が目指すもの
年表
運営
プレスリリースより
細胞応答研究室（所長研）
細胞動態研究部門（上田研）
定量生物学研究部門（青木研）
クロマチン制御研究部門（中山研）
細胞情報研究部門（森田研）
神経細胞生物学研究室（椎名研）
幹細胞生物学研究室（坪内研）
オルガネラ制御研究室（真野研）
形態形成研究部門（上野研）
分子発生学研究部門（高田研）
初期発生研究部門（藤森研）
生殖細胞研究部門（吉田研）
統合神経生物学研究部門（野田研）
神経行動学研究部門（東島研）
神経生理学研究室（渡辺研）
生物進化研究部門（長谷部研）
共生システム研究部門（川口研）
進化発生研究部門（新美研）
バイオリソース研究室（成瀬研）
構造多様性研究室（児玉研）
多様性生物学研究室
環境光生物学研究部門（皆川研）
季節生物学研究部門（吉村研）
ゲノム情報研究室（内山研）
時空間制御研究室（野中研）
核内ゲノム動態（宮成研）
植物発生生理（川出研）
アストロバイオロジー（滝澤研）
生物機能解析センター 生物機能情報分析室
生物機能解析センター 光学解析室
生物機能解析センター 情報管理解析室
生物機能解析センター 重信グループ
生物機能解析センター 亀井グループ
新規モデル生物開発センター
モデル生物研究センター
大学連携バイオバックアッププロジェクト
ナショナルバイオリソースプロジェクト
先端バイオイメージング支援プラットホーム
NIBB リサーチフェロー
研究力強化戦略室 共同利用グループ
研究力強化戦略室 評価・情報グループ
研究力強化戦略室 国際連携グループ
研究力強化戦略室 広報グループ
若手研究者支援グループ
男女共同参画推進グループ
受付・事務室
安全衛生管理室
技術課
岡崎共通研究施設
基礎生物学研究所・生理学研究所 共通施設
岡崎共通施設総合研究大学院大学 基礎生物学専攻
大学院教育協力（特別共同利用研究員）
共同利用研究
受賞
プレスリリース一覧
基礎生物学研究所コンファレンス
EMBL との連携活動
プリンストン大学との連携活動
テマセク生命科学研究所との連携活動
インターナショナルプラクティカルコース
生物学国際高等コンファレンス (OBC)
バイオイメージングフォーラム
ゲノムインフォマティクス・トレーニングコース
生物画像データ解析トレーニングコース
NIBB Internship Program・大学生のための夏の実習
社会との連携研究所の現況
自然科学研究機構 岡崎統合事務センター
研究教育職員・技術職員 INDEX
交通案内

大学共同利用機関法人 自然科学研究機構

基礎生物学研究所 要覧 2018

http://www.nibb.ac.jp

1ようこそ基礎生物学研究所へ
一つの生命体である私たちは、生命とは何だろう、なぜ働きでそれぞれの生き物らしさを発揮しています。ゲノム

我々がいるのだろう、と昔から考えてきました。どのようを調べると、全ての生物は外見的な違いよりもずっと近いな生き物も、外部から材料を取り入れ、自分の身体を作り、親戚なのだと分かります。遺伝子をたどって行くと、生物

次の世代を生み出す準備をし、子孫を残して死滅していきはみな太古の一つの生命体から生み出されたことが納得でます。どうしてこのような仕組みができ上がってきたのできます。

しょうか。また動物でも植物でも ､ 近縁の生き物はお互い

基礎生物学研究所では、生物の示す様々な性質や振る舞によく似ていて、しかし明らかに区別できる性質をもっていに対し、なぜ、どんな仕組みでそうなっているのか、一います。地球上には、高温や低温であったり、塩分が濃かっ

歩も二歩も踏み込んだ解答を与えようと、最先端の機器やたり、暗黒であったりと、様々な過酷な環境がありますが、分析手法を使って研究しています。生命や生物について知そんなところにも平気で住み着いている生き物がいます。

識を増やし、理解を深めていくことが私たちの使命です。

まさに多種多様な生物はどのようにして出現してきたので基礎生物学研究所は研究の推進を最大の使命としつつ、しょうか。生命についての不思議は考え出すと切りがあり総合研究大学院大学を構成する一員として、次世代の研究ません。

を担う大学院生の教育にも力を注いでいます。また大学共生命体は非生命体とは違った法則に従っていると考えら

同利用機関として日本各地の大学等と共同研究を進めていれた時代もありましたが、生物学の研究が進んでくると、ます。

生き物の振る舞いも基本は物理学や化学と同じ法則で理解

基礎生物学研究所は学術研究と教育の中心として幅広いできることが明らかになりました。しかし生き物は、目に活動を行っており、研究で得られた成果はもちろん、様々

見えないほどの微生物であってもその構造は精緻を極め、な情報を発信していこうと考えています。基礎生物学研究

体の中で起こっている化学反応は大変複雑です。一方、細所の活動について、皆様のご意見をお待ちしております。

菌も、昆虫も、哺乳類も、樹木も、生き物はすべて DNAからなる遺伝子をもち、遺伝子の総体、すなわちゲノムの2

基礎生物学研究所長

山本 正幸

組織

自然科学研究機構
機構長

小森 彰夫

副機構長

常田 佐久
竹入 康彦
山本 正幸
井本 敬二
川合 眞紀

理事

德田 次男
金子 修
竹入 康彦
山本 正幸
井本 敬二

監事

竹俣 耕一
二宮 博正

細胞生物学領域

・細胞応答研究室（所長研）
・細胞動態研究部門（上田研）
・定量生物学研究部門（青木研）
・クロマチン制御研究部門（中山研）
・細胞情報研究部門（森田研）
・神経細胞生物学研究室（椎名研）
・幹細胞生物学研究室（坪内研）

自然科学研究機構

核融合科学研究所
基礎生物学研究所
生理学研究所
分子科学研究所
新分野創成センター
アストロバイオロジーセンター
生命創成探究センター

所長
山本 正幸

運営会議

国立天文台

・オルガネラ制御研究室（真野研）
発生生物学領域

・形態形成研究部門（上野研）
・分子発生学研究部門（高田研）
・初期発生研究部門（藤森研）
・生殖細胞研究部門（吉田研）

副所長（併任）上野 直人

神経生物学領域

研究主幹（併任）
吉田 松生
高田 慎治
川口 正代司皆川 純
長谷部 光泰進化多様性生物学領域

・統合神経生物学研究部門（野田研）
・神経行動学研究部門（東島研）
・神経生理学研究室（渡辺研）
・生物進化研究部門（長谷部研）
・共生システム研究部門（川口研）
・進化発生研究部門（新美研）
・バイオリソース研究室（成瀬研）
・構造多様性研究室（児玉研）
・多様性生物学研究室

環境生物学領域

・環境光生物学研究部門（皆川研）
・季節生物学研究部門（吉村研）

名誉教授
江口 吾郎
竹内 郁夫
鈴木 義昭
毛利 秀雄
勝木 元也
長濱 嘉孝
大隅 良典
堀内 嵩
岡田 清孝
西村 幹夫
山森 哲雄
井口 泰泉

研究力強化戦略室
評価・情報グループ
国際連携グループ
広報グループ
共同利用グループ

理論生物学領域

・ゲノム情報研究室（内山研）

イメージングサイエンス研究領域

・時空間制御研究室（野中研）

モデル生物研究センター

・モデル動物研究支援室
・モデル植物研究支援室
・器官培養研究支援室

生物機能解析センター

・生物機能情報分析室
・光学解析室

男女共同参画推進グループ
若手研究者支援グループ

・情報管理解析室
IBBP センター
新規モデル生物開発センター
技術課
安全衛生管理室

岡崎共通研究施設

計算科学研究センター
動物実験センター
アイソトープ実験センター

基礎生物学研究所・生理学研究所共通施設
岡崎統合事務センター

廃棄物処理室・電子顕微鏡室・機器研究試作室

2018 年 4 月 1 日現在

3

基礎生物学研究所が目指すもの

学術研究の推進

共同利用研究の推進

基礎生物学研究所は、1977 年の創設以来、生命の営み

大学共同利用機関の基本をなす遺伝子の働きや細胞の働きを探ると共に、生物が環境に適応し、そして多様な形と能力を持つに至った
仕組みを明らかにすることを目指して研究活動を行ってきました。細胞生物学、発生生物学、神経生物学、進化多様性生物学、環境生物学、理論生物学、イメージングサイエ
ンスなどの分野にわたる研究活動を、それぞれの研究に適した様々な生物を活用して展開しています。（→ P.14 〜）

基礎生物学研究所は大学共同利用機関の一つです。大学
共同利用機関とは世界に誇る我が国独自の「研究者コミュ
ニティーによって運営される研究機関」であり、全国の研究者に共同利用・共同研究の場を提供する中核拠点として組織されました。重要な研究課題に関する先導的研究を進めるのみならず、全国の最先端の研究者が一堂に会し、未来の学問分野を切り拓くと共に新しい理念の創出をも目指した活動を行う拠点として、個別の大学では実施困難な機能と場を提供するのがその特色です。

共同利用研究基礎生物学研究所は大学共同利用機関として、大学・研究機関などに所属する所外の研究者に対し、共同研究、および所内の施設を利用して行われる研究課題を公募しています。2010 年度には、共同利用研究を強力にサポートする組織として、「生物機能解析センター」（→ P.74）および「モデル生物研究センター」を設置しました。
（→ P.78）
2012 年度には、災害等により生物遺伝資源が失われることを防ぐための大学連携バイオバックアッププロジェクトの中核拠点として「IBBP センター」が設置され、2013

ナショナルバイオリソース
ナショナルバイオリソースプロジェクトは、生物学研究に広く用いられる実験材料としてのバイオリソースのう
ち、国が特に重要と認めたものについて、体系的な収集、保存、提供体制を整備することを目的とした国家プロジェクトです。基礎生物学研究所は日本発のモデル生物「メダカ」の中核機関を担っており、国内外にリソースの提供を行っています。また、「アサガオ」「ゼブラフィッシュ」の分担機関を担当しています。（→ P.82）

4

年度より「生物遺伝資源新規保存技術開発共同利用研究」の公募を開始しました。
（→ P.80）
大型スペクトログラフは、世界最大の超大型分光照射設
備であり、「大型スペクトログラフ共同利用実験」の公募により国内外の多くの研究者に利用されています。その他、「重点共同利用研究」「モデル生物・技術開発共同利用研究」「統合ゲノミクス共同利用研究」「統合イメージング共同利用研究」「個別共同利用研究」「研究会」などを公募しています。（→ P.114）

国際連携活動

若手研究者の育成

世界各国の研究機関との国際連携活動

総合研究大学院大学

欧州分子生物学研究所 (EMBL) は、欧州 19 ヶ国の出資

総合研究大学院大学は基礎学術分野の総合的発展を目指しにより運営されている研究所です。基礎生物学研究所は、

た大学院教育を行うために 1988 年に国により設置され2005 年に開始された自然科学研究機構と EMBL との共た学部を持たない大学院大学です。国内 18 の学術研究機

同研究の中心となって、合同会議の開催や研究者・大学院

関に学生を分散配置して教育を行います。基礎生物学研究

生の相互訪問などの人的交流、および EMBL で開発された所は、総合研究大学院大学生命科学研究科基礎生物学専攻

新型顕微鏡 DSLM を基礎生物学研究所に導入するなどの技の基盤機関として大学院教育を行い、次世代の生物学を担

術交流を行っています。
（→ P.122）

う若手研究者の養成を行っています。５年一貫制博士課程と博士後期編入の２つのコースがあります。
（→ P.102 〜）

他大学の大学院教育への協力
基礎生物学研究所は大学共同利用機関として、国・公・私立大学の要請に応じてそれらの大学に所属する大学院学
生を「特別共同利用研究員」として受け入れ、大学院教育2010 年８月には、シンガポールのテマセク生命科学研
究所 (TLL) との学術交流協定が締結され、合同会議の開催
やプラクティカルコースの共同開催などが行われています。
（→ P.126）

基礎生物学研究所コンファレンス(NIBB Conference)
所内の教授等がオーガナイザーとなり、海外からの招待
講演者を交えて開催される国際会議です。研究所創立の1977 年に開催された第１回以来、基礎生物学分野の国
際交流の貴重な機会となっています。2017 年度には第65 回 NIBB Conference "Renaissance of Marchantia

polymorpha ‐the genome and beyond‐" が開催されました。
（→ P.121）の協力を行っています。（→ P.113）

大学生のための夏の実習
大学生向けの２泊３日の実習コースを 2011 年度より実施しています。生物学を学び始めた学生に向けて、研究体
験の機会を提供しています。（→ P.133）

NIBB Internship Program
基礎生物学研究所を海外の学生にも広く知ってもらい、将来の研究交流の核となる人材を育てることを目的として、海外の大学生・院生を対象に、研究体験の機会を提供するプログラムです。（→ P.133）

ゲノムインフォマティクス・トレーニングコース
生物情報学を必ずしも専門としない生物学研究者が、ゲインターナショナルプラクティカルコース(International Practical Course)
基礎生物学研究所が中心となって企画する国際実習コー
スです。国内外の研究者により編成された講師チームが研究技術を指導します。（→ P.127）

新領域の開拓ノムインフォマティクスを活用することによってそれぞれの研究を発展させるための基礎的技術・考え方を習得することを目的として開催される国内向けのトレーニングコー
スです。若手研究者を中心に、毎回、多くの受講希望者の応募があります。（→ P.130）

生物画像データ解析トレーニングコース
顕微鏡画像に代表される生物画像のデータ解析についてのトレーニングコースを 2013 年度より開始しました。

生物学国際高等コンファレンス(Okazaki Biology Conference)

生物学研究者と画像研究者との共同研究を生み出す場としても機能しつつあります。（→ P.132）

基礎生物学研究所は、生物学における新しい研究課題としての問題発掘を目指し今後生物学が取り組むべき新たな研究分野の国際的コミュニティ形成を支援するために、生物科学学会連合の推薦のもと、生物学国際高等コンファレ ン ス（Okazaki Biology Conference、 略 称 OBC) を2004 年より開催しています。（→ P.128）

5

年表1962 年頃から生物学研究者の間に研究所設立の要望が高1987 年 5 月

まり、関連学会 ( 日本動物学会、日本植物学会等 ) を中心に創設 10 周年を記念し、記念式典と施設公開を実施した。
「転種々検討がなされた。

換期をむかえた生物科学」と題した 10 周年記念講演会が京都にて開催された。

1966 年 5 月
日本学術会議は、第 46 回総会において、生物研究所 ( 仮称 )並びに生物科学研究交流センター ( 仮称 ) の設立について内閣総理大臣に勧告した。
創設１０周年記念式典

1973 年 10 月

1988 年 10 月

学術審議会は、分子科学研究所、基礎生物学研究所 ( 仮称 )日本初の大学院大学である、国立大学総合研究大学院大学

及び生理学研究所 ( 仮称 ) を緊急に設立すべき旨、文部大臣創設。基礎生物学研究所には生命科学研究科分子生物機構論に報告した。

専攻（３年制の博士課程 ）が設置された。

1977 年 5 月

1989 年 5 月

基礎生物学研究所 創設。生理学研究所と共に生物科学総合形質統御実験施設 設置。

研究機構を形成。桑原萬壽太郎 初代所長就任。3 研究系 ( 細胞生物学研究系・発生生物学研究系・制御機構研究系 )、培

1989 年 7 月

養育成研究施設及び技術課が設置された。創設当初は旧愛知竹内郁夫 第 4 代所長就任。

教育大旧図書館の建物を利用した。
1995 年 4 月
1977 年 12 月

毛利秀雄 第５代所長就任。

第１回 基礎生物学研究所コンファレンス 開催。
1997 年 1 月
1979 年 2 月

基礎生物学研究所実験研究棟に隣接して、形質統御実験棟が基礎生物学研究所 実験研究棟第１期竣工。

竣工した。

1997 年 5 月
1979 年の基礎生物学研究所 左手の建物が旧愛知教育大旧図書館建物

建築中の形質統御実験棟

創設 20 周年を迎え、記念式典が新たに竣工した岡崎コン
ファレンスセンターにて行われた。

1981 年 4 月
岡崎国立共同研究機構 創設。分子科学研究所及び生物科学

1998 年 5 月

総合研究機構 ( 基礎生物学研究所、生理学研究所 ) は総合化

形質転換生物研究施設 設置。

され、3 研究所は岡崎国立共同研究機構として一体的に運営されることとなった。

1999 年 4 月
生命環境科学研究センター 設置。

1983 年 4 月
金谷晴夫 第２代所長就任。

2000 年 4 月
共通研究施設として、統合バイオサイエンスセンター、計算

1984 年 10 月

科学研究センター、動物実験センター、アイソトープ実験セ

岡田節人 第３代所長就任。

ンター 設置。

1986 年 11 月

2001 年 4 月

最先端の研究技術の国内若手研究者への普及を目指し、第一

勝木元也 第６代所長就任。

回バイオサイエンストレーニングコースが開催された。

6

2002 年 3 月

2007 年 5 月

山手地区に山手１号館と２号館東が竣工。以後山手地区には基礎生物学研究所は創設 30 周年を迎えた。6 月 1 日には2004 年 3 月までに順次、5 号館までが竣工した。

30 周年記念式典が開催された。

現在の山手地区

創設 30 周年記念式典

2009 年４月

基礎生物学研究所とドイツのマックス・プランク植物育種学

2001 年 4 月

研究所 (MPIPZ) との間で、植物科学分野での研究推進を目

情報生物学研究センター 設置。

的として学術交流協定を締結。８月には第１回の合同会議がドイツ・ケルンで開催された。

2004 年 1 月
生物学が取り組むべき新たな研究分野の国際的コミュニ2010 年 4 月

ティー形成を支援するための国際研究集会として、第 1

生物機能解析センターおよびモデル生物研究センターを設

回 生 物 学 国 際 高 等 コ ン フ ァ レ ン ス（Okazaki Biology

置。

Conference）が開催された。

2010 年 7 月
2004 年 4 月

最先端研究基盤事業「低炭素社会実現に向けた植物研究の推

大学共同利用機関法人自然科学研究機構 創設。国立大学法進のための基盤整備」として採択された「植物科学最先端研

人法の施行により、国立天文台、核融合科学研究所、基礎生

究拠点ネットワーク」事業を開始。

物学研究所、生理学研究所及び分子科学研究所が統合再編され、大学共同利用機関法人自然科学研究機構となった。3 研2010 年 8 月

究系の廃止とともに研究部門名を変更し、新たに研究室を設

基礎生物学研究所とシンガポールのテマセク生命科学研究所

けた。統合バイオサイエンスセンターは岡崎統合バイオサイ(TLL) との間で学術交流協定が締結された。

エンスセンターに名称変更。総合研究大学院大学は国立大学法人に移行。生命科学研究科分子生物機構論専攻に新たに５2012 年 7 月

年一貫制の博士課程が設置された。

災害に強い生命科学研究の実現のために、生物遺伝資源のバックアップ体制を構築する「大学連携バイオバックアップ

2005 年 4 月

プロジェクト (IBBP)」を国内７つの大学との連携により開総合研究大学院大学分子生物機構論専攻が基礎生物学専攻に始。プロジェクトの中核拠点として IBBP センターを設置。

名称変更。
2005 年 7 月

自然科学研究機構と欧州分子生物学研究所 (EMBL) との間で共同研究協定が調印された。基礎生物学研究所と EMBLとの連携活動を開始。

2013 年 10 月
2007 年 1 月

IBBP センター 生物遺伝資源保存施設

山本正幸 第 8 代所長就任。

バイオサイエンストレーニングコースにかわり、国内外の若手研究者を対象とした国際的な研究技術普及および交流活動

2013 年 10 月として、第 1 回インターナショナルプラクティカルコース

研究力強化戦略室を設置。

が開催された。

2014 年 2 月
2007 年 4 月

新規モデル生物開発センターを設置。

岡田清孝 第 7 代所長就任。

2016 年 12 月
大隅良典名誉教授 ノーベル生理学・医学賞受賞。
7

運営
運営会議委員 (2018 年度 )

任期：2017 年４月１日～ 2019 年３月３１日
◎議長

所外委員
阿形 清和

学習院大学 大学理学部 教授

粂 昭苑		

東京工業大学 大学院生命理工学院 教授

幸島 司郎

京都大学 野生動物研究センター 教授

河内 孝之

京都大学 大学院生命科学研究科 教授

佐々木 裕之九州大学 生体防御医学研究所 教授／副学長

杉本 亜砂子東北大学 大学院生命科学研究科 教授○ 西谷 和彦東北大学 大学院生命科学研究科 教授

能瀬 聡直

東京大学 大学院新領域創成科学研究科 教授

平岡 泰		

大阪大学 大学院生命機能研究科 教授

山本 卓		

広島大学 大学院理学研究科 教授

所内委員

8

上田 貴志

細胞動態研究部門 教授

上野 直人

形態形成研究部門 教授

川口 正代司

共生システム研究部門 教授

高田 慎治

分子発生学研究部門 教授

新美 輝幸

進化発生研究部門 教授

野田 昌晴

統合神経生物学研究部門 教授◎ 長谷部 光泰

生物進化研究部門 教授

東島 眞一

神経行動学研究部門 教授

藤森 俊彦

初期発生研究部門 教授

皆川 純		

環境光生物学研究部門 教授

吉田 松生

生殖細胞研究部門 教授○副議長

基礎生物学研究所プレスリリースより

メダカの色覚が季節によってダイナミックに変化することを発見
四季の存在する地域では季節によって環境が大きく変動します。多くの動物たちは確実に子孫を残すために、次世代の生育に適した春に産卵・分娩ラッシュを迎えます。メダカは春から夏は活発に泳ぎ回って、ほぼ毎日配偶行動をしますが、冬は川底でじっと息をひそめて厳しい環境をやり過ごしてい新村毅特任助教
岡崎市政記者会で会見を行う（現 東京農工大学准教授） 吉村崇客員教授ます。しかしこれらの行動の違いをもたらす仕組みはわかっていませんでした。基礎生物学研究所 季節生物学研究部門の新村毅特任助教（現東京農工大学 准教授）、中山友哉特別共婚姻色を示す夏のメダカ

同利用研究員、四宮愛特任助教、吉村崇客員教授（名古屋大学トランスフォーマティブ生命分子研究所 教授）らは、基礎生物学研究所の成瀬清特任教授、渡辺英治准教授、亀井保博
特任准教授、名古屋大学の田中実教授、日本女子大学の深町昌司准教授らと共に、メダカの色覚に季節変化が存在することを明らかにしました。
研究グループは、短日・低温（10 時間明期、14 時間暗期、8℃）の冬の条件下で飼育したメダカと、長日・温暖（14 時間明期、
10 時間暗期、26℃）の夏の条件下で飼育したメダカの行動の違いを調べました。夏のメダカは水槽全体を活発に動き回りますが、冬のメダカは水槽の底でじっとしていました。また、水槽の側面から光を当てたところ、夏のメダカは光を避ける「負の走光性」を示したのに対して、冬のメダカは反応しなかったことから、冬のメダカでは光に対する感受性が低下していることがわかりました。メダカは繁殖期の春から夏にかけて
鰭に黒点が現れ、体の橙色、赤色が濃くなる婚姻色を示します。
季節によって光に対する応答性が異なるなら、婚姻色の見え方も季節によって異なる可能性が考えられました。そこでコンピュータグラフィックスで作製したリアルなヴァーチャル
メダカをディスプレイに映し出して、婚姻色に対するメダカの嗜好性を検討しました。その結果、夏のメダカは婚姻色のヴァーチャルメダカに強く誘引されたのに対して、冬のメダ
カは誘引されませんでした。メダカは冬と夏では光感受性や色覚が異なり、季節によって世界の見え方が異なっている可能性が考えられました。

Tsuyoshi Shimmura, Tomoya Nakayama, Ai Shinomiya,
Shoji Fukamachi, Masaki Yasugi, Eiji Watanabe, Takayuki
Shimo, Takumi Senga, Toshiya Nishimura, Minoru Tanaka,
Yasuhiro Kamei, Kiyoshi Naruse, Takashi Yoshimura“Dynamic plasticity in phototransduction regulatesseasonal changes in color perception”
Nature Communications 8, 412 (2017)
次に、冬の環境で飼育したメダカと、冬の環境から夏の条件に移した際のメダカの目における遺伝子発現の変化を網羅的に検討しました。すると、視覚をつかさどるオプシンやその下流の情報伝達経路の遺伝子の発現が冬には著しく低下していたのに対して、夏になると一斉に上昇することが明らかになりました。婚姻色の橙色や赤色を主に感じるのは赤オプシンです。夏におけるオプシンの発現上昇の生理学的な意義を検討するために、赤オプシンを欠損するメダカを用いて解析を実施しました。その結果、赤オプシン欠損メダカでは、負の走光性と、婚姻色の配偶者に対する嗜好性が、野生型のメダカに比べて低下していることが明らかになりました。これ
らの結果から、夏のメダカの行動が現れるためには、夏に水温が上昇することによってオプシンが発現誘導されることが重要であることが明らかになりました。メダカは冬の間、食料をほとんど摂取しないので、オプシンを含む様々な遺伝子の発現を抑えることで、タンパク質生産のコストを削減していると考えられます。そして繁殖期に光感受性や色覚を顕著に発達させることで、繁殖の成功率をあげていることが予想されます。
動物たちは環境の変化によって、光感受性や色覚をダイナミックに変化させることで毎年繰り返される季節変化に、より良く適応していることが考えられます。ヒトにおいても色覚に季節変化があることが報告されており、メダカで明らか

ヴァーチャルメダカを用いた体色に対する嗜好性の評価
形、移動軌跡、体軸運動など、あらゆる視覚特徴を実物そっくりに再現したヴァーチャルメダカをモニターに映して、配偶者嗜好性試験を行った。

になった季節による色覚の変化は幅広い動物種に共通する仕組みである可能性が考えられます。この成果は 2017 年 9
月 4 日発行の Nature Communications に掲載されました。

9

基礎生物学研究所プレスリリースより細胞の集団移動の方向性を決める仕組
みの発見 ～ ERK 分子活性の細胞間伝搬とは逆方向に細胞が動く～
細胞集団運動は、細胞が隣りの細胞と接着しながら集団となって移動する細胞の運動様式の一つです。受精卵から胚発生が進んで胎児の形が出来上がっていくときや、上皮細胞が創傷を治癒するとき、また悪性腫瘍が原発巣から浸潤・転移するときなどに観察されます。細胞集団運動を理解することはこのような現象を理解し制御することにつながると考えられます。1 つの細胞がばらばらに動きまわる現象は細胞運動、もしくは細胞遊走として知られており、多くの研究によりその分子機構は明らかになっています。一方、細胞集団運動において、細胞がどのようにして移動すべき方向を認識しているのか、つまり１つ１つの細胞はまわりの局所的な情報しか得ることができないにも左から近藤洋平助教、青木一洋教授、伊藤玲奈研究員
Kazuhiro Aoki, Yohei Kondo, Honda Naoki, Toru
Hiratsuka, Reina E. Itoh, and Michiyuki Matsuda“Propagating wave of ERK activation orients collective
cell migration”
Developmental Cell 6, 43, 305-317.e5 (2017)

かかわらず、どのようにして秩序だった集団運動を生み出すのかについては多くの謎が残っていました。
基礎生物学研究所 定量生物学研究部門の青木一洋教授、近藤洋平助教、伊藤玲奈研究員らは、京都大学の松田道行教授、本田直樹特任准教授、平塚徹らとの共同研究により、ERK と呼ばれる分子の活性が細胞間で伝搬し、その方向に向かって細胞が集団で移動することを見出しました。さらに、光遺伝学的な手法により人工的に ERK 分子活性の波を作り出すことで、細胞を集団で移動させることに成功しました。これらの結果から、
ERK 分子の活性の伝搬方向を目印に細胞は集団で移動することが分かりました。この成果は、2017 年 11 月 7 日発行のDevelopmental Cell に掲載されました。

様々な細胞集団運動において可視化された ERK 活性の伝
播の様子

ERK 分子の活性を可視化するために独自開発したバイオセン
サー EKAREV

人工的に ERK 活性の伝搬
波を再構成する手法とそれによって生じる細胞運動の様子

10基礎生物学研究所プレスリリースより

長期記憶形成に必須な分子メカニズ
ムを特定
基礎生物学研究所 神経細胞生物学研究室の中山啓助教、大橋りえ大学院生（総合研究大学院大学）、椎名伸之准教授らの研究グループは、新潟大学（崎村建司教授）、東京理科大学（古市貞一教授）、東京薬科大学（篠田陽講師）、基礎生物学研究所（野田昌晴教授、重信秀治准教授）、神戸市看護大学（二木啓教授）、理化学研究所（御子柴克彦チームリーダー）の研究グループと共同で、長期記憶の形成のためには、特定のmRNA を神経細胞から長く伸びた樹状突起へ局在化させる因子、RNG105 が必須であることを明らかにしました。
我々が物事を覚える際に、数時間、数日間、あるいは数年間という長期に渡る記憶を形成するためには、脳内でのタンパク質合成が不可欠であることが知られています。しかし、そのタンパク質合成の分子メカニズムは四半世紀に渡って未解
明の問題として残されています。神経細胞におけるタンパク
質合成には、細胞全体で起こる一般的な制御と、神経細胞間

左から大橋りえ大学院生、椎名伸之准教授、中山啓助教
Kei Nakayama*, Rie Ohashi*, Yo Shinoda, Maya
Yamazaki, Manabu Abe, Akihiro Fujikawa, Shuji
Shigenobu, Akira Futatsugi, Masaharu Noda, KatsuhikoMikoshiba, Teiichi Furuichi, Kenji Sakimura, andNobuyuki Shiina(* These authors contributed equally.)“RNG105/caprin1, an RNA granule protein for dendriticmRNA localization, is essential for long-term memory
formation”
eLife 6, e29677 (2017)の興奮伝達を仲介する樹状突起上のシナプスの近傍でのみ起こる局所的な制御とが存在します。本研究では、局所的制御に関わる因子「RNG105」に着目し、マウスを用いて、RNG105 の欠損が長期記憶や mRNA に及ぼす影響について解析を行いました。その結果、RNG105 欠損マウスでは、
特定の mRNA の樹状突起への局在化が低下し、長期記憶が著しく低下することが明らかになりました。これら特定のmRNA をもとに合成されるタンパク質には、シナプスでの興奮伝達を担う AMPA 受容体を制御する因子が多く含まれていました。RNG105 欠損マウスでは、この AMPA 受容体が上手く機能できず、シナプスを介した興奮伝達も著しく低下しました。以上の結果から、RNG105 によって mRNA を樹状突起に局在化させ、その mRNA をもとにして AMPA 受
容体制御タンパク質の合成を樹状突起上のシナプス近傍で起こすことが、シナプスの正常な興奮伝達、ひいては長期記憶の形成に不可欠であるという新たな分子メカニズムを提唱し

RNG105 cKO マウスは空間記憶の形成が低下する（A) モリス水迷路実験においてプラットホームへ辿り着くまでの回避時間。RNG105 cKO マウスは回避時間が全く短縮しない。
（B) プラットホームを除去後、プール内でマウスが探索した場所を示したヒートマップ。赤丸はプラットホームが置かれていた位置。正常マウスはプラットホーム近辺を重点的に、RNG105
cKO マウスはそれ以外の場所（特に周囲の壁）も探索。

ました。この成果は、2017 年 11 月 21 日発行の eLife に掲載されました。

AMPA 受容体制御タンパク質の局所的合成とAMPA 受容体表面提示への関与

11

基礎生物学研究所プレスリリースより花を作る遺伝子の起源推定に成功花を付ける植物（被子植物）は花を付けない植物から進化してきました。この 30 年ほどの研究から、数種類の MADSbox 遺伝子と呼ばれる遺伝子が共同して働くことで、花が作られることがわかってきました。また、20 年前には花を付けない植物であるシダ類にも MADS-box 遺伝子があることが発見されました。花を付けない植物では MADS-box 遺伝子がどのような働きをしているのか、それらの遺伝子がどのように進化して花を作るようになったのか、植物の形の進化のメカニズムを探る研究として進められてきましたが、これまでにはっきり

左から長谷部光泰教授、越水静大学院生（現 明治大学研究員）、
村田隆准教授とした結論が得られていませんでした。
基礎生物学研究所の越水静総合研究大学院大学大学院生、村田隆准教授、長谷部光泰教授を中心とした研究グループは、金沢大学の小藤累美子助教、東京工業大学の太田啓之教授グループ、宮城大学の日渡祐二准教授らとの共同研究により、花を付けない植物であるコケ植物ヒメツリガネゴケが持つ６つの MADS-

Shizuka Koshimizu, Rumiko Kofuji, Yuko SasakiSekimoto, Masahide Kikkawa, Mie Shimojima, Hiroyuki
Ohta, Shuji Shigenobu, Yukiko Kabeya, Yuji Hiwatashi,
Yosuke Tamada, Takashi Murata, and Mitsuyasu Hasebe“Physcomitrella MADS-box genes regulate water supply
and sperm movement for fertilization”
Nature Plants 4, 36-45 2018box 遺伝子全てを解析し、これらの遺伝子が、茎葉体の細胞分裂と伸長、精子の鞭毛の動きの２つの働きを持っていることを明らかにしました。茎葉体も精子の鞭毛も、花の咲く植物が乾燥に適応して進化する過程で退化し、消失してしまっています。
このことから、進化の過程で、茎葉体と精子の鞭毛で働いていた MADS-box 遺伝子が不要になり、それを別な機能に再利用することで、花が進化した可能性が高いことがわかりました。
本研究成果は 2018 年 1 月 3 日発行の Nature Plants に掲載されました。
MADS-box 遺伝子を全て破壊したコケは、遺伝子を壊していないものに較べて、乾燥して見えました。越水大学院生はさま
ざまな試行錯誤を行い、茎葉体は、地上の水分を毛細管現象にヒメツリガネゴケの MADS-box 遺伝子は、茎葉体の茎の細よって茎葉体の先端に運んでいることを発見しました（図１）。

胞分裂と伸長、精子の鞭毛形成に必要な遺伝子を制御する働

葉と茎の間には狭い隙間があります。地面に水分があると、そきを持っていることがわかりました。

の水は、狭い隙間に水が入り込む力（毛細管現象）によって、

12

葉と茎の狭い隙間を通って、葉の付け根に溜まります。葉の付被子植物は、花粉から伸び出す花粉管の中を精細胞が移動す

け根に水が溜まってくると、一つ上の葉と茎の間の隙間に水がることで受精し、乾燥した陸上での生活に適応しています。

接します。すると、毛細管現象で、一つ上の葉の葉付け根へと被子植物の祖先は、コケ植物のように水と精子を用いる生殖水が運ばれます。このような水の移動の繰り返しによって、茎様式を持っていたと推定されています。そして、花粉管を用葉体の下から上へと水が運ばれていることがわかりました。そいた生殖様式が進化する過程で、茎葉体や精子は退化消失し、して、MADS-box 遺伝子を壊すと、葉と葉の間の茎の細胞数

MADS-box 遺伝子も不要になりました。遺伝子は機能を持っがほぼ倍になり、細胞の大きさも約１.5 倍になっているため、ているときはその機能を果たすため突然変異が蓄積せず進化

葉と葉の間隔が広がり、下の葉の付け根にたまった水が一つ上しにくいけれども、機能を失うと突然変異が蓄積し進化しやの葉と茎の隙間に届かず、水が受け渡されていかないことを発

すくなることが知られています。従って、被子植物の進化の見しました。また、MADS-box 遺伝子破壊体では、精子の鞭過程で茎葉体や精子が不要になる過程で、MADS-box 遺伝

毛がほとんど動かず、鞭毛タンパク質を作るための遺伝子の発子が新しい機能、すなわち、花器官形成の機能を進化させて現が減っていることがわかりました。これらの実験結果から、きたと推定されます。

基礎生物学研究所プレスリリースより

植物細胞不易流行～変わらないものと新しいものの協調が細胞内交通網の進化を駆動する～
植物細胞内にみられる液胞は脂質でできた膜で仕切られた細胞小器官の一つで、動物のリソソームや菌類の液胞などのように不要物を分解するはたらきを持っています。これに加えて植物の液胞は、タンパク質や糖などの栄養素や色素を貯蔵したり、細胞の浸透圧調整をおこなったり、細胞を大きくする際に空間充填の役割をはたすなど、植物の液胞にしかない様々なはたら

竹元廣大研究員（現 東北大学研究員）と上田貴志教授

きをもっています。例えば大豆に豊富に含まれるタンパク質や、アサガオの花やブドウの実の色素などは液胞に蓄えられています。また、細胞が大きくなれなければ作物も大きく育てません。
液胞のはたらきは植物自身のみならず、私たちの生活にも密接に関わっているのです。このように多様化した液胞のはたらきは植物で独自に進化したものですが、その制御の仕組みや進化の道筋については未解明の部分が多く残されています。これまでの研究により、植物の液胞へ物質を運ぶ運搬経路の数が、動物や菌類の類似の経路よりも多いことがわかってきていまし

Kodai Takemoto, Kazuo Ebine, Jana Christin Askani,
Falco Krüger, Zaida Andrés Gonzalez, Emi Ito, Tatsuaki
Goh, Karin Schumacher, Akihiko Nakano, and Takashi
Ueda“Distinct sets of tethering complexes, SNARE
complexes, and Rab GTPases mediate membranefusion at the vacuole in Arabidopsis”
Proceedings of the National Academy of Sciences of
the United States of America 115, E2457-E2466 (2018)

た。
基礎生物学研究所 細胞動態研究部門の竹元廣大特別共同利CORVET が植物独自の VAMP727 と協調してエンドソー用研究員、海老根一生助教、上田貴志教授は、東京大学の中

ムと液胞膜の融合を実行することに加え、CORVET とよく似野明彦教授、奈良先端科学技術大学院大学の郷達明助教、国たタンパク質構成を持つ HOPS と呼ばれる複合体が植物細胞

際 基 督 教 大 学 の 伊 藤 瑛 海 助 教、Heidelberg 大 学 の Karinの液胞膜同士の融合を担っていることも明らかになりました。

Schumacher 教授らと共同で、植物細胞の液胞への物質輸

HOPS が関わる液胞膜の融合は、動物や酵母と共通する仕組

送経路において、動物や菌類にも共通して存在する CORVET

みです。これらの結果から、祖先から受け継いだ輸送経路と植と 呼 ば れ る タ ン パ ク 質 複 合 体 と、 植 物 に し か 存 在 し な い物が独自に獲得した輸送経路が協調することにより、植物の多VAMP727 というタンパク質がセットになってはたらいてい

様な液胞機能が実現されていることが示されました。俳諧の真ることを明らかにしました。このことは、動物と植物の共通祖髄である“不易流行”は、膜交通の多様化と進化の本質を言い

先がもっていた因子と、植物が新しく獲得した因子が組み合わ当てる言葉でもあったのです。

さることにより、植物における液胞への物質輸送経路の多様化がもたらされたことを示しています。本研究成果は、2018
年 2 月 20 日発行の米国科学アカデミー紀要に掲載されました。

液胞への膜の融合に関わる膜交通因子のモデル図
CORVET は RAB5 と植物独自の配列を持つ特有の VAMP727 とセットでエンドソームと液胞の膜融合を、
HOPS は RAB7 と広く保存された配列の VAMP713 とセットで液胞同士の膜融合を担う。

13

減数分裂の制御機構
細胞は、自分の周囲にある栄養素やホルモンの量をはじめ、温度や圧力なども感知して、どのような活動を行うかを決定する。卵子や精子を生み出す細胞である生殖細胞は、周囲の条件に応答して、染色体の数を半減させる特殊な細胞分裂である減数分裂を開始する。本研究室では減数分裂を行う最も単純な生物である分裂酵母を用いて、細胞が周囲の状況に応じて二分裂で増え続ける状態から減数分裂へと活動を切り替える仕組みを調べている。

Members

所長
山本 正幸
特任准教授
山下 朗
特任助教 ( 併任 )
大坪 瑶子
技術支援員
中出 敦子
特任専門員
坂神 真理

14

細胞応答研究室

http://www.nibb.ac.jp/pombe/

生殖細胞の形成に欠かせない特殊な細胞分裂である減数分裂が、栄養状態を TOR 経路を介して伝達し、有性生殖を開始

精子や卵子などの一倍体の配偶子を形成する上で欠かせなする仕組みの解明に取り組んでいる。

い減数分裂では、一度の DNA 合成の後、二度の連続した染色体分配が行われる。この間に、高頻度の遺伝子組換え

減数分裂期の遺伝子発現制御や、相同染色体が両極に分かれる特殊な染色体分配など、体細胞は、遺伝子発現を切り替えることで、環境の変化に応細胞では見られない、減数分裂に特異的な興味深い現象があ答して、様々な機能を獲得していく。分裂酵母においても、ることが知られている。本研究室は、未だ謎の多い減数分裂

減数分裂期に入ると、数多くの遺伝子の発現が上昇することの制御系を解き明かすため、単細胞真核生物である分裂酵母が知られている。我々の研究によって、減数分裂期の遺伝子

Schizosaccharomyces pombe をモデル系として、細胞が発現の上昇に、転写産物の時期特異的な分解制御が大きく寄環境の変化を感知して、減数分裂を行って配偶子を形成する

与していることが明らかとなってきた（図２）。当研究室では、までの過程を分子レベルで記載することを目標としている。

減数分裂遺伝子の発現制御に欠かせない、RNA 結合タンパ
ク質と非コー

分裂酵母の有性生殖

ド RNA の 機

分裂酵母は栄養源が豊富な状態では、一倍体で体細胞分裂能解析を進めを行い増殖する。培地中の栄養源が枯渇してくると、分裂酵ることで、遺母は有性生殖過程へと移行する。二つの一倍体細胞が接合し伝子発現制御て二倍体となり、引き続いて減数分裂を行い、最終的に配偶系の新たな仕子に相当する胞子を形成して、環境の回復を待つ。シンプル

組みを解き明な生物である分裂酵母の有性生殖過程を研究することで、種かすことを目を超えて保存されている、細胞が栄養源を認識する仕組みや、指している。

配偶子形成の根幹をなす分子機構に迫ることができると期待される。

TOR キナーゼによる栄養源の認識
真 核 生 物 で 保 存 さ れ た TOR キ ナ ー ゼ (Target ofRapamycin) は、外界の状況を細胞内に伝えて増殖を制御する経路において中心的な役割を果たしており、様々な疾患との関わりからも注

栄養源

目を集めている。分裂酵母は、他の生物種と同様に、二つのタイプ

TORC1の TOR 複合体を有し

TORC2

Tor2

Tor1

て い る。 興 味 深 い ことに、Tor2 キナーゼを含む TOR 複合体 1(TORC1) は有性生殖の開始に対して負に、有性生殖過程Tor1 キナーゼを含む
TORC2 は正に働いてい る ( 図 1)。 当 研 究室では、分裂酵母細胞

所長
山本 正幸

図 1. 有性生殖開始を制御する二つの TOR 複合体
有性生殖の開始に対して TOR 複合体 1 (TORC1)は負に、
TOR 複合体 2 (TORC2) は正に作用する。

特任准教授
山下 朗

Mei2 dot

nuclearexosome

Mmi1

Mei2

meiRNA

減

産物

的転写

特異
数分裂

図 2. 減数分裂転写産物の選択的除去
体細胞分裂期に、一群の減数分裂特異的な転写産物は、RNA 結合タンパク質 Mmi1 により認識されて核エクソ
ソームによる選択的な分解を受ける。減数分裂期には、
Mmi1 が Mei2 と meiRNA からなる Mei2 dot により阻害され、転写産物は分解を免れる。

参考文献
1. Otsubo, Y., Matsuo, T., Nishimura, A., Yamamoto., M. andYamashita, A. (2018). tRNA production links nutrient conditions
to the onset of sexual differentiation through the TORC1 pathway.
EMBO Reports 19, e44867.
2. Shichino, Y., Otsubo, Y., Kimori, Y., Yamamoto., M. andYamashita, A. (2018). YTH-RNA-binding protein prevents
deleterious expression of meiotic proteins by tethering theirmRNAs to nuclear foci. eLife 7, e32155.
3. Touat-Todeschini, L., Shichino, Y., Dangin, M., Thierry-Mieg,
N., Gliquin, B., Hiriart, E., Sachidanandam, R., Lambert, E.,
Brettschneider, J., Reuter, M., Kadlec, J., Pillai R., Yamashita,A., Yamamoto., M. and Verdel, A. (2017). Selective terminationof lncRNA transcription promotes epigenetic silencing and celldifferentiation. EMBO J. 36, 2626-2641.
4. Cotobal, C., Rodríguez-López, M., Duncan, C., Hasan, A.,
Yamashita, A., Yamamoto, M., Bähler, J. and Mata, J. (2015).
Role of Ccr4-Not complex in heterochromatin formation at meiotic
genes and subtelomeres in fission yeast. Epigenetics & Chromatin
8, 28
5. Fujita, I., Yamashita, A. and Yamamoto, M. (2015). Dynactin andNum1 cooperate to establish the cortical anchoring of cytoplasmic
dynein in S. pombe. J. Cell Sci. 128, 1555-1567.

特任助教
大坪 瑶子

15

植物の膜交通研究から探る
細胞内輸送のメカニズムと進化
真核生物の細胞内には、小胞体やゴルジ体など様々なオルガネラがあり、それぞれが独自の機能を果たすことで生命現象が成り立っています。このオルガネラ間では小胞や細管を介した膜交通と呼ばれるメカニズムによって物質が運ばれています。
膜交通の基本的なメカニズムは真核生物において広く保存されていますが、個々の系統に注目すると、進化の洗練を受けてそれぞれが独自の膜交通の仕組みを獲得していることが明らかになりつつあります。われわれは、シロイヌナズナとゼニゴケを用いて、植物における膜交通の普遍性と独自性を明らかにするべく研究を行っています。

Members

教授
上田 貴志
助教
海老根 一生金澤 建彦
技術課技術職員
林 晃司
NIBB リサーチフェロー
南野 尚紀
特別協力研究員
室 啓太
特別共同利用研究員
法月 拓也（東京大学）
事務支援員
清原 愛

16

（上図） 植物の液胞輸送経路の模式図。動物では、後期エンドソームを経てリソソームへタンパク質を運ぶ
経路は一種類しか知られていないが、植物では液胞へタンパク質を運ぶ経路が少なくとも３つ存在することが明らかになった（Ebine et al ., Curr. Biol. 2014）。
（中図）液胞膜における膜融合装置も植物では多様化しており、植物特有の分子装置がはたらいている（Takemoto et al ., PNAS 2018）。
（下図） 植物細胞における分泌およびエキソサイトーシス経路の多様化。分泌経路は細胞内から細胞膜および細胞外への輸送であり、多くの生物にとって特定の輸送シグナルを必要としないデフォルト輸送経路である。一方、陸上植物ではこの経路で機能する分子群に著しい多様化が見られ、それらが極性輸送（A）や共生微生物および病原菌感染部位への輸送（B）、分裂期の細胞に出現する細胞板への輸送（C）など、植物に特徴的な様々な現象に関与していることが示されている（Kanazawa & Ueda, New Phytol. 2017 より改変）。

細胞動態研究部門
植物に特徴的なオルガネラと膜交通- 液胞輸送経路の多様化 -http://www.nibb.ac.jp/cellular/
植物膜交通の進化と多様化
陸上植物は、多細胞化や陸上化という進化上の大きなイベ

真核細胞の中には、小胞体や液胞など、機能の異なる多様ントを経て、現在の姿となっている。その過程に、どのようなオルガネラが存在する。膜交通は、小胞や細管状の輸送中なオルガネラ機能の多様化や膜交通経路の進化が介在したの間体を介したオルガネラ間の物質輸送システムである。そこ

かを、基部陸上植物ゼニゴケとシロイヌナズナの膜交通経路

では RAB GTPase や SNARE などの鍵因子が機能しておの比較解析を通して明らかにするべく研究を行っている。

り、これらの因子の多様化が、オルガネラの多様化と密接に緑色植物の SNARE 遺伝子の数を比較した結果、陸上化も関連していると考えられている。我々の部門では、膜交通としくは多細胞化に伴い、ポストゴルジ経路で機能する分子群

オルガネラ機能の多様化の観点から、植物の膜交通の制御機の遺伝子数が増加していることが分かった。それらの局在や構の研究を行っている。

発現の違いは、膜交通経路やオルガネラの多様化の様子を反

液胞は、植物の細胞体積の９割以上を占める巨大なオルガ映していると考えられる。現在、ゼニゴケの油体に局在する

ネラで、動物のリソソームと同様に、不要タンパク質の分解

SNARE である SYP1 を手掛かりに、油体形成の分子機構を担っている。これに加え、植物の液胞は、タンパク質の貯の研究を進めている。さらに、ゼニゴケの精子の形成や運動

蔵や膨圧の発生など、植物に特有の機能も有している。このへの膜交通の関与についての研究も展開し、雄性配偶子形成

ような多様な液胞機能の発現には、液胞ではたらくタンパクの過程で、オートファジーやエンドサイトーシスを介したオ質や液胞に貯蔵されるタンパク質を、正確かつ大量に液胞にルガネラや細胞質の分解が重要な役割を担う（図 2）など、輸送する仕組みが必要である。動物のリソソームへの輸送で膜交通の多様な役割が明らかになりつつある。

は、RAB5 と RAB7 が連続してはたらくことによりタンパ
ク質が輸送されているが、シロイヌナズナの液胞輸送経路の解析を行ったところ、動物と共通の経路の他に、RAB5 にのみ依存する輸送経路と RAB5 にも RAB7 にも依存しない輸送経路が存在することが明らかになった（図 1）。これ
らの結果から、植物には少なくとも３つの液胞輸送経路があることが分かった。さらに、植物特有の膜融合装置が液胞における膜融合で機能していることも突き止めた。現在も引き

図 2. ゼニゴケ精子形成における MpSYP12A の分解
黄色蛍光タンパク質を融合した
MpSYP12A は、精子形成時の初期には細胞膜に局在するが、その後分解系のオルガネラへと取り込まれる。左図では，a か
ら d の順に精子形成が進行している。

続き、植物の液胞機能と液胞輸送経路の研究を行っている。

図 1. 液胞輸送制御因子の変異体における液胞膜タンパク質の局在野生型と RAB7 の活性化に異常がある変異体（sand-2）では SYP22 とVAMP713 が共に液胞膜上に局在するが、ap-3 変異体では VAMP713 が、RAB5 の機能に異常を持つ変異体（vps9a-2）では SYP22 が細胞膜に誤輸送される。このことから、VAMP713 と SYP22 が異なる輸送経路で液胞に運ばれていることがわかる。

教授
上田 貴志

助教
海老根 一生参考文献
1. Ebine, K., Inoue, T., Ito, J., Ito, E., Uemura T., Goh, T., Abe,A., Sato, K., Nakano, A. and Ueda, T., (2014). Plant vacuolar
trafficking occurs through distinctly regulated pathways. Curr.
Biol., 24: 1375-1382
2. Minamino, N., Kanazawa, T., Nishihama, R., Yamato, T.K.,
Ishizaki, K., Kohchi, T., Nakano, A. and Ueda, T. (2017).
Dynamic reorganization of the endomembrane system during
spermatogenesis in Marchantia polymorpha. J. Plant Res., 130:433-441
3. Kanazawa, T. and Ueda, T. (2017). Exocytic trafficking pathways
in plants: why and how they are redirected. New Phytologist, 215:
952-957
4. Takemoto, K., Ebine, K., Askani, JC., Krüger, F., Ito, E., Goh, T.,
Schumacher, K., Nakano, A. and Ueda, T. (2018). Distinct setsof tethering complexes, SNARE complexes, and Rab GTPases
mediate membrane fusion at the vacuole in Arabidopsis. Proc Natl
Acad Sci USA., 111: E2457-E2466

助教
金澤 建彦

17

細胞内シグナル伝達系を定量的に理解する細胞は、様々な環境からの刺激や内的な状態といった「入力」を感知し、その情報を「細胞内シグナル伝達系」により処理し、最終的に細胞の増殖や分化といった表
現型を「出力」する、いわば「入出力装置」である。この入力シグナルをデコード
し情報変換して適切に出力するシステムが「細胞内シグナル伝達系」であり、その実態は物理化学的な反応のネットワークである。分子生物学の進展に伴い、シグナ
ル伝達分子やその経路の同定が進んだが、分子の濃度や反応速度といった定量的な情報が圧倒的に不足している。私たちは、細胞内シグナル伝達系を構成する反応を定量的に測定し、最終的にはコンピューターで細胞をシミュレートすることを目指して研究している。

細胞内シグナル伝達系

増殖因子

Wnt

Disheveled

Frizzled

GSK-3bCells

ストレス

E-Cadherin

Growth factors
(EGF)

RTK

Hormones

7-TMR

Cycl D:CDK4

Crk

PKC

Jun

ERK

Elk Fos

MEKK
PI3K
Rac RhoG-prot Ad Cycl PKA

Abl

Myc:Max

p21
DNA ダメージ

細胞増殖
細胞周期

遺伝子
発現

p53

PI3K

薬剤

Akt

Akk

IkB

NF-kB

Bax
Stat3,5Caspase 9

BclXL
Bad

Bcl2
FADD

Caspase 8
FAP

Cytochrome c

Bcl2

Mitochondria

Jaks

Fas

Decoy R
Bid

Death
Factors(FalL)

Bim

Cytokine R

NIBB リサーチフェロー

Mitochondria
細胞死

Stat3,5

PTEN
Stat3,5

Cytokine

入力

近藤 洋平

ARF Mdm2

CREB

NF-kB

PKC
RTK

助教

分化

Smads

p27

Cycl E:CDK2

NHR (ER)

Estrogen

Survival Factors

E2Fs

JNK

MKK

Grb2
Sos Ras Raf MEK ERK

p15

RB HPV E7

PLC

Shc

p16

Rac

FAK
Src Cas

青木 一洋

TGFbR

B-cateninTCF

B-catenin
PI3K

Integrins

NF1

Anti-growth factors(TGFb)

教授

TCF

APC

ECM

細胞増殖

Members

細胞死

後藤 祐平

出力

小田 茂和

システム

研究員
伊藤 玲奈
三浦 晴子

３つのアプローチで細胞のシステムを理解する

総合研究大学院大学
大学院生
谷猪 遼介

-0.002
10-5

8分

活性
高い

τ(sec)

実測パラメーターに基づくシミュレーション
0.80

低い

np_ERK
pY_ERKpTpY_ERK

0.60
0.40

180

150

140

120

125

90

80

Light

50

101

10-1

min
IB:

pERK1/2

37
50
37

ON

OFF

宇田 耀一
（京都大学）真流 玄武

60 min
Light

Light
kDa

10-3

20 min65

0.002

ERK (μM)

4分

Auto correlation curve(mEGFP)
Auto correlation curve(HaloTag (TMR))
Cross correlation curve

0

Linker細胞運動時のCdc42活性
0分

0.006
0.004

2
Blue 12.5 μW/cm
light
0 μW/cm2

60

SensordomainHaloTag
mEGFP
TMR

20

0.008

433 nm5

530 nm

特別共同利用研究員

薬剤、光によるシグナル伝達系の操作

30

433 nm

向井 正哉

操作

5
0

FCCSによる解離定数の測定

FRET

G (τ)

YFP
Liganddomain

CFP

475 nm

定量化

0

可視化

20
15
10

ON

（京都大学）

ERK1/2

技術支援員

OFF

海老根 映美小野田 香織

0.20
0.00

0

2

4
6
8
Time (min)10

細胞内のもつ入出力システム、すなわち細胞内シグナル伝達系の動作原理を、「可視化」、「定量化」、「操作」という３つのアプローチで理解することを目指す。

18

定量生物学研究部門

http://www.nibb.ac.jp/qbio/

細胞をシミュレートする

定量化

細胞は生命の基本ユニットである。細胞は、環境や内的な反応パラメーターを効率良く取得するための技術開発も状態の変化に応答し、適切に表現型に変化させ適応する。そ行っている。蛍光相互相関分光法（FCCS）を用いた解離定れを可能にしているのは、「細胞内シグナル伝達系」と呼ば数（Kd）の測定（文献 3）、CRISPR/Cas9 遺伝子編集法

れる細胞内の反応ネットワークシステムである。このネットによる内在性分子の濃度の測定、イメージングによる酵素反ワークは、分子と分子の結合や酵素反応といった化学的な素応速度定数の測定などを行っている。得られたパラメーター

反応がいくつも連鎖して構成されている。したがって、全てを基に、ボトムアップでシミュレーションモデルを作成し、の反応を速度論的に微分方程式で記述し、コンピューターで数値計算により仮説を検証する（文献 6）。

数値計算することで、理論上は細胞内シグナル伝達系の全ての構成分子の動態を予測できるはずである。これは細胞内シ操作

グナル伝達系の理解だけでなく、抗癌剤の最適な標的分子の胞内シグナル伝達系に含まれるフィードバック制御やクロ

探索や効果予測など臨床的にも非常に意義がある。しかしな

ストーク制御を理解するには、摂動による動的な変化を捉え

がら、現状はそうはうまくいっていない。その理由は、分子る必要がある。薬剤や光による細胞内シグナル伝達系の摂動の濃度や反応速度といった定量的な情報（パラメーター）が法の開発にも取り組んでいる（文献 2,4）。

圧倒的に不足しているからである。
私たちは、細胞内シグナル伝達系を構成する反応とその細胞増殖・分化・細胞死の定量的な理解へ

パラメーターを定量的に測定し、実測データを用いてコン

上記の技術を利用し、細胞にとって本質的な機能である、ピューターで細胞をシミュレートすることを目指して研究し細胞増殖・分化・細胞死の３つの表現型に関連するシグナルている。以下に、私たちが取り組んでいることを紹介する。

伝達系を定量的に理解することを目指している。アナログ的でしなやかなシグナル伝達系が、デジタル的で頑強な表現型

可視化を創発する原理に迫りたい。

細胞内シグナル伝達系を生きた細胞内で定量的に可視化するためのバイオセンサーを開発している。細胞内の分子活性の変化を１細胞レベルで経時的に捉えることができる、蛍光共鳴エネルギー移動（FRET）の原理に基づくバイオセンサー（文献 1,5）（図 1）や、細胞内局在を指標にしたバイオセンサーを開発している。

PKA

ERK

Akt

JNK

PKC

S6K

図１：リガンドで刺激したときの PKA, Akt, PKC, ERK, JNK, S6K 活性を
FRET イメージングで可視化した結果
キナーゼ活性を疑似カラーで示している。寒色が低活性、暖色が高活性を示しており、それぞれの色の明るさが FRET バイオセンサーの細胞内の局在を示し
ている。

教授
青木 一洋

参考文献
1. Aoki, K., Kondo, Y., Naoki, H., Hiratsuka, T., Itoh, RE., Matsuda,
M. (2017). Propagating Wave of ERK Activation Orients Collective
Cell Migration. Developmental Cell, 43, 305–317
2. Uda, Y., Goto, Y., Oda, S., Kohchi, T., Matsuda, M., Aoki, K. (2017).
Efficient synthesis of phycocyanobilin in mammalian cells for
optogenetic control of cell signaling. Proc Natl. Acad. Sci. U.S.A.,
114, 11962-11967
3. Sadaie, W., Harada, Y., Matsuda, M., and Aoki, K. (2014).
Quantitative in vivo fluorescence cross-correlation analyses
highlight the importance of competitive effect in the regulation ofprotein-protein interactions. Mol. Cell. Biol., 34, 3272-90.
4. Aoki, K., Kumagai, Y., Sakurai, A., Komatsu, N., Fujita, Y., Shionyu,
C., and Matsuda, M. (2013). Stochastic ERK activation induced bynoise and cell-cell propagation regulates cell density-dependent
proliferation. Mol. Cell, 52, 529-40.
5. Komatsu, N., Aoki, K., Yamada, M., Yukinaga, H., Fujita, Y.,
Kamioka, Y, and Matsuda, M. (2011). Development of an
optimized backbone of FRET biosensors for kinases and
GTPases. Mol. Biol. Cell, 22, 4647-56.
6. Aoki, K., Yamada, M., Kunida, K., Yasuda, S., Matsuda, M. (2011).
Processive phosphorylation of ERK MAPkinase in mammaliancells. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 108, 12675-80.

助教
近藤 洋平

19

エピジェネティクスの分子機構
私たちの個体を形作る細胞は、それぞれ全く同じセットのゲノム DNA を持っている。しかし、個々の細胞の働きは多様であり、全ての細胞が同じように DNA を使っていたのでは、このような多様性を生み出すことはできない。このように、DNAの一次配列だけでは説明できない現象は「エピジェネティクス」と呼ばれ、個体の発生や細胞の分化だけでなく、疾患や老化のメカニズム解明の鍵を握ると考えられている。私たちは DNA を取り巻く「クロマチン」という構造に着目し、そのダイナミックな構造変換がどのようにエピジェネティックな現象を調節しているのか、
その分子機構の解明を目指している。

Members

教授
中山 潤一
助教
濱田 京子
片岡 研介
技術支援員
吉村 ゆり子
事務支援員
浅井 友理子
特別実習生
蜂須賀 亜季（福井大学）（上段）マウスの細胞を DAPI で染色した像。濃く染色される領域がヘテロクロマチンで、淡く染色される領域は遺伝子発現が活発に行われているユークロマチン。（中段）ユークロマチン領域（左）では、転写の活性化に関わるヒストンのアセチル化や、H3K4 メチル化が存在している。一方ヘテロクロマチン領域（右）では、抑制的に働く H3K9 メチル化が存在し、進化的に保存された HP1 タンパク質が結合して高次のク
ロマチン構造が形成される。（下段）リン酸化が入らない変異 HP1（S14A）では、ヘテロクロマチンへの局在に異常が見られる。

20

クロマチン制御研究部門

http://www.nibb.ac.jp/chroma/

高次クロマチン構造形成の分子機構

ヒストン修飾認識の分子機構

真核細胞の染色体には、高度に凝縮したヘテロクロマチン

クロモドメイン（CD）は、クロマチンの構造変化に関わると呼ばれる構造が存在しています。この高次のクロマチン構

多くのタンパク質に見いだされる、進化的に保存されたモ

造は、セントロメアなど、染色体の機能ドメインの形成に寄チーフ構造です。ヘテロクロマチンタンパク質 HP1 を中心与するとともに、エピジェネティックな遺伝子発現の制御にとする研究によって、CD がメチル化されたヒストンを特異も重要な役割を果たしています。分裂酵母を用いた解析から、的に認識して結合するモジュールであることが明らかにされこのヘテロクロマチンの形成に、RNA サイレンシングと呼ました。しかし、近年の解析から、CD によるメチル化ヒス

ばれる現象の関与が明らかにされました。しかし、高等真核

トンの認識には、近生 物 に お い て、RNA

傍の核酸結合能のサイレンシングとヘ寄与や翻訳後修飾

テロクロマチン形成が関与することががどのように結びつ明らかにされてき

くのか、まだまだ数多ました。私達の研究

くの謎が残されてい部 門 で は、 哺 乳 類ます。私達の研究部門のクロマチンタン

では、主に分裂酵母をパク質がどのよう材料にヘテロクロマにクロマチンを標チン構造の形成メカ

的としているのか、

ニズムの解明に取りその分子機構の解組んでいます。

図１．高次クロマチンの形成機構

ヒストンメチル化酵素の機能解析
クロマチンの大きな構造変化や、遺伝子発現を調節するためには、クロマチンの基本単位であるヌクレオソームの構造を変化させる必要があります。近年の解析から、ヌクレオソームを構成するヒストンが様々な翻訳後修飾を受け、この変化が様々な生命現象と関わる事が明らかにされてきました。特にヒストンのメチル化修飾は、安定なエピジェ
ネティックマークとして考えられており、そのメチル化
修飾の変化を制御している機構の解明は、エピジェネ
ティックな遺伝子発現制御の理解につながると期待されます。私達の研究部門では、ヒストンのメチル化修飾を触媒するメチル化酵素、脱メチル化酵素の解析を進めています。

教授
中山 潤一

助教
濱田 京子

図２．精製したヒストン脱メチル化酵素複合体

明を進めています。

図３．核酸との相互作用に関わるクロモドメイン
上の残基

参考文献
1. Machida, S., Takizawa, Y., Ishimaru, M., Sugita, Y., Sekine, S.,
Nakayama, J., Wolf, M., Kurumizaka, H. (2018) Structural basis ofheterochromatin formation by human HP1. Mol Cell 69, 385-397.
2. Shirai, A., Kawaguchi, T., Shimojo, H., Muramatsu, D., IshidaYonetani, M., Nishimura, Y., Kimura, H., Nakayama, J., Shinkai,
Y. (2017) Impact of nucleic acid and methylated H3K9 binding
activities of Suv39h1 on its heterochromatin assembly. eLife 6,
e25317.
3. Nishibuchi, G., Machida, S., Osakabe, A., Murakoshi, H.,
Hiragami-Hamada, K., Nakagawa, R., Fischle, W., Nishimura, Y.,
Kurumizaka, H., Tagami, H., and Nakayama, J. (2014). N-terminal
phosphorylation of HP1α increases its nucleosome-binding
specificity. Nucleic Acids Res. 42, 12498−12511.
4. Ishida, M., Shimojo, H., Hayashi, A., Kawaguchi, R., Ohtani, Y.,
Uegaki, K., Nishimura, Y., and Nakayama, J. (2012). Intrinsic
nucleic acid-binding activity of Chp1 chromodomain is requiredfor heterochromatic gene silencing. Mol. Cell 47, 228-241.
5. Kawakami, K., Hayashi, A., Nakayama, J., and Murakami, Y.
(2012). A novel RNAi protein, Dsh1, assembles RNAi machineryon chromatin to amplify heterochromatic siRNA. Genes Dev. 26,
1811-1824.
6. Hayashi, A., Ishida, M., Kawaguchi, R., Urano, T., Murakami, Y.,
and Nakayama, J. (2012). HP1 homologue Swi6 acts in concert
with Ers1 to regulate RNAi-directed heterochromatin assembly.
Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 109, 6159-6164.

助教
片岡 研介

21

植物が重力に応答する仕組みの解明
芽生えた場所で一生を過ごす植物は、重力、光、水分勾配などの環境刺激の方向を認識し、より効率的にリソースを獲得出来るように成長方向を調節しています。このような植物の応答は屈性と呼ばれています。私たちは、シロイヌナズナの重力屈性について、遺伝学的、細胞生物学、分子生物学など様々な角度から研究を行っています。細胞が重力方向をどのように認識し、重力情報を生化学的情報に変換する
か、またその情報をどの様に細胞から器官全体に伝達するかなど、植物の巧妙な刺激方向の認識と成長制御のメカニズムを理解することを目指しています。

Member教授
森田（寺尾）美代

シロイヌナズナの重力応答と重力方向の認識に平衡石として働くと考えられているアミロプラスト。

22

細胞情報研究部門（ 10 月より植物環境応答研究部門）
植物の重力屈性とは

重力シグナリングの分子機構

植物は重力方向を認識して、茎は上向き（重力方向とは逆向

重力方向へ移動したアミロプラストの位置情報が、どのようき）に、根は下向き（重力方向の向き）に成長する。重力方にオーキシン輸送制御へとつながるのかについては、未だに

向は重力感受際細胞内に存在するデンプン粒を蓄積したアミ

不明な点が多い。近年、私たちは重力感受細胞に着目したト

ロプラストが重力方向に移動することで感受される。その情

ランスクリプトーム解析から、茎、胚軸、根全ての重力応答

報は細胞内シグナル伝達過程（重力シグナリング）を経て、器官において、重力シグナリングに関与する遺伝子ファミ

植物ホルモンであるオーキシンの方向性を持った細胞間輸送

リーの同定に成功した。この遺伝子ファミリーの発現量に依へと変換されると考えられている。オーキシンは器官内で不存して、根や側枝の伸長方向が決定されるらしい（図２）。

均等に分配され、最終的には認識した重力方向をもとに個体

現在、これら遺伝子の機能解析を行うことで、重力シグナリ

としての成長方向を変化させる。現在、私たちは重力感受とングと根や側枝の伸長方向決定の分子機構の解明を目指して

重力シグナリングの反応過程に着目して、分子遺伝学、細胞いる。

内イメージング、分子生物学的解析等を組み合わせた多角的なアプローチにより、重力屈性の分子機構の解明を目指している。

アミロプラストの沈降に伴う細胞内動態
重力感受を感受する細胞である花茎の内皮細胞や根端のコルメラ細胞には、デンプンを蓄積して高比重となった色素体（アミロプラスト）が存在している。アミロプラストが重力方向に移動することが重力方向の認識に関わると考えられており、液胞膜や細胞骨格の動態が適切に制御されることが、ア
ミロプラストの重力方向への移動に重要である。私たちは、
垂直ステージ共焦点顕微鏡を独自に構築し、重力方向の変化に伴う重力感受細胞のオルガネラやタンパク質動態を詳細に観察することで、重力感受メカニズムに迫ろうとしている。

図１．垂直ステージ共焦点顕微鏡で観察した内皮細胞
左図、顕微鏡が横倒しになっているので重力方向を維持したまま細胞内を観察することができる。赤色で示したのは重力方向に移動したアミロプラストで、緑色で示したのは液胞膜（中図）とアクチン繊維（右図）。

図 2．シロイヌナズナの根の伸長方向の決定
野生型（左）に比べ、変異体（中、右）では根の伸長方向に異常が見られる。
下が重力方向。

参考文献
1. Taniguchi, M., Furutani, M., Nishimura, T., Nakamura, M., Fushita,T., Iijima, K., Baba, K., Tanaka, H., Toyota, M., Tasaka, M., Morita,
M.T. (2017). Arabidopsis LAZY1 family plays key role in gravity
signaling within statocytes in gravitropism and in branch angle
control of roots and shoots. Plant Cell 29:1984-1999.
2. Mori, A., Toyota, M., Shimada, M., Mekata, M., Kurata, T., Tasaka,M., Morita, M.T. (2016). Isolation of new gravitropic mutants under
hypergravity conditions. Front. Plant Sci. 7:1443.
3. Hashiguchi, Y., Yano, D., Nagafusa, K., Kato, T., Saito, C.,
Uemura, T., Ueda, T., Nakano, A., Tasaka, M., Morita, M.T.
(2014). A unique HEAT repeat-containing protein SHOOTGRAVITROPISM6 is involved in vacuolar membrane dynamics ingravity sensing cells of Arabidopsis inflorescence stem. Plant Cell
Physiol. 55:811-822.
4. Toyota, M., Ikeda, N., Sawai-Toyota, S., Kato, T., Gilroy, S.,
Tasaka, M., Morita, M.T. (2013). Amyloplast displacement isnecessary for gravisensing in Arabidopsis shoots as revealed bya centrifuge microscope. Plant J. 76:648-660.

教授
森田（寺尾）美代

23

mRNA - タンパク質複合体が司る
高次脳機能の解明
mRNA は、DNA の遺伝情報からタンパク質を合成するという生命の根幹に不可欠の分子である。脳神経が正しく機能するためには、mRNA からタンパク質への翻訳が時空間的に制御されることがとりわけ重要なことが分かってきた。この制御は、mRNA とそれに結合する様々なタンパク質が巨大な複合体（RNA 顆粒）を形成することによって行われている。我々は、RNA 顆粒がどのように形成されてどのような特性を持つのか、さらに神経細胞における RNA 顆粒の働きが、学習・記憶や精神活動などの脳機能にどのような影響を与えるのかについて、マウスをモデル生物として、分子・細胞・個体レベルで明らかにすることを目指している。

Members

准教授
椎名 伸之
助教
中山 啓
総合研究大学院大学
大学院生
大橋 りえ
片山 香織
山下 映
技術支援員
松田 知里

マウス脳（海馬）神経細胞の RNA 顆粒神経細胞の細胞体（赤）から伸びた樹状突起に RNA 顆粒（緑）が輸送され、局在している。模式図（白）は神経の細胞体とそこから伸びた樹状突起。

24

神経細胞生物学研究室

http://www.nibb.ac.jp/neurocel/

長期記憶にはタンパク質合成が必須

RNA 顆粒ダイナミクスを変化させる可能性について、また

脳 内 で の タ ン パ ク 質 合 成 を 止 め て し ま う と、 短 期 記 憶

その変化の異常が神経機能の異常につながる可能性について（数分程度）は可能だが、長期記憶ができなくなることが探ろうとしている（文献 3）。

1980 年代から知られていた。このタンパク質合成は、学習時に活発になる神経活動に伴って、神経細胞同士のつなぎ目「シナプス」付近で局所的に起きるという、翻訳の時
空間制御が鍵を握ると考えられている。我々は「RNA 顆粒」に着目し、翻訳の時空間制御及び学習・記憶形成メカ
ニズムの解明に取り組んでいる。特に RNA 結合タンパク質
RNG105/caprin1 は、樹状突起への mRNA 輸送を担う空間制御に関わる因子である（図 1，文献 1, 4）。RNG105
遺伝子欠損マウスでは、本来樹状突起に局在すべき様々な種類の mRNA の局在が低下し、それに伴い文脈学習や空間学
習課題における長期記憶が顕著に低下する（図 2，文献 1）。
RNG105 によって輸送される mRNA がどのようなメカニ

図 2. RNG105 遺伝子欠損による長期記憶の低下
マウスは暗い部屋で電流が流れる不快な経験を一度学習すると、その後電流が流れなくても暗い部屋を避けるようになる。正常マウスは１週間後も暗い部屋を避けた。一方、RNG105 欠損マウスは 5 分後には暗い部屋を避けたものの、1 週間後にはほぼ元通り暗い部屋に進入した。

ズムで長期記憶に結びつくかは不明な点が多く、今後の重要

様々な RNA 制御と脳機能な課題である。

mRNA の動態制御は、RNA 顆粒に留まらず、様々な構造
体やシステムとリンクしている。RNA 顆粒と相互作用する
P-body は mRNA の分解に関与し、オートファジーなどのタンパク質分解経路は RNA 顆粒凝集体の除去に関与する可能性が示唆されている。解析が進んでいない新規の mRNAタンパク質複合体も存在し（文献 5）、今後も新たな制御機
構が発見される可能性は高い。これらが関わる高次脳機能は不明な点が多く、マウスをモデルとして明らかにすることを目指している。

図 1. RNG105 による神経樹状突起への mRNA 局在化
野生型の神経細胞 ( 上 ) 及び RNG105 遺伝子を欠損した神経細胞 ( 下 ) で特定の mRNA を緑色に光らせた (Psd mRNA に緑色蛍光タンパク質 GFP を結合している )。拡大図中の黄矢頭は mRNA が集積した RNA 顆粒を示す。細胞体から樹状突起への mRNA 輸送は、RNG105 遺伝子欠損神経では減少する。

RNA 顆粒形成のダイナミクスと神経機能RNA 顆 粒 の 異 常 は、 様 々 な 疾 患 の 原 因 に な る。 例 え ば
RNG105 はハプロ不全で、ヒトでもマウスでも自閉症様行動を引き起こす（文献 2）。また RNA 顆粒は通常、集合と離散の平衡状態にあるが、このダイナミクスの調節が正常な神経機能に重要であることが明らかにされつつある。例えば、過剰な凝集は神経変性疾患である筋萎縮性側索硬化症（ALS）や前頭側頭葉変性性認知症（FTLD）と関連している。
我々は RNA 顆粒のダイナミクスを調節する因子を明らかにすると共に、学習、加齢、ストレスなどの内的・外的要因が

准教授
椎名 伸之

参考文献
1. Nakayama, K.†, Ohashi, R.†, Shinoda, Y., Yamazaki, M., Abe, M.,
Fujikawa, A., Shigenobu, S., Futatsugi, A., Noda, M., Mikoshiba,
K., Furuichi, T., Sakimura, K. and Shiina, N. (†equal contribution)(2017). RNG105/caprin1, an RNA granule protein for dendriticmRNA localization, is essential for long-term memory formation.
eLife 6, e29677.
2. Ohashi, R., Takao, K., Miyakawa, T. and Shiina, N. (2016).
Comprehensive behavioral analysis of RNG105 (Caprin1)
heterozygous mice: Reduced social interaction and attenuatedresponse to novelty. Sci. Rep. 6, 20775.
3. Shiina, N. and Nakayama, K. (2014). RNA granule assembly anddisassembly modulated by nuclear factor associated with dsRNA
2 and nuclear factor 45. J. Biol. Chem. 289, 21163-21180.
4. Shiina, N., Yamaguchi, K. and Tokunaga, M. (2010). RNG105
deficiency impairs the dendritic localization of mRNAs for Na+/K+ ATPase subunit isoforms and leads to the degeneration ofneuronal networks. J. Neurosci. 30, 12816-12830.
5. Shiina, N. and Tokunaga, M. (2010). RNA granule protein 140(RNG140), a paralog of RNG105 localized to distinct RNA
granules in neuronal dendrites in the adult vertebrate brain. J.
Biol. Chem. 285, 24260-24269.

助教
中山 啓

25

多能性細胞のゲノム恒常性
個体発生の初期には、体を構成する全ての細胞種に分化する能力 ( 多能性 ) を持つ
ユニークな細胞群が一過的に出現する。この時期から樹立された胚性幹 (ES) 細胞
は、染色体構造や細胞周期制御など、いくつもの点で他の細胞と異なっており、多能性の維持と密接な関係があると考えられている。一方で、染色体構造や細胞周期制御は、遺伝情報の維持に中心的役割を果たしている。幹細胞生物学研究室では、ES 細胞における染色体構造・細胞周期制御・ゲノム恒常性維持機構の連携を紐解くことで、多能性維持の分子基盤を理解することを目指している。

Members

准教授
坪内 知美
NIBB リサーチフェロー
上川 泰直
総合研究大学院大学
大学院生
熊崎 泰成
技術支援員
安井 尚美
浅井 友理子

マウス ES 細胞（右）とヒト B 細胞（左；青く染色されている）の融合細胞（赤は F-Actin; 細胞の境界を示す）。
ES 細胞と融合した B 細胞には数日以内に多能性が誘導される。我々の研究室では、この系を使って多能性獲得過程を解析している。

26

幹細胞生物学研究室

http://www.nibb.ac.jp/stemcell/

多能性細胞の自己複製

傷と生存のバランスの上に成り立っていると考えられる。私

多能性細胞は、他の細胞種と異なり、DNA 複製期と分裂期

たちは、細胞融合の系を使って、多能性誘導過程におけるを殆ど休みなく行い短い周期で自己複製している。また、こDNA 複製の安定性とゲノム恒常性を調べている。このことの過程で、他の細胞種とは異なる戦術でゲノム恒常性を維持

で多能性細胞特異的な自己複製機構をよりよく理解すると共していることが明らかになりつつある。私たちの研究室では、に効率の良い多能性誘導とより安全な再生医療への応用に貢マウス ES 細胞をモデルに、このような多能性細胞特異的な献できると考えている。

自己複製機構とその生物学的意義を明らかにすることを目指ES細胞している。特に、以前は困難だった ES 細胞の細胞周期同調

Day 0

Day 2-3

Day 4 以降

DNA 複製法を確立し、特異的な細胞周期ステージに着目した解析を可

核融合

能にした。
リンパ細胞
特異的遺伝子ES細胞
特異的遺伝子ES 細胞と DNA 複製

血球細胞

我々の細胞は、絶えず外的、内的 DNA 損傷要因にさらさ

図２．細胞融合を使ったリンパ細胞への多能性導入
細胞融合後、数時間以内に DNA 複製が起こり、数日以内にリンパ細胞特異的遺伝子の抑制、ES 細胞特異的遺伝子の発現が起こる。この間、融合した細胞の核は別々に存在する。

れている。特に、自己複製に必須な DNA 複製の過程ではゲノムが不安定化しやすく、DNA 複製が阻害されると、１本鎖 DNA の露出や二重鎖切断を引き起こす。細胞には、通常、これらの損傷を保護・修復し、DNA 複製を再開する機構が備わっている。
しかし、ES 細胞では DNA 複製が阻害されると、簡単に細胞死が引き起こされる。このことから私たちは、1. ES 細胞の DNA 複製は不安定なのではないか、2. ES 細胞は生じた損傷を修復しない（できない）のではないか、という二つの可能性を検討し、DNA 複製期の異なるステージ ( 図１) を詳細に解析している。

EdU
DAPI
ユークロマチン領域

ヘテロクロマチン領域

図１．DNA 複製の進行
ヌクレオチドアナログである EdU を取り込ませ複製中の領域を可視化すると、DNA 上（DAPI 染色領域）の異なる領域が順次複製されることがわかる。

多能性誘導過程における DNA 複製
ES 細胞に線維芽細胞やリンパ細胞などの分化した細胞を融合させると、非 ES 細胞の核内に多能性が誘導されることが知られている。私たちは、この系を使って、ヒト B リン
パ細胞に多能性が誘導される過程を調べてきた。この中で、多能性誘導の鍵を握る核内制御が、DNA 複製と密接な関係を持つことがわかった。多能性誘導の結果得られる iPS 細

参考文献
1. A r g u n h a n , B . , L e u n g , W . K . , A f s h a r , N . , T e r e n t y e v , Y . ,Vijayalakshmi V. Subramanian, Murayama, Y., Hochwagen, A.,
Iwasaki, H., Tsubouchi T. and Tsubouchi, H. (2017). Fundamental
Cell Cycle Kinases Collaborate to Ensure Timely Destruction of
the Synaptonemal Complex. EMBO 36, 2488-2509.
2. Leung, W.K., Humphryes N., Afshar, N., Argunhan, B., Terentyev,
Y., Tsubouchi, T. and Tsubouchi, H. (2015). The Synaptonemal
Complex is Assembled by a PolySUMOylation-Driven Feedback
Mechanism in Yeast. J Cell Biol. 211, 785-793.
3. Tsubouchi, T. and Fisher, A.G. (2013). Reprogramming and thePluripotent Stem Cell Cycle. Curr. Top. Dev. Biol. 104, 223-241.
4. Tsubouchi, T., Soza-Ried, J., Brown, K., Piccolo, F.M., Cantone, I.,
Landeira, D., Bagci, H., Hochegger, H., Merkenschlager, M. andFisher A.G. (2013). DNA Synthesis Is Required for Reprogramming
Mediated by Stem Cell Fusion. Cell 152, 873-883.
5. Pereira, C.F., Piccolo, F.M., Tsubouchi, T., Sauer, S., Ryan, N.K.,
Bruno, L., Landeira, D., Santos, J., Banito, A., Gil, J., Koseki, H.,
Merkenschlager, M. and Fisher, A.G. (2010). ESCs Require PRC2
to Direct the Successful Reprogramming of Differentiated Cells
toward Pluripotency. Cell Stem Cell 6, 547-556.
6. Tsubouchi, T., MacQueen, A.J. and Roeder, G.S. (2008). Initiationof Meiotic Chromosome Synapsis at Centromeres in Budding
Yeast. Genes Dev. 22, 3217-3226.
7. Tsubouchi, T., Zhao, H. and Roeder, G.S. (2006). The MeiosisSpecific Zip4 Protein Regulates Crossover Distribution by
Promoting Synaptonemal Complex Formation together with Zip2.
Dev. Cell 10, 809-819.
8. Tsubouchi, T. and Roeder, G.S. (2005). A Synaptonemal Complex
Protein Promotes Homology-Independent Centromere Coupling.
Science 308, 870-873.

胞では、DNA 複製過程に生じたと思われるゲノム上の傷が見つかっている。したがって、多能性誘導過程は、DNA 損

准教授
坪内 知美

27

植物の高次機能を支えるオルガネラ形成と機能発現の制御機構の解明
種子が発芽して成長し、次世代のために種子を残し、やがて枯れるという植物の営
みには、オルガネラ ( 細胞小器官 ) の機能と形態の変動が伴っている。オルガネラは、細胞の成長や分化、個体の生育環境に応答して、機能や数、形、大きさを柔軟に変化させる。こうした柔軟なオルガネラの機能発現や動的変動が、環境と一体化して生きている植物の高次機能を支えている。私たちは、分子から植物個体まで幅広い
ベルから、植物の高次機能を支えているオルガネラの形成機構や機能発現がどのように制御されているのか理解したいと考えている。

Members

准教授
真野 昌二
NIBB リサーチフェロー
金井 雅武
特別訪問研究員
神垣 あかね
技術支援員
曳野 和美
永田 恭子
事務支援員
上田 千弦 (ABiS)淺井 さな恵 (ABiS)

発芽後のシロイヌナズナ子葉の電子顕微鏡写真。挿入図は GFP で可視化されたオイルボディ膜 ( 左 ) とペ
ルオキシソーム ( 右 ) 。Mt; ミトコンドリア、Ob; オイルボディ、P； ペルオキシソーム、V; 液胞。

28

オルガネラ制御研究室
植物におけるペルオキシソーム機能発現と形成機構

http://www.nibb.ac.jp/plantorganelles/いる( 文献 3)。

ペルオキシソームは、植物や動物、酵母など真核細胞に存在するオルガネラで、植物では脂肪酸代謝や光呼吸、ジャス
モン酸の生合成、活性酸素種の除去など様々な機能を担っている。ペルオキシソームの機能が低下すると、種子の発芽不
全、植物体の矮性化、配偶子認識異常など、植物の生育に影響を及ぼすことから、ペルオキシソームが、植物の一生を通じて重要な役割を果たしていることが明らかとなっているも図 2. シロイヌナズナの脂質合成の変
異体
種子中の脂質とタンパク質の組成が変わると種子の密度も変化する。この性質を利用して、ランダムに変異処理したシロイヌナズナ種子集団をパーコー
ルの密度勾配遠心にかけ、野生型 ( 左 )と異なる密度に集まる種子を単離した( 右 )。

のの、その分子機構は解明されていない。ペルオキシソームが機能を発揮するには、他のオルガネラや細胞骨格との相互作用、ペルオキシソーム内でのタンパク質分解およびペルオ

植物オルガネラ画像データベースの構築( 図 1、文献 2, 4,

植 物 オ ル ガ ネ ラ 研 究 の 基 盤 整 備 と し て、The Plant

6, 7)。私たちは、ペルオキシソームの機能と形成に関わる

Organelles Database 3 (PODB3) を、 構 築 し て い る。

分子の同定と、それらの制御機構について研究している。

PODB3 には、全国の植物研究者から提供された植物オル

キシソーム自身の分解機構が必要である

ガネラの静止画や動画、電子顕微鏡写真、実験プロトコールが収集されている。さらに、一般の方向けのサイト「植物オルガネラワールド」も公開している。

図 1. シロイヌナズナのペルオキシソーム変異体
GFP によってペルオキシソームが可視化された形質転換シロイヌナズナ(GFP-PTS1) を親株として、GFP の蛍光パターンが異なる apem (aberrant
peroxisome morphology) 変異体を単離した。apem1 はペルオキシソームが長くなり、apem3 は巨大化する。apem4、apem9、apem10 はペルオキシソー
ムへのタンパク質輸送が異常となる。apem9 は植物特異的な因子であることが明らかとなった。

種子における貯蔵物質の集積機構
種子は、多量の脂質やタンパク質、糖質を蓄積する。このうち、脂質は小胞体由来のオルガネラであるオイルボディに、タンパク質は液胞由来のオルガネラであるプロテインボディに蓄積する。植物は、この貯蔵物質を発芽や、発芽直後の光合成能を獲得するまでの生長のエネルギーとして利用する。
この貯蔵物質の合成と蓄積機構、オイルボディの形成機構の解明に取り組んでいる( 図 2、文献 1, 5)。

植物用 Gateway vector の開発
Gateway 技術を利用した植物研究に有用な Destination
vector を開発し、国内外の植物研究者に利用してもらって

参考文献
1. Kanai, M., Mano, S., and Nishimura, M. (2017). An efficientmethod for the isolation of highly purified RNA from seeds for use
in quantitative transcriptome analysis. J. Vis. Exp. (119), e55008.
2. Cui, S., Hayashi, Y., Otomo, M., Mano, S., Oikawa, K., Hayashi,M., and Nishimura, M. (2016). Sucrose production mediated bylipid metabolism suppresses physical interaction of peroxisomes
and oil bodies during germination of Arabidopsis thaliana. J. Biol.
Chem. 291, 19734-19745.
3. Kamigaki, A., Nito, K., Hikino, K., Goto-Yamada, S., Nishimura,M., Nakagawa, T., and Mano, S. (2016). Gateway vectors for
simultaneous detection of multiple protein−protein interactions
in plant cells using bimolecular fluorescence complementation.
PLOS ONE 11, e0160717.
4. Kimori, Y., Hikino, K., Nishimura, M., and Mano, S. (2016).
Quantifying morphological features of actin cytoskeletal flaments
in plant cells based on mathematical morphology. J. Theor. Biol.
389, 123-131.
5. Kanai, M., Mano, S., Kondo, M., Hayashi, M., and Nishimura, M.
(2016). Extension of oil biosynthesis during the mid-phase of seeddevelopment enhances oil content in Arabidopsis seeds. Plant
Biotechnol. J. 14. 1241-1250.
6. Oikawa, K., Matsunaga, S., Mano, S., Kondo, M., Yamada, K.,
Hayashi, M., Kagawa, T., Kadota, A., Sakamoto, W., Higashi,S., Watanabe, M., Mitsui, T., Shigemasa, A., Iino, T., Hosokawa,Y., and Nishimura, M. (2015). Physical interaction between
peroxisomes and chloroplasts elucidated by in situ laser analysis.
Nature Plants 1, 15035.
7. Goto-Yamada, S., Mano, S., Nakamori, C., Kondo, M., Yamawaki,R., Kato, A., and Nishimura, M. (2014). Chaperone and proteasefunctions of LON protease 2 modulate the peroxisomal transitionand degradation with autophagy. Plant Cell Physiol. 55, 482-496.

准教授
真野 昌二

29

形態形成メカニズムを理解する
動物はひとつの受精卵から細胞分裂を繰り返して細胞の数を増やし、それぞれの細胞の性質を変えながら、生物として固有の形づくり ( 形態形成 ) を行う。その過程には細胞同士のコミュニケーション、すなわち細胞間相互作用が重要であることが知られている。細胞分化、細胞運動を制御する細胞間相互作用によって細胞や組織は形や機能を変え、ダイナミックに運動することでさまざまな器官を形成する。同時に、細胞・組織の形態変化・運動によって胚内には様々な力が発生する。私たちはこの過程を発生ダイナミクス（動力学）として理解し、動物種間で比較すること
によって、形態形成メカニズムの本質に迫りたいと考えている。
Members

教授
上野 直人
准教授
木下 典行
助教
高橋 弘樹
鈴木 誠
技術課技術職員
高木 知世
NIBB リサーチフェロー
酒井 祐輔
博士研究員
橋本 寛
（Princeton U.）
Raj Rajeshwar Malinda
総合研究大学院大学
大学院生
冨永 斉
技術支援員
山本 隆正
村上 美智代安江 奈緒子
事務支援員
三宅 智子
柘植 豊子（ABiS）

アフリカツメガエルの形態形成と、その基盤となる細胞運動やシグナル伝達

30

形態形成研究部門

http://www.nibb.ac.jp/morphgen/

生きものの形作りに共通する分子基盤
動物の複雑な「かたち」はどのようにできるのか、その仕組みを分子や細胞レベルで解き明かすのが私たちの目標です。研究の進歩によって、一見多様に見える生物もそれらをかたちづくる基本の仕組み自体には大きな違いはなく、良く似た遺伝子を少しだけ使い分け、使う時期や場所を変えるこ

図 2. 移動する組織におけるカルシウム動態
先端細胞の多くで一過的な細胞内カルシウムの上昇が観察される（上方が先端、右図の明るい部分がカルシウ
ム）。

とによって、多様なかたちを作りだしています。私たちは様々な動物を研究に用いて、形づくりを支えるしくみを遺伝子や力学応答シグナル経路の探索

タンパク質ばかりでなく、物理的な力も考慮して探ろうとし

最近、生物現象の理解には物理的な力の存在が無視できなています。

いことがわかってきました。私たちは、胚や細胞、組織に力を負荷することによって、その後細胞内タンパク質に起こる

脊索や神経管形成のメカニズムを探る

リン酸化などの化学修飾を、質量分析を用いて網羅的、定量

脊索という組織は昆虫には見られず、ヒトを含めた脊索動的に解析することで、細胞が力を感じる仕組みやそのシグナ物にだけ見られる特徴的な構造です ( 図１)。私たちは脊索

ル伝達経路について理解したいと思っています。

ができる過程で進化上どのような変化が起こったのかを研究するために、脊索を持たない半索動物のギボシムシ、脊索をサンゴ幼生の光応答持つ最も原始的なナメクジウオ、尾索動物のホヤ、脊椎動物

サンゴは褐虫藻と共生を営む生物のひとつで、共生研究ののメダカなど進化的位置の異なるさまざまな生物における遺対象として興味深いだけでなく、毎年 5-6 月の大潮（満月）伝子調節ネットワークの比較を行っています。一方、神経管の晩に一斉放卵するというユニークな生態をもっています。

( 図１) は脊椎動物の発生初期に見られる脳神経系の形成に

私たちはこうした不思議な現象の謎を解くために、サンゴの必須の器官ですが、魚類、両生類、羊膜類でそのできかたが幼生が光にどのように応答するのか、行動にも着目してにつ少しずつ異なります。しいて研究しています。

かし、その形成過程では神経管を構成する細胞が大きく形を変えたり、移動したりするという共通の特 徴を 持っ ています。
私たちは、この神経管形
成における細胞のダイナ
ミクスを力学制御の観点
図１. アフリカツメガエルの神経管と脊索
神経管は胚の背側 ( 写真上部 ) に折りたた
まれるように形成される。神経管下部に位置する円柱状の構造が脊索。

を含めて理解しようとしています。

細胞内カルシウム動態と細胞運動・変形形ができる仕組みを理解するためには、個体を構成する個々の細胞の振る舞いを理解することが重要です。私たちは、細胞内カルシウムの役割に着目し、ライブイメージング観察を行なうことによって、原腸形成と呼ばれる形作りに必須の細胞運動、神経管をつくる細胞の立方体からくさび型への変形

参考文献
1. Hayashi, K. Yamamoto, T.S. and Ueno, N. (2018) Intracellular
calcium signal at the leading edge regulates mesodermal sheet
migration during Xenopus gastrulation. Sci. Rep. 8, 2433.
2. Suzuki, M., Sato, M., Koyama, H., Hara, Y., Hayashi, K., Yasue,N., Imamura, H., Fujimori, T., Nagai, T., Cambell, R.E., and Ueno,
N. (2017). Distinct intracellular Ca2+ dynamics regulate apicalconstriction and differentially contribute to neural tube closure.
Development 144, 1307-1316.
3. Negishi, T., Miyazaki, N., Murata, K., Yasuo, H. and Ueno, N.
(2016). Physical association between a novel plasma-membrane
structure and centrosome orients cell division. eLife e16550.
4. Kai, M., Ueno, N., and Kinoshita, N. (2015). Phosphorylationdependent ubiquitination of paraxial protocadherin (PAPC)
controls gastrulation cell movements. PLoS One 10, e0115111.
5. Hara, Y., Nagayama, K., Yamamoto, T.S., Matsumoto, T., Suzuki,M., and Ueno, N. (2013). Directional migration of leading-edge
mesoderm generates physical forces: Implication in Xenopus
notochord formation during gastrulation. Dev. Biol. 382, 482-495.
6. Morita, H., Kajiura-Kobayashi, H., Takagi, C., Yamamoto, T.S.,
Nonaka, S. and Ueno, N. (2012). Cell movements of the deep
layer of non-neural ectoderm underlie complete neural tube
closure in Xenopus. Development 139, 1417-1426.

（頂端収縮）に細胞内のカルシウム上昇が重要であることを明らかにしました（図 2）。

教授
上野 直人

准教授
木下 典行

助教
高橋 弘樹

助教
鈴木 誠

31

分節とシグナルから発生のしくみを理解する
多細胞生物の発生が魅力的である理由の一つは、たった 1 個の受精卵が刻々と変化することによって高度に複雑化した組織や個体が形成されるダイナミズムにある。
そこでは時間的にも空間的にもよく制御されかつ柔軟性をも兼ね備えた一連の現象が秩序立って刻々と進行する。このような見事な制御はどのようにしてなされるのであろうか。私たちは体節と咽頭弓という発生の過程で一過的に作られる繰り返し構造（分節構造）に焦点を当て、厳密な時間的コントロールのもとで空間的な繰り返し構造が作られていくしくみを解析すると同時に、発生や細胞分化のコントロー
ルする分泌シグナルの時空間的な挙動制御にも焦点を当て、動物の発生のしくみの本質を理解しようと考えている。

Members

教授
高田 慎治
助教
矢部 泰二郎
三井 優輔
技術課技術職員
内海 秀子
博士研究員
高田 律子
研究員
篠塚 琢磨
総合研究大学院大学
大学院生
畠山 宙大
TRAN Thi Hong Nguyen
技術支援員
高代 加代子伊藤 由紀子
事務支援員
野畑 竜子

32

分子発生学研究部門

http://www.nibb.ac.jp/cib2/

Wnt タンパク質の分泌・濃度勾配形成機構

態の反復性を生み出しているわけである。このような「時間動物の発生過程の様々な局面において、分泌性のシグナル

的周期性から形態的反復性への変換」は脊椎動物の体節形成

タンパク質は重要な役割を演じている。このようなタンパを特徴づける大きなポイントとなっており、その変換を生み

ク質は産生細胞自身および周囲の細胞に対して働きかける

出す分子メカニズムは興味が持たれる。

が、その分泌距離や濃度に応じて作用を受ける細胞の数や反応の種類が変わってくる。したがって、
シグナルタンパク質が細胞外へどのように分泌され、どのようにその拡散が制御されるのかという
図 1. Wnt タンパク質の細胞外への分泌アフリカツメガエル胚で発現させた Wnt3a タンパク質 ( 赤いシグナル ) の免疫染色像を示す。分泌された Wnt タンパク質は細胞外タンパク質と相互作用をすること
により濃度勾配を形成しながら拡散していくものと考えられている。

問題は、動物の形態形成機構を理解する上で不可欠なものである。我々はその解明に向け、分泌性のシグナルタンパク質の図 2 ゼブラフィッシュの体節
体節 (S) は尾部側 ( 図の右側 ) にある未分節中胚葉 (PSM) が随時くびれ切れる
ことにより形成される。A,P は各々頭部側、尾部側を表す。

一つである Wnt に着目し、その分泌と細胞外での拡散制御

私たちは、体節形成の分子メカニズムの解明を目指し、ゼの分子機構を研究している（図１）。

ブラフィッシュという小型の熱帯魚とマウスをモデル系にしこれまでの我々の研究から、細胞外に分泌された Wnt は脂て研究を進めている。すでに私たちの手によって体節形成に肪酸により修飾されていることが明らかになった。このこと

必要なさまざまな遺伝子が同定され、時間的周期性を形態的は分泌された Wnt は疎水性である脂肪酸をタンパク質の表

反復性へと変換するしくみの全容が明らかになりつつある。

面から隠すような構造を取る必要があることを示唆している。したがって、脂肪酸を付加された Wnt がどのような高次構造を取るのか、またその構造が Wnt の拡散にどのような影響を与えるのかといった問題は Wnt の拡散制御を理解する上での重要な問題であり、その解明を目指した研究を進めている。さらに、細胞外に分泌された Wnt は細胞外基質との相互作用することが知られており、細胞外基質が Wntの拡散の制御に与える影響についても研究を進めている。

脊椎動物に見られる反復構造の形成機構
動物のからだには、さまざまな繰り返し構造が認められる。
例えば、脊椎は一つ一つの椎骨が連なりあってできている。
このような反復性は、もとをたどれば発生初期に一過的に形成される体節の反復性に由来する ( 図２)。
脊椎動物の各体節は、発生の進行に従い頭部側から尾部側に向けて順次作られるが、その際、体節は胚の後端に存在す
る未分節中胚葉から一定の時間間隔のもと、逐次くびれ切れ

参考文献
1. Mii, Y., Yamamoto, T., Takada, R., Mizumoto, S., Matsuyama,M., Yamada, S., *Takada, S., & *Taira, M. (*Co-corresponding
authors) (2017) Roles of two types of heparan sulphate clusters in
Wnt8 distribution and signalling in Xenopus. Nature Commun. 8,
1973.
2. Yabe, T., Hoshijima, K., Yamamoto, T., & Takada, S. (2016).
Mesp quadruple zebrafish mutant reveals different roles of mesp
genes in somite segmentation between mouse and zebrafish
Development 143, 2842-2852.
3. Chen, Q., Takada, R., Noda, C., Kobayashi, S., & Takada, S. (2016)
Different populations of Wnt-containing vesicles are individually
released from polarized epithelial cells. Sci. Rep. 6, 35562
4. Chen, Q., Takada, R., & Takada, S. (2012). Loss of Porcupine
impairs convergent extension during gastrulation and Wnt5
trafficking in zebrafish. J. Cell Sci. 125, 2224-2234.
5. Takada, R., Satomi, Y., Kurata, T., Ueno, N., Norioka, S., Kondoh,H., Takao, T., and Takada, S. (2006). Monounsaturated fatty acidmodification of Wnt proteins: Its role in Wnt secretion. Dev. Cell
11, 791-801.

ることにより形成される。すなわち、未分節中胚葉において一定の時間間隔のもと繰り返し起きる変化が、体節という形

教授
高田 慎治

助教
矢部 泰二郎

助教
三井 優輔

33

細胞の挙動を調べてほ乳類胚を考える
ほ乳類の受精卵は対称な形をしているが、細胞分裂を繰り返し発生が進むと明確な軸をもった胚の形ができあがり、様々に分化した細胞が秩序だって配置される。ほ
乳類の胚発生は卵管・子宮内で進むのが大きな特徴であるが、この胚発生を支える環境としての卵管および子宮と胚との相互作用も重要である。個々の細胞の振る舞
いや胚の細胞の中の変化をじっくり観察しながら、組織間、細胞間のコミュニケー
ションを通して作られる細胞の集団としての胚の形作りを理解したい。マウス初期胚を主な研究対象とし、胚の中における個々の細胞、遺伝子発現、物理的性質、タンパク質の挙動の解析を通して、ほ乳類における胚発生を考察する。軸形成、細胞分化、形態形成の基盤となる機構を明らかにすることを目標に据え、マウスの遺伝
子操作、発生工学的技術、分子生物学的手法、顕微鏡技術、更に数理モデリングなどを応用し、発生生物学の基礎的な問題を解決したいと考えている。ゆるやかに情報の具現化を進めるほ乳類初期胚を考えることで、生き物の持つ高い能力の理解に近づきたい。

Members

教授
藤森 俊彦
助教

マウス受精卵と12 日目胚
対称な形の受精卵から、前後、背腹、左右といった軸をもつ体が作られる。
この形はどのようにしてきめられるのだろうか。

小山 宏史
野々村 恵子技術課技術職員
岡 早苗
NIBB リサーチフェロー
新田 昌輝
研究員
岸 香苗
Timothy Day
亀水 千鶴
総合研究大学院大学
大学院生
伊藤 智昭
宇佐美 文子
技術支援員
加藤 あづさ
樋口 陽子
蟹江 朱美
中川 真美

子宮の中のマウス 6 日目胚
小さな胚の領域（右）だけでなく、子宮の様子も発生に応じて大きく変化する。

34

初期発生研究部門

http://www.nibb.ac.jp/embryo/

細胞分化と胚軸形成織の形態を作り出していく。胚発生においては細胞の機械的受精卵から着床前までの胚の全ての細胞の系譜を染色体をな性質は時空間的に変化していくが、その全容はほとんどわ

EGFP で標識した胚の連続観察、細胞の追跡によって解析

かっていない。胚発生時の細胞や組織の動きの顕微鏡画像をした結果、胚盤胞における胚−非胚軸は細胞系譜に依存せず用いた定量的な画像解析、および、それに基づいた統計数理に決まることが示唆された。分化に重要な遺伝子発現を蛍光的な力の推定等によって細胞の機械的な性質の変化を明らか

タンパク質によって可視化したマウスを作製し、その胚の連にしたいと考えている。また、これらの解析結果や力の工学

続観察を進め個々の細胞での発現の動的挙動を解析した。分

的な計測結果をもとに数理モデリングを行い、胚や組織の形

化形質や時期によって、細胞の運命の決まり方が異なること態が実現される仕組みを研究している。マウスの初期胚や卵が明らかになった。分化形質を決める為には細胞間の相互作

管上皮のヒダに着目して研究を進めており、これらの多様な用が重要である形態を実現する機械的な機構や、その際の遺伝子産物の役割

ため、モノクローを理解することを目指す。

ナル抗体作製に

メカノセンサー分子から紐解く組織の形作り

より着床前後の時期に発現する

機械的な力と形態形成の関係については、機械的な力の検細胞間相互作用出のために細胞に備わった装置 ( メカノセンサータンパク
図 . 栄養外胚葉の形成に必須な Cdx2 遺伝子の発現質 ) の側面からも研究を進めている。胚の中に生じる機械的を新たに同定し、 の連続観察な力には様々な種類や大きさがあり、細胞はこれらを区別しそれらの発生における発現や機能解析を目指している。また、て応答していると考えられるが、メカノセンサー分子の同定

どのようにして胚軸に関する情報が胚の中に形成されるか、を含めて理解はまだ部分的である。ほ乳類の細胞では近年、そのトリガーは何かをライブイメージング、固定胚を用いた細胞膜の伸展により開口する機械感受性チャネル Piezo が解析などから明らかにしたい。

見つかった。このメカノセンサータンパク質が組織の形態形に関わる分子群

成、特に脈管系の形作りにどのように関わっているかを、検卵管の極性形成と、子宮と胚の相互作用

出される機械刺激の種類や制御される細胞の振る舞いを中心

ほ乳類発生は母親の卵管と子宮において進み、それらとのに調べている。これにより細胞が場の機械的な力の情報を、相互作用は発生において必須であり、胚を支える環境として組織の形作りにどのように利用しているのかを明らかにしたの卵管・子宮の形成や機能の解析を進めている。卵管・子宮い。

は一様な管ではなく、それぞれの領域や胚の発生段階に応じてその果たす役割が異なる。卵巣から放出された卵は卵管の中で受精し初期の胚発生が進む。卵管の内腔面の上皮細胞は管の長軸に沿った明確な細胞極性を有しており、卵巣の上流部では多繊毛の動きにより子宮側へ胚は輸送される。組織の極性に沿ってそれぞれの卵管上皮細胞がどのように極性を形成・維持するかはまだ未解明であり、この点を解明すべく研究を展開中である。更に胚が着床する場所が子宮の中でどのように決まるか、胚との同調はどのように取られていて、子宮との相互作用が胚発生をどう支えているかなどは今後の課題である。

形態形成を実現する機械的な力発生において、胚や各組織は多様な形態を示す。遺伝子産物
は細胞の機械的（力学的）な性質を制御することで、胚や組

教授
藤森 俊彦

助教
小山 宏史

参考文献
1. Koyama, H., Shi, D, Suzuki, M., Ueno, N., Uemura, T., Fujimori,T. (2016). Mechanical Regulation of Three-Dimensional Epithelial
Fold Pattern Formation in the Mouse Oviduct. Biophys J. 111:650665.
2. Toyooka, Y., Oka, S., and Fujimori, T. (2016). Early preimplantation
cells expressing Cdx2 exhibit plasticity of specification to TE andICM lineages through positional changes. Dev Biol. 411:50-60.
3. Shi, D., Komatsu, K., Hirao, M., Toyooka, Y., Koyama, H., Tissir,F., Goffinet, AM., Uemura, T., and Fujimori, T. (2014). Celsr1 isrequired for the generation of polarity at multiple levels of themouse oviduct. Development 141, 4558-68.
4. Abe, T., Kiyonari, H., Shioi, G., Inoue, K., Nakao, K., Aizawa, S.,
and Fujimori, T. (2011). Establishment of conditional reportermouse lines at ROSA26 locus for live cell imaging. Genesis, 49(7),579-90.
5. Kurotaki, Y., Hatta, K., Nakao, K., Nabeshima, Y., and Fujimori,T. (2007). Blastocyst axis is specified independently of early celllineage but aligns with the ZP shape. Science 316, 719-723.

助教
野々村 恵子35

世代をつなぐ精子幹細胞の謎
われわれほ乳類を含む多くの動物では、長期間にわたって多数の精子を生み出し、確実に子孫を残す。一方、一つ一つの精子は、遺伝情報を正しく複製して次世代に伝える。この、一見相反する、しかし生命にとって本質的に重要な、高い生産性と正確性はいかに実現されているのか ? 生殖細胞研究部門では、マウス精子幹細胞の実体と挙動を解明して、この謎に挑戦する。
Members

教授
吉田 松生
助教
北舘 祐
中川 俊徳
技術課技術職員
水口 洋子
NIBB リサーチフェロー
池田 達郎
博士研究員
平 誠司
総合研究大学院大学
大学院生
日本学術振興会特別研究員
平野 高大
特別共同利用研究員
佐藤 俊之（名古屋大学）特別実習生
吉戸 香奈（名古屋大学）技術支援員
今 弥生
丸山 亜裕美事務支援員
久保木 悠子マウス精巣と精子形成のさまざまなイメージ。
( 左 ) 精細管の立体再構成像。緑色の未分化型精原細胞は、血管（赤色）の付近に偏っている。
（右上） 分化に向かった未分化型精原細胞の染色像（茶色）。
（右中 ) 精子幹細胞システムの機能的な階層性と可逆性の概念図。
（右下） 精細管の免疫染色像。異なる色に染まる様々な分化段階の細胞が入り混じっている。
図は文献 1、２、５より許諾を得て転載

36

生殖細胞研究部門

http://www.nibb.ac.jp/germcell/

精子幹細胞を探索する

幹細胞の周期的分化

精巣で作られる精子は次の世代に命を伝える。この根源的興味深いことに、な営みは、精子幹細胞が支えている。幹細胞は、自己複製と幹 細 胞 は、8.6

分化の絶妙なバランスをとり、精子が枯渇することも、未分

日ごとに同調し化細胞が溜ることもなく、一生にわたって精子を作り続ける。

て分化する。我々

では、精巣の中で、どの細胞が「幹細胞」で、どこで、どのは、レチノイン酸ように挙動（増殖、自己複製、分化、脱分化、死）しているの合成が周期的のであろうか ?

に起こることが1950 年代から 1970 年代にかけて、精子形成とその幹引き金となって、細胞について組織形態学的な基礎が確立された。現在われわ

この周期的分化

れは、ライブイメージングやパルス標識といった、当時は不が起こるという可能だった手法によって時間スケールを導入し、細胞の挙動モデルを提唱しを解析することが出来る。更に、数理モデリングの方法論を

図 1. 未分化型精原細胞の周期的な分化
分化した直後の細胞を青色で染色した。精細管の場ている（文献４）。 所によって分化のタイミングが異なる。

用いて精子幹細胞の正体とその動態を問い直している。その幹細胞システムの全体像を理解する

結果、教科書とは違う精子幹細胞の姿が見えてきた。

以上のような断片的な知識を総合して幹細胞システムの全幹細胞は異なる状態を行き来する

体像を理解することが目下の課題である。幹細胞たちは、こ従来、幹細胞は一つ一つバラバラの「As 細胞」だけだと考れからどんな素顔を見せてくれるだろうか ?

えられてきた。我々は、As 細胞とともに２つ以上の細胞がつながった「合胞体」も幹細胞として働くことを見出し、幹細胞はこれらの状態を行き来するモデルを提唱している（文献 3）。

分化に向かった細胞が逆戻り幹細胞は、分化に向かうと二度と自己複製しないと考えられてきた。我々は、ある分化段階までは自己複製する潜在能力を維持し、組織が障害を受けると高い頻度で幹細胞に戻る
ことを明らかにした ( 文献５、７)。

動き回る幹細胞と「開かれたニッチ」
幹細胞は、特定のニッチ領域に集まって自己複製シグナルを受ける例が多く知られている。しかし我々は、精巣はこのような特殊な場所を持たず、幹細胞は血管の近くに偏りつつも分化細胞の間に散らばっていること、さらに、この領域
で活発に動き回るダイナミックな存在であることを発見した( 文献２、５、６)。

「開かれたニッチ」で自己複製と分化を両立する
幹細胞は一般に、自己複製する細胞と分化する細胞を生む
非対称分裂を行うと考えられてきた。我々は、精子幹細胞一つ一つはバラバラの運命を辿るが集団としては自己複製と分化のバランスを完璧にとっていることを発見した。さらに、同じように分化シグナルに晒されるにも拘わらず、分化する細胞と未分化にとどまる細胞を生じる分子メカニズムを発見した ( 文献１、２、３)。

教授
吉田 松生

助教
北舘 祐

参考文献
1. Tokue, M., Ikami, K., Mizuno, S., Takagi, C., Miyagi, A., Takada, R.,
Noda, C., Kitadate, Y., Hara, K., Mizuguchi, H., Sato, T., Taketo, M.
M., Sugiyama, F., Ogawa, T., Kobayashi, S., Ueno, N., Takahashi,,S., Takada, S., and Yoshida, S. (2017). SHISA6 confers resistanceto differentiation-promoting Wnt/beta-catenin signaling in mouse
spermatogenic stem cells. Stem Cell Reports 8, 561-575.
2. Ikami, K., Tokue, M., Sugimoto, R., Noda, C., Kobayashi, S.,
Hara, K., and Yoshida, S. (2015). Hierarchical differentiationcompetence in response to retinoic acid ensures stem cellmaintenance during mouse spermatogenesis. Development 142,
1582-1592.
3. Hara, K., Nakagawa, T., Enomoto, H., Suzuki, M., Yamamoto, M.,
Simons, B.D., and Yoshida, S. (2014). Mouse spermatogenic stem
cells continually interconvert between equipotent singly isolated
and syncytial states. Cell Stem Cell 14, 658-672.
4. Sugimoto, R., Nabeshima, Y., and Yoshida, S. (2012). Retinoic
acid metabolism links the periodical differentiation of germ cellswith the cycle of Sertoli cells in mouse seminiferous epithelium.
Mech Dev 128, 610-624.
5. Nakagawa, T., Sharma, M., Nabeshima, Y., Braun, R.E., andYoshida, S. (2010). Functional hierarchy and reversibility within
the murine spermatogenic stem cell compartment. Science 328,
62-67.
6. Yoshida, S., Sukeno, M., and Nabeshima, Y. (2007). A
vasculature-associated niche for undifferentiated spermatogonia
in the mouse testis. Science 317, 1722-1726.
7. Nakagawa, T., Nabeshima, Y., and Yoshida, S. (2007). Functional
identification of the actual and potential stem cell compartments inmouse spermatogenesis. Dev Cell 12, 195-206.

助教
中川 俊徳

37

中枢神経系の発生・分化から成体の脳機能の制御機構まで統合的に脳は、外界の様々な情報を眼や耳などの感覚器官を使って取り入れ、認識、統合、記憶するとともに、必要な行動をとるように指令する働きをしている。また、脳は、
体液中の塩分濃度や血糖値、ホルモン濃度などから常に体の状態をモニターしており、その情報に応じて水分や塩分等の欲求、吸収／排泄や血圧などの制御を行っている。これらの脳の機能は、個体発生の過程で、神経回路が正しく形成されることで初めて可能となる。

Members教授
野田 昌晴

統合神経生物学研究部門では、主にマウスをモデル動物として、脳のできるしくみ

准教授

として、視覚系の形成機構を、成体の脳機能として、体液の恒常性を保つ機構や血新谷 隆史

圧の調節機構を、また記憶や学習の成立や保持における神経機構を、分子、細胞から回路、システムのレベルまで、統合的に明らかにする研究を行っている。

助教
作田 拓
檜山 武史

脱水状態において体液のNa+レベルが上昇すると、
マウスは水分摂取を行う
一方で塩分摂取は避ける

体液Na+レベルの感知と塩分摂取行動制御の中枢である脳弓下器官からの神経連絡技術課技術職員
竹内 靖
NIBB リサーチフェロー
松田 隆志
博士研究員
藤川 顕寛
鈴木 亮子
野村 憲吾
外国人研究員林 家豪Na+

特別協力研究員
于洋
総合研究大学院大学
大学院生
丹賀 直美
技術支援員
中西 規恵
和田 琴恵

体液Na+レベルを感知するセンサー分子、
Naxチャンネル

脳弓下器官では
Nax陽性のグリア細胞(青)の突起が神経細胞をとり巻いているグリア細胞の突起(青)にNaxの存在を示すシグナルが見られる

分子から行動にわたる統合的研究

38

小西 深恵
磯島 佳子
事務支援員
小玉 明子

統合神経生物学研究部門
体液恒常性を維持するため、ヒトを含む哺乳動物の脳には、体液の Na+ レベルや浸透圧の変化をモニターしているセン
サー分子が存在している。我々は、脳弓下器官、終板脈管器
官などに分布する特殊なグリア細胞に発現する Nax チャン
ネルを見出し、これが体液中の Na+ 濃度の上昇を検知するセンサーであり、塩分摂取や飲水行動の制御を担っていることを明らかにしてきた。
最近、塩分 / 水分の摂取行動制御の神経路を解明し、両者が体液状態に応じて制御される仕組みを明らかにした ( 図1)。現在、体液恒常性維持のための脳内機構の全容の解明を目指して、新規の Na+ 濃度センサーや浸透圧センサーの探索、並びに体液 Na+ 濃度と血圧調節の関係を司る脳神経機構を明らかにする研究を展開している。
[ 脱水状態 ]
SFO
GABA

GABA

GABA
Nax
Glia

塩

水
脳室

GABA
Nax
Glia

vBNST

口渇感

塩欲求

塩欲求

OVLT

飲水

塩摂取

塩摂取

vBNST

図 1. 塩分 / 水分の摂取行動制御の脳内機構
脱水状態や塩欠乏状態では SFO のアンジオテンシン II（AngII）濃度が上昇する。
脱水状態では、口渇感を担う水ニューロンが活性化する一方、塩欲求を担う塩ニューロンは Nax からのシグナルを受けた GABA ニューロンにより抑制される。塩欠乏状態では、塩ニューロンが活性化し、水ニューロンは、コレシスト
キニン (CCK) によって活性化された GABA ニューロンにより抑制される。

受容体型プロテインチロシンホスファターゼの役割

タンパク質のチロシンリン酸化を介したシグナル伝達は、生命活動の様々な局面で働いているが、脱リン酸化を担うプ
ロテインチロシンホスファターゼ (PTP) に関しては、その調節機構、並びに脳神経機能や疾病における役割の重要性が十分に理解されているとは言えない。我々は、8 つのサブファ
ミリーに分類される受容体型 PTP (RPTP) の中の、R3 とR5 の両サブファミリーを中心に研究している。最近、R3
サブファミリーに属する PTPRJ がインスリン受容体やレプチン受容体を基質にしており、血糖値や肥満の調節に関与していることを明らかにした。
R5 サブファミリーに属する PTPRZ はプロテオグリカンに属する分子であり、ごく最近、細胞外ドメインに付加しているコンドロイチン硫酸 (CS) 鎖が本受容体の活性調節に重要な働きをしていることがわかった。プレイオトロフィン(PTN) などのリガンド分子が結合すると、PTPRZ の CS
鎖間の反発が消失し、受容体の 2 量体化が誘導される。そ

准教授
新谷 隆史

NAZ2329

酵素活性中心

100
80
60

溶媒対照
テモゾロミド40

NAZ2329
テモゾロミド+NAZ2329

20
0

0

10

20

投与期間（日）3040

脳神経系の形成を制御する分子機構

脳室

OVLT

教授
野田 昌晴

B

塩

水

Na+

A

図 2. PTPRZ 阻害化合物と腫瘍抑制効果
A, 第二世代の阻害剤 NAZ2329 と PTPRZ の結合構造。B, C6 グリオブラス
トーマ細胞の皮下移植モデルに対する効果。NAZ2329 は、グリオブラストー
マの標準治療で用いられるテモゾロミドとの併用で強い抗腫瘍活性を示す。

[ 塩欠乏状態 ]SFO
CCK Ang II

Ang II Na+の結果、細胞内のホスファターゼ活性は不活化すると考えられる。PTPRZ は、多発性硬化症などの脱髄疾患や悪性脳腫瘍であるグリオブラストーマの創薬標的であることがわかり、製薬企業と共同で低分子阻害化合物を探索した。得られた化合物について、グリオブラストーマ細胞のヌードマウス
移植腫瘍モデルを用いて、その有効性を実証した（図 2）。
腫瘍の大きさが基準値に達していないマウス（％）

恒常性維持のための脳内機構

http://niwww3.nibb.ac.jp/

助教
作田 拓

脳神経系の神経結合の様式の１つに領域特異的投射(topographic projection) が あ る。 我 々 は こ れ ま で、 視神経の視蓋（中脳脊側部）への領域特異的投射の系を用いて、その基盤となる発生期における網膜内の領域特異化(patterning) と投射の分子機構の全容を明らかにしてきた。
引続き、RPTP の関与する成長円錐内の情報伝達機構の研究を行なっている。
参考文献
1. Fujikawa, A., Sugawara, H., Tanaka, T., Matsumoto, M.,
Kuboyama, K., Suzuki, R., Tanga, N., Ogata, A., Masumura, M.,
and Noda, M. (2017). Targeting PTPRZ inhibits stem cell-like
properties and tumorigenicity in glioblastoma cells. Sci. Rep., 7,5609.
2. Shintani, T., Higashi, S., Suzuki, R., Takeuchi, Y., Ikaga, R.,
Yamazaki, T., Kobayashi, K., and Noda, M. (2017). PTPRJ inhibits
leptin signaling, and induction of PTPRJ in the hypothalamus is a
cause of the development of leptin resistance. Sci. Rep., 7, 11627.
3. Matsuda, T., Hiyama, T.Y., Niimura, F., Matsusaka, T., Fukamizu,A., Kobayashi, K., Kobayashi, K., and Noda, M. (2017). Distinct
neural mechanisms for the control of thirst and salt appetite in the
subfornical organ. Nat. Neurosci. 20, 230-241.
4. Almuriekhi, M., Shintani, T., Fahiminiya, S., Fujikawa, A.,
Kuboyama, K., Takeuchi, Y., Nawaz, Z., Nadaf, J., Kamel, H.,
Kitam, A.K., Samiha, Z., Mahmoud, L., Ben-Omran, T., Majewski,J., and Noda, M. (2015). Cell Rep. 10, 1585-1598.
5. Hiyama, T.Y., Yoshida, M., Matsumoto, M., Suzuki, R., Matsuda,T., Watanabe, E., and Noda, M. (2013). Endothelin-3 expression
in the subfornical organ enhances the sensitivity of Nax, the brain
sodium-level sensor, to suppress salt intake. Cell Metab. 17, 507519.
6. Hiyama, T.Y., Matsuda, S., Fujikawa, A., Matsumoto, M.,
Watanabe, E., Kajiwara, H., Niimura, F., and Noda, M. (2010).
Autoimmunity to the sodium-level sensor in the brain causes
essential hypernatremia. Neuron 66, 508-522.

助教
檜山 武史

39

小型魚類を用いて、運動・行動を司どる
神経基盤を解明する
動物の行動は生命の示す最も重要な機能の１つである。行動を作り出す際の中枢神経系神経回路の作動様式を単一細胞レベルの解像度で明らかにすることは、神経科学の大きな目標の１つである。本研究室では、比較的単純な神経回路を持ち、透明で回路全体を観察することが可能なゼブラフィッシュを用いて、この課題に挑んでいる。中枢神経系内に存在する様々なタイプの神経細胞をトランスジェニック手法
により特異的にラベルし、おのおののタイプの神経細胞の、神経回路内で果たす役
割を調べている。分子生物学、神経解剖学、電気生理学、イメージング、光遺伝学、
薬理遺伝学など、さまざまな方法論を組み合わせ、運動系神経回路の動作原理の解明を目指している。

Members

教授
東島 眞一
助教
木村 有希子
日本学術振興会特別研究員
鈴木 大地
総合研究大学院大学
大学院生
椙岡 拓己
川野 幸平
特別共同利用研究員
島崎 宇史（名古屋大学）植村 悠人（名古屋大学）
技術支援員
伊藤 浩子
寺澤 洋子
渡我部 育子
竹内 芳子

上段：転写因子、Chx10 を発現する神経細胞を GFP で可視化したトランスジェニックフィッシュ。
中段：GFP 発現細胞からのパッチクランプ記録。電極内溶液に赤色蛍光色素が含まれており、記録細胞は赤色蛍光を発する。
下段：GFP 発現細胞からのパッチクランプ記録。下のトレースが細胞の記録で、上のトレースは、運動ニュー
ロンの軸索からの記録。遊泳運動に伴って、運動ニューロン軸索はリズミックな活動を示す。GFP 発現細胞もそれと同期して発火している。

40

神経行動学研究部門

http://www.nibb.ac.jp/behavior/

ゼブラフィッシュ幼魚を用いた、脊髄・脳幹による運動の制御機構の解明
中枢神経系の特徴は、きわめて多くのタイプの神経細胞が秩序だって機能的な回路を作り上げていることである。回路の動作様式を理解するためには、神経細胞のタイプごとにその配線、および活動パターンを調べる必要がある。しかし、哺乳類を用いた研究では、単一神経細胞レベルの解像度で上記の課題を達成するのは難しい状況にある。神経系の全体像

図 2. Chx10 陽性ニューロンと運動ニューロンとの 2 細胞同時記録を観察することを阻む神経系のサイズ的な膨大さが研究の大きな障壁となっている。このような背景をふまえ、当研究室動が作り出される際の神経系の基本動作原理を解明すべく研成魚を用いた、高次の脳部位が関わる行動の神経基盤の解明究を進めている。

視索前野・視床下部は、性行動や情動行動などの本能行動

では、シンプルな脊椎ゼブラフィッシュを用いて、運動・行

シンプルであることに加え、ゼブラフィッシュの大きな利の中枢である。ところが、その重要さにもかかわらず、脳の点は、遺伝学が強力に使えること、および、幼魚の時期は体奥深くにあること、および、構造が複雑であることから、回がほとんど透明であることである。この利点を利用して、当路の配線の理解が他の脳部位に比べて遅れている。当研究室研究室では様々なタイプの神経細胞をそれぞれ特異的に蛍光では、ゼブラフィッシュ、および、メダカ成魚を用い、トラタンパク質により生きたままラベルするトランスジェニック

ンスジェニック手法を駆使して、視索前野・視床下部の神経系統を多数作製して研究を進めている。

回路の解剖学的、機能的解析を行っていく。

図 1. それぞれ異なったクラスの神経細胞で GFP を発現するトランスジェニッ
クフィッシュ

参考文献
1. Watakabe, I., Hashimoto, H., Kimura, Y., Yokoi, S., Naruse, K.,
and Higashijima, S. (2018). Highly efficient generation of knockin transgenic medaka by CRISPR/Cas9-mediated genome
engineering. Zoological Letters 4, 3.
2. Taniguchi, A., Kimura, Y., Mori, I., Nonaka, S., and Higashijima,
S. (2017). Axially-confined in vivo single-cell labeling by primed
conversion using blue and red lasers with conventional confocal
microscopes. Development, Growth & Differentiation 59, 741-748.
3. Kimura, Y., Hisano, Y., Kawahara, A., and Higashijima, S. (2014).
Efficient generation of knock-in transgenic zebrafish carrying
reporter/driver genes by CRISPR/Cas9-mediated genome
engineering. Scientific Reports 4, Article 6545.
4. Kimura, Y., Satou, C., Fujioka, S., Shoji, W., Umeda, K., Ishizuka,T., Yawo, H., and Higashijima, S. (2013). Hindbrain V2a neurons
in the excitation of spinal locomotor circuits during zebrafish
swimming. Current Biology 23, 843-849.
5. Satou, C., Kimura, Y., and Higashijima, S. (2012). Generation ofmultiple classes of V0 neurons in zebrafish spinal cord: progenitor
heterogeneity and temporal control of neuronal diversity. J.
Neuroscience 32, 1771-1783.
6. Satou, C., Kimura, Y., Kohashi, T., Horikawa, K., Takeda, H., Oda,
Y., and Higashijima, S. (2009). Functional role of a specializedclass of spinal commissural inhibitory neurons during fast escapesin zebrafish. J. Neuroscience 29, 6780-6793.

トランスジェニック手法により、特定のタイプの神経細胞を同定し、それら神経細胞の活動パターン、および結合パター
ンを、電気生理学、イメージング実験法を用いて解析している。また、光遺伝学手法や薬理遺伝学的手法により、特定のクラスの神経細胞の活動を人為的に変化させ、その行動に与える影響を調べることで、当該クラスの神経細胞の、運動系
神経回路に果たす役割を解析している。

教授
東島 眞一

助教
木村 有希子41

脳と心の行動生物学
動物は環境からの外部情報を、動物の内部情報と照合し、適切な行動を発現させることで環境との適応を図っている。この一連の情報処理ループの中心に、ハードウェ
アとしての脳とソフトウェアとしての心が位置している。
様々な感覚情報の中でも、ヒトを含めて多くの動物種では特に視覚が重要な働きをしている。こうした視覚の情報処理については幅広い分野において研究が行われているが、動物心理学は刺激から行動に至る過程全般を解析対象にし、認知や学習ア
ルゴリズムの一端を明らかにしてきた。しかしながら、脳や心の情報処理アルゴリ
ズムの核心部分は未解明のまま残されている。
当研究室では、心理物理学的な手法を用いて、脳と心の情報処理アルゴリズムの研究を進めている。コンピュータによって擬似的な視覚世界を動物の環境に構築することによって新たな動物心理学の展開を試みている。ソフトウェアである電子計算機モデルをフューチャーすることによって、動物の心の世界の理解が進むことを期待している。

Members

准教授
渡辺 英治
NIBB リサーチフェロー
西海 望

42

神経生理学研究室

http://www.nibb.ac.jp/neurophys/

メダカの視覚モデル』（予測説の一種）を提案した ( 左Ｅ及び文献６)。最

メダカは、視覚を高度に発達させた脊椎動物である。生殖近、本研究を深層学習機を使って発展させた。深層学習機に行動、逃避行動、摂取行動、集団行動、定位行動、縄張り行動、

予測符号化仮説を組み込み、自然な景色を学習させただけで学習行動など様々な局面で、視覚情報を利用している。当研

深層学習機が『蛇の回転錯視（北岡明佳博士考案）』の回転究室では、水槽周囲にバーチャルリアリティ環境を構築する

知覚の再現することを発見した（左Ｆ及び図１）。本研究は、ことにより、メダカの視覚特性を明らかにしてきている。

人工脳を創ることによって逆心理学を可能にしたものである

１）メダカのオープンフィールドテストの開発を通じて、視（文献１）。

覚情報による空間学習能力の存在を明らかにした ( 文献５)。

２）ヒトの視覚メカニズムを解くツールとして、様々な錯視

２）メダカはミジンコなどの動物プランクトンを餌として捕を作成し、様々なメディアを通して発表をしている（本研究獲するが（左Ａ）、その際、ランダムに動き回るミジンコの室のホームページを参照）。代表的な作品としては、渡辺錯運動パターンをハンティングに利用していることを明らかに視 2010（別冊ニュートン誌に掲載）、棚の影錯視（図２）

した ( 文献４)。その運動パターンの特徴は、速度成分の周などがある。

波数分布がピンクノイズで特徴付けられるものであった。

ヒトとメダカの視覚系の研究を同時に進め、その共通性と

３）メダカの運動パターンを鋳型にした六点で構成したバイ

違いを明らかにすることで、視覚系による認知機構の生物学

オロジカルモーション刺激にメダカが惹きつけられることを的進化についても理解が進むと考える。

明らかにした（左Ｂ）。メダカもヒトと同様高度に抽象化した視覚情報を認知できることが示唆された。
４）メダカの３ＤＣＧアニメーションモデル（左Ｃ）と相互作用できるようにシステムを使い ( 文献２)、メダカの色・形・動きの何れもが同種間認識の引き金になることを明らかにした。現在、システムを発展させたリアルタイムインターラク
ション実験を予定している。

図２. 棚の影錯視
右の棚は左の棚の天地反転版である。四つの棚及びその影は全く同一の図形であるにも関わらず、左の影よりも、右の影のほうが濃く見える。本誌を逆にして見れば、反対の棚の影のほうが濃くなる。第五回錯視コンテ
スト入賞作品。

ヒトの視覚
ヒトも、視覚系を高度に発達させた動物である。当研究室
では、メダカに加えてヒトの視覚系の心理物理学的な研究を進めている。ヒトについては、錯視を活用した心理物理学的なアプローチ、及び、数理モデル化を試みている。
１）ケバブ錯視と呼ぶ新規の錯視を発表した。これはフラッ
シュラグ効果（左Ｄ図と文献６）と呼ばれる錯視の近縁種であり、運動している物体の位置がいかに正確に脳内で予測されているかを示唆する錯視である。この錯視研究をベースにして、意識における視覚認知の包括的仮説である『デルタ図 1. 深層学習機で再現された錯
視の回転
背景にある「蛇の回転錯視（詳細は北岡明佳博士のホームページ参照）」に、深層学習機が予測した運動ベクトル（黄点が始点で、赤線が方向と大きさを示している）
を重ねて表示している。運動ベク
トルはヒトの知覚と同じ方向の回転運動を再現した。

参考文献
1. Watanabe, E., Kitaoka, A., Sakamoto, K., Yasugi, M. and Tanaka,
K. (2018). Illusory Motion Reproduced by Deep Neural Networks
Trained for Prediction. Frontiers in Psychology 9:345.
2. Nakayasu, T., Yasugi, M., Shiraishi, S., Uchida, S., and Watanabe,
E. (2017). Three-dimensional computer graphic animations forstudying social approach behaviour in medaka fish: Effects ofsystematic manipulation of morphological and motion cues. PLoS
ONE 12(4): e0175059.
3. Nakayasu, T., and Watanabe, E. (2014). Biological motion stimuli
are attractive to medaka fish. Animal Cognition, 17, 559-575.
4. Matsunaga, W., and Watanabe, E. (2012). Visual motion with pinknoise induces predation behaviour. Scientific Reports 2, 219.
5. Matsunaga, W., and, Watanabe, E. (2010). Habituation of medaka(Oryzias latipes) demonstrated by open-field testing, Behavioural
Processes 85, 142-150.
6. Watanabe, E., Matsunaga, W., and Kitaoka, A. (2010). Motion
signals deflect relative positions of moving objects. Vision
Research 50, 2381-2390.

准教授
渡辺 英治

43

何がどうかわることによって進化するのか
生物は祖先が持っていなかった新しい形質を次々と生み出しながら進化してきた。
そして、新規形質の多くは、いくつかの性質が整って初めて有利になるような複合形質である。新規複合形質はランダムな突然変異の蓄積だけで説明できるのか。あるいは未知の進化機構が存在しているのか。この問題を解くには、新規複合形質を遺伝子のレベルに還元し、それらができあがるメカニズムを解明し、さらに、近縁種との比較から進化過程を推定することが必要である。我々は、ゲノム解読と改変技術の革新を助けに、モデル生物に加え、これまで分子生物学、分子遺伝学的還元のできなかった非モデル生物を材料として、(1) 植物細胞の分裂軸決定機構、(2)多能性幹細胞形成維持機構、(3) 陸上植物の発生、(4) 植物の食虫性、(5) 植物の運動を個別な研究対象として、それらから得られた結果を総合し、新規複合形質がどのように進化しうるかのメカニズムを描き出すことを目指している。
（詳細はhttp://www.nibb.ac.jp/evodevo）。

Members

教授
長谷部 光泰
准教授
村田 隆
助教
玉田 洋介
石川 雅樹
技術課技術職員
壁谷 幸子
NIBB リサーチフェロー
幸節 健
博士研究員
眞野 弘明
青山 剛士
鳴川 秀樹
総合研究大学院大学
大学院生
菅谷 友美
張列弛（Liechi Zhang）
須田 啓
堀内 雄太
Gergo Palfalvi
Ruan de Villiers
特別共同利用研究員
믓南（Nan Gu）（Huazhong Agricultural
University）
坂﨑 匠哉（名古屋大学）
Changxiu Yu（Huazhong Agricultural
University）
技術支援員
青木 栄津子
大井 祥子
温 欣宜
梶川 育見
上田 千晴
西 多代
平松 美佳
枡岡 朋子
松崎 陽子
森下 美生
事務支援員
長谷部 由紀44

生物進化研究部門

http://www.nibb.ac.jp/evodevo/

動物細胞と植物細胞の違いはどうして生じたのか化したのか。ゲノム解読と遺伝子改変によってこれらの謎を細胞の基本的性質の違いは、多細胞生物の違いを生み出す解く。

源である。細胞分裂・伸長は微小管をはじめとする細胞骨格

オジギソウの運動の進化

系によって制御されている。タンパク質の管である微小管が植物の運動機構の進化も多くの形質進化が必要である。我々

どのように生命現象へとつながっていくのか。物質と生命とはオジギソウのゲノム解読と形質転換に成功したので、運動のギャップを解明したい。

機構を遺伝子改変技術を用いて解き明かしている。

陸上植物進化の最新知見を提供
２ つ の ホ ー ム ペ ー ジ で 情 報 提 供 中 (http://www.nibb.
ac.jp/evodevo/tree/00_index.html と http://www.
nibb.ac.jp/plantdic/blog/）。

図 1. タバコ培養細胞抽出液中で作らせた、分岐する微小管

分化細胞から幹細胞への転換機構
ヒメツリガネゴケの葉は、切断すると葉細胞が幹細胞へと転換する。この過程で遺伝的あるいはエピジェネティックな
たくさんの変化が必要であるが、どうして組織だった変化ができるのか。しかも、STEMIN という遺伝子を働かせるだけで、葉細胞を幹細胞に変えられる。大きな変化をどうして１つの遺伝子が引き起こせるのか。これは複合形質がどのよう

図２. オジギソウの運動機構、適応的意義はまだ解明されていないに進化するのかと同じ根を持つ問題に思える。

陸上植物の発生進化
小葉類やコケ植物のゲノム解読、ヒメツリガネゴケにおける発生進化研究などから、陸上植物の発生様式は、動物とは異なり系統によって多様で、共通性がほとんど無いことがわかった。いくつかの証拠から、細胞分裂をどちらの方向に行うかの制御機構の進化が、陸上植物の体制進化の共通の特徴
ではないかという仮説をたて、その仕組みと進化の解明を行っている。

食虫植物の進化
食虫植物が進化するには捕虫葉、消化酵素、吸収機構が複合的に進化しなければならない。ムラサキヘイシソウの捕虫
葉は、通常の植物の持つ扁平な葉から葉の特定の部分の細胞分裂方向を変化させることによって進化した可能性が高いことがわかった。では、細胞分裂をどうやって変化させたのか。
フクロユキノシタで、温度によって通常葉と捕虫葉を作りわけさせることに成功し、比較解析が可能となった。さらに、
ハエトリソウは 30 秒以内に２回感覚毛を刺激すると閉じる
が、どのような仕組みで刺激を記憶しているのだろうか。また、コモウセンゴケの動く触毛は葉のどこを変えることで進教授
長谷部 光泰

准教授
村田 隆

助教
玉田 洋介

参考文献
1. Koshimizu, S. et al. (2018). Physcomitrella MADS-box genes
regulate water supply and sperm movement for fertilization. Nat.
Plants 4, 36-45.
2. Fukushima, K. et al. (2017). Genome of pitcher plant Cephalotus
reveals genetic changes associated with carnivory. Nat. Ecol.
Evol. 1: 0059.
3. Li, C. et al. (2017). A Lin28 homolog reprograms differentiatedcells to stem cells in the moss Physcomitrella patens. Nat.
Commun. 8, 14242.
4. Fukushima, K. et al. (2015). Oriented cell division shapes
carnivorous pitcher leaves of Sarracenia purpurea. Nat. Commun.
6, 6450.
5. Murata, T. et al. (2013). Mechanism of microtubule array
expansion in the cytokinetic phragmoplast. Nat. Commun. 4: 1967
6. Sakakibara, K. et al. (2013). KNOX2 genes regulate the haploidto-diploid morphological transition in land plants. Science. 339,
1067-1070.
7. Ishikawa, M. et al. (2011). Physcomitrella cyclin dependent kinase
A links cell cycle reactivation to other cellular changes during
reprogramming of leaf cells. Plant Cell 23, 2924-2938.
8. Banks, J.A., Nishiyama, T., Hasebe, M. et al. (2011). The
Selaginella genome identifies genetic changes associated withthe evolution of vascular plants. Science 332, 960-963.
9. Rensing, S.A., et al. (2008). The Physcomitrella genome reveals
evolutionary insights into the conquest of land by plants. Science
319, 64-69.

助教
石川 雅樹

45

共生の仕組みと発生可塑性を解き明かす
マメ科植物は根粒菌と相互作用することによって、根毛のカーリング、感染糸形成、
皮層細胞分裂等を誘導し、根粒と呼ばれる共生窒素固定器官を形成する。一方、陸上植物の多くはアーバスキュラー菌根菌と共生し、成長に必要なリンや水分を効率よく吸収している。近年、マメ科植物にみられる根粒共生は、4 〜 5 億年前に起原をもつ菌根共生に必須の遺伝子群と、茎頂メリステム (SAM) の維持に必要とされる遺伝子を多数流用して進化してきたことが見えてきた。
本研究部門では、日本に自生するマメ科のモデル植物ミヤコグサ Lotus japonicusとその共生微生物を用いて、共生の分子・進化メカニズムと、生物間相互作用による共生器官誘導の発生可塑性（developmental plasticity）の分子メカニズムを研究している。

Members

教授
川口 正代司
准教授
征矢野 敬
助教
藤田 浩徳
技術課技術職員
田中 幸子
日本学術振興会特別研究員
西田 帆那
博士研究員
中川 知己
小林 裕樹
前田 太郎
栂根 美佳
村上 英一
総合研究大学院大学
大学院生
LIU, Meng
大熊 直生
後藤 崇支
技術支援員
小川 祐子
義則 有美
東海林 麻美
小田 明子
事務支援員
小杉 瑛子

46

共生システム研究部門

http://www.nibb.ac.jp/miyakohp/

根粒形成過程の概要と共生遺伝子群

全容解明を目指している ( 図 2)。

根粒の形成過程では、根粒菌の感染を契機に宿主植物のこれ

アーバスキュラー菌根菌の絶対共生機構まで分化した組織であった根の皮層細胞が脱分化し、根粒原

AM 菌と植物の共生は植物と微生物の最も普遍的な共生で基形成に向けた新たな発生プログラムが実行される ( 図 1)。

あり、その起源は 4 〜 5 億年前と推定されている。AM 共

私たちはマメ科のモデル植物ミヤコグサを用いて網羅的な生に必要とされる宿主遺伝子を複数特定し、その分子機能の共生変異体の単離を行い、根粒菌との共生や窒素固定、さら解析を進めている。一方、AM 菌は宿主との共生なくして増には根粒形成のフィードバック制御に関わる遺伝子を特定し殖できない絶対共生菌であり、かつ形質転換系が確立されててきた。興味深いことに、根粒形成のごく初期に関わる遺伝ないために、その分子機構はほとんど不明である。私たちは子の多くは、植物にリンを与えるアーバスキュラー菌根菌

オミクス解析から、AM 菌の絶対共生機構の解明を目指して(AM 菌 ) との共生にも必須であった（赤字で示した遺伝子）。

いる。

共生の分子メカニズムと進化、さらには共生による発生可塑

植物パターン形成の数理モデル解析

性のメカニズムの解明を目指して研究を行っている。

自己増殖的な茎頂分裂組織のパターン形成、あるいは共生の進化ダイ
ナミクスを理解するた
めに、実験的知見に基づいた数理モデルを構築
し、解析している。そのシミュレーション結果に基づいて、実験による検証も試みている。

図 1. 根粒形成過程の概要と根粒共生と菌根共生に必要な宿主遺伝子群

長距離コミュニケーションを介した根粒形成のフィードバック制御マメ科植物は根粒菌との共生により大気中の窒素を利用することができるが、窒素固定には多く生体エネルギーが消費されるため、植物は根粒の数を適正にコントロールしている。
私たちは、ミヤコグサの根粒超着生変異体を用いた解析から、根粒数が根とシュート間の長距離コミュニケー
ションにより制御される分子メカニズムを解明してきた。根からシュートへ長距離移動すると推定される糖修
飾 CLE ペプチド、その受容体である HAR1、さらにはシュート由来因子を受け根で機能する TML 等の解析を
図 2. 根粒形成の全身的なフィード
バック制御機構のモデル図

教授
川口 正代司准教授
征矢野 敬

行っており、根粒形成の全身的なフィードバック制御の

図 3. 茎頂分裂組織パターンのコンピュー
タ・シミュレーション

参考文献
1. Fujita, H. and Kawaguchi, M. (2018). Spatial regularity control ofphyllotaxis pattern generated by the mutual interaction between
auxin and PIN1. PLoS Comput. Biol. 14(4): e1006065.
2. Sasaki, T., Suzaki, T., Soyano, T., Kojima, M., Sakakibara, H.,
and Kawaguchi, M. (2014). Shoot-derived cytokinins systemicallyregulate root nodulation. Nat Commun. 5, 4983.
3. Soyano, T., Hirakawa, H., Sato, S., Hayashi, M., and Kawaguchi,
M. (2014). NODULE INCEPTION creates a long-distance negative
feedback loop. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 111, 14619-14624.
4. Suzaki, T., Ito, M., Yoro, E., Sato, S., Hirakawa, H., Takeda, N.,
and Kawaguchi, M. (2014). Endoreduplication-mediated initiationof symbiotic organ development in Lotus japonicus. Development
141, 2441-2445.
5. Yoro, E., Suzaki, T., Toyokura, K., Miyazawa, H., Fukaki, H.,
and Kawaguchi, M. (2014). A positive regulator of nodule
organogenesis, NODULE INCEPTION, acts as a negative
regulator of rhizobial infection in Lotus japonicus. Plant Physiol.
165, 747-758.
6. Okamoto, S., Shinohara, H., Mori, T., Matsubayashi, Y. and
Kawaguchi, M. (2013). Root-derived CLE glycopeptides control
nodulation by direct binding to HAR1 receptor kinase. Nat
Commun. 4, 2191.
7. Nishimura, R., Hayashi, M., Wu, G.-J., Kouchi, H., ImaizumiAnraku, H., Murakami, Y., Kawasaki, S., Akao, S., Ohmori, M.,
Nagasawa, M., Harada, K., and Kawaguchi, M. (2002). HAR1
mediates systemic regulation of symbiotic organ development.
Nature 420, 426-429.

助教
藤田 浩徳

47

Evo-Devo で探る昆虫の多様性
100 万種以上にも及ぶ圧倒的な種数の豊富さを誇る昆虫は、4 億年以上にわたる
進化の歴史の中で、地球上のあらゆる環境に進出し、それぞれの種の棲息環境に適応した多様な形質を発達させてきた。そのような昆虫は、多様性の宝庫であり、多様性創出の進化メカニズムを解き明かすための研究材料として無限の可能性を秘めている。進化発生研究部門では、昆虫が進化の過程で獲得した翅や角などの新奇形質に着目し、昆虫の多様な形質をもたらす分子基盤および進化メカニズムを解明することを目指している。

カメノコテントウ

Members

教授
新美 輝幸
助教
安藤 俊哉
中村 太郎
(Harmonia axyridis)(Trypoxylus& dichotomus)!

技術課技術職員
水谷 健
NIBB リサーチフェロー
森田 慎一

$

%

日本学術振興会特別研究員
酒井 弘貴
小長谷 達郎"#研究員
川口 はるか
('総合研究大学院大学
大学院生
千頭 康彦
藤掛 雄馬

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特別実習生
堀 清志郎
（名古屋大学）
技術支援員
森田 淳子
事務支援員
齋藤 永子

オレンジスポットドミノローチ

48

ヒガシキリギリス

進化発生研究部門

http://www.nibb.ac.jp/niimilab/

昆虫翅の起源と多様化

昆虫特異的な性決定メカニズムの進化

翅の獲得及び多様化が、地球上で最大の種数を誇る昆虫の昆虫の性決定機構は、性特異的なスプライシング調節が中繁栄をもたらしたと考えられる。鳥やコウモリの翼が四肢動

心的な役割を果たす昆虫特有の様式を示す。この性特異的な物における前肢構造を変形させた器官であるのに対して、手スプライシング制御が獲得された際、どのような分子レベル

や足と独立に獲得された昆虫翅は、昆虫固有の新奇形質であでのイノベーションが生じたのであろうか。未だ性決定機構

る。翅の起源に関する仮説は２世紀も前から様々なものが提が明らかでない無変態昆虫及び不完全変態昆虫の遺伝子機能

唱されてきたが、その起源に関する統一見解は未だ得られて解析を通して、昆虫特有の性決定機構の進化的起源の解明をいない。我々は、有翅昆虫における翅形成のマスター遺伝子目指す。

vestigial に着目することで、翅の起源構造や多様な翅連続相同構造がもたらされる進化メカニズムを探っている。

遺伝子機能解析ツールの開発

昆虫は、様々な環境に適応するため機能分化した翅を発達

非モデル昆虫の興味深い現象を分子レベルで解明するためさせてきた。中でも甲虫は、飛翔から体の保護へと大幅にには、遺伝子機能解析ツールが必要不可欠となる。そこで、その機能を転換した前翅（鞘翅）をもち、全動物種の 4 分

非モデル昆虫での遺伝子機能解析を実現するために独自に開の 1 を占める圧倒的な種数をもたらしたと考えられている。

発した形質転換体を利用した遺伝子機能解析系及び種々の甲虫の前翅と後翅の比較トランスクリプトーム解析と RNAi

RNAi 法、ゲノム編集技術などの開発を行っている。

スクリーニングを通して、鞘翅をもたらした遺伝子ネット
ワークの実体解明を目指している。

テントウムシの斑紋と擬態
ナミテントウの種内の斑紋多型は、単一遺伝子座の複対立遺伝子による支配を受けることが知られている。我々はRNAi 法や形質転換ナミテントウを用いた遺伝子機能解析を通して斑紋形成メカニズムの解明を目指している。
テントウムシの赤色と黒色からなる目立つ斑紋は、捕食者に対する警告色として機能する。一方でテントウムシへの擬態により捕食を回避する昆虫は様々な分類群に存在する。系
統的に遠縁な種において、類似した擬態斑紋が形成されるメカニズムは依然として謎のままである。各種テントウムシやテントウムシに擬態するヘリグロテントウノミハムシを材料に、擬態斑紋の進化の謎に挑む。

多様な角の進化
角は、全く異なる独立した系統で何度も獲得され、それぞれの系統内には多様な形態が存在する。カブトムシをモデルに比較トランスクリプトーム解析及び RNAi 法による遺伝
子機能解析を通して、角形成を司る遺伝子制御ネットワークを解明する。カブトムシから得られた知見を、多様な角を持
つ近縁種間で比較し、角の多様化をもたらすゲノム上の変化を探る。さらに、角を独立に獲得した種を用いて同様の比較解析を行い、角の独立進化メカニズムの解明に迫りたい。

教授
新美 輝幸

助教
安藤 俊哉

図 1. 形質転換ナミテントウ（上段）と形質転換カイコ（下段）

参考文献
1. Gotoh, H., Ishiguro, M., Nishikawa, H., Morita, S., Okada, K.,
Miyatake, T., Yaginuma T. and Niimi, T. (2016). Molecularcloning and functional characterization of the sex-determination
gene doublesex in the sexually dimorphic broad-horned beetle
Gnatocerus cornutus (Coleoptera, Tenebrionidae). Sci. Rep., 6,29337.
2. Gotoh, H., Nishikawa, H., Sahara, K., Yaginuma, T. and Niimi,
T. (2015). A new molecular technique for determining the sex ofHarmonia axyridis. J. Insect Biotechnol. Sericol., 84, 9-15.
3. Kuwayama, H., Gotoh, H., Konishi, Y., Nishikawa, H., Yaginuma,
T. and Niimi, T. (2014). Establishment of transgenic lines forjumpstarter method using a composite transposon vector in the
ladybird beetle, Harmonia axyridis. PLoS ONE, 9, e100804.
4. Ito, Y., Harigai, A., Nakata, M., Hosoya, T., Araya, K., Oba, Y.,
Ito, A., Ohde, T., Yaginuma, T. and Niimi, T. (2013). The role ofdoublesex in the evolution of exaggerated horns in the Japaneserhinoceros beetle. EMBO Rep., 14, 561-567.
5. Ohde, T., Yaginuma, T. and Niimi, T. (2013). Insect morphologicaldiversification through the modification of wing serial homologs.
Science, 340, 495-498.
6. Masumoto, M., Ohde, T., Shiomi, K., Yaginuma, T. and Niimi,
T. (2012). A baculovirus immediate-early gene, ie1, promoter
drives efficient expression of a transgene in both Drosophilamelanogaster and Bombyx mori. PLoS ONE, 7, e49323.

助教
中村 太郎

49

メダカを用いた遺伝子型 - 表現型相関の解明
メダカは小川や水田に生息する日本在来の野生動物で、東南アジアにはメダカの近縁種が 20 種以上分布している。また、日本オリジナルのモデル動物でもあり、近交系や突然変異体など、これまでに様々な性質を備えた系統が作出されてきた。本研究室では、これらの多様な生物遺伝資源（バイオリソース）を用いて、近縁種間における性染色体・性決定遺伝子の進化、体色突然変異体の原因遺伝子同定と色素細胞分化機構の解明など、メダカ近縁種を用いた性的二型発現の分子遺伝基盤の解析など幅広い生命現象の理解を目指している。また、
本研究室はメダカバイオリソー
スプロジェクト（NBRP メダカ）の中核機関として、メダカバイオリソースの整備を積極的に進めるとともに、様々なメダカ系統やゲノムリソースの収集・整備を行うとともに、それを国内外の研究者に広く提供している。
Members

特任教授
成瀬 清
助教
安齋 賢
特別協力研究員
漆谷 博志
研究員
小林 弘子
金子 裕代
原 郁代
技術支援員
味岡 理恵
小池 知恵子小池 ゆかり高木 千賀子
手嶋 祐子
鳥居 直子
山崎 瞳子
矢野川 梓
事務支援員
鈴木 登貴子バイオリソース研究室で維持しているメダカ系統と近縁種

50

バイオリソース研究室

http://www.nibb.ac.jp/bioresources/

メダカ属魚類における性決定遺伝子の進化マッピングやトランスクリプトーム解析から、常染色体上に性染色体は分類群によって異なり、性染色体上に存在する

存在する有力な候補遺伝子を見出しており、その機能解析

性決定遺伝子の実体は多くの動物において明らかにされていのための変異体作製を CRISPR/Cas 法により進めている。

ない。このような性決定遺伝子の多様化をもたらした分子基加えて現在、候補遺伝子のウォウォールメダカ雄の胸鰭にお盤を解明するため、近縁な種間で性染色体が異なるメダカ属

ける高発現を担う調節領域変異の同定や、胸鰭色彩の配偶者

魚類を用いて性決定機構の解析を行っている。これまでの研選択における機能解明を進めている。

究から、インドメダカでは Y 染色体上の Sox3 遺伝子がオス決定遺伝子であることを明らかにした。哺乳類の性決定遺メダカバイオリソースプロジェクトの推進

伝子 Sry も Sox3 から進化したと考えられていることから、基礎生物学研究所はメダカバイオリソースプロジェクト

同じ遺伝子が繰り返し性決定に利用されてきたことが明らかの中核機関であり、我々はこのプロジェクトを推進するたとなった。また、他の近縁種との比較から、下流の性決定カ

めの中心研究室の役割を担っている。突然変異体、遺伝子

スケードは種間で保存されていることも判明した。インドメ

導入系統、近縁種等 600 を越える系統についてライブ及ダカでは Y 染色体上の Sox3 が下流遺伝子 gsdf の発現を活

び凍結精子として保存し、リクエストに応じて提供をおこ性化するという、新たなパスウェイを獲得することによってな っ て い る ( 図 1 参 照 )。 ま た、131 万 を 越 え る BAC/

オス分化を誘導することが明らかとなった。

Fosmid/cDNA/EST クローンも保存・提供をおこなっている。2010 年からは TILLING 法によって作製された突然

体色突然変異体の原因遺伝子同定と色素細胞分化機構の解明

変異体の同定システム及魚類は哺乳類と異なり複数の色素細胞を持つ。メダカではゲノム編集システムを共哺乳類と共通な黒色素胞に加え黄色素胞、白色素胞、虹色素同利用研究者に提供する

胞の 4 種類をもつ。メダカで発見された体色突然変異体をこ と で、 逆 遺 伝 学 的 手 法

用いてその原因遺伝子を同定したところ、白色素胞は黄色素による解析の普及を推進

胞と共通の幹細胞から分化し、その運命決定には sox5 遺し て い る。 ま だ ド ナ ー ベ

伝子が重要な役割を果たすことが明らかとなった。また虹色

クターを用いた CRISPR-

素胞の変異体 guaninless の原因遺伝子は pnp4a であることを明らかにした。一連の研究から現在ではゲノム編集を用いて色素形成を制御することで体色を自由にコントロールすることも可能となった。

性的二型の多様化をもたらす分子遺伝基盤の解明
性的二型、すなわち雌雄間での表現型の違いは生物において広く観察されるが、時に近縁種間であっても顕著に多様化する。しかしながら、性的二型の多様化について、その原因となる遺伝的変化を同定し、その機能までを実証的に検証した例はほとんどない。メダカ科魚類のうち、インドネシア・スラウェシ島の固有種群は、近縁種間で多様化した二次性徴形質を示すことから優れたモデル系になると考え、性的二形の多様化に関わる分子遺伝基盤の詳細な解明を進めている。
現在、ウォウォールメダカ（Oryzias woworae）の雄が示す、鮮やかな赤色の胸鰭というユニークな性的二型に着目して研究を行っている。体色表現型に関する量的遺伝子座位（QTL）

特任教授
成瀬 清

び CRISPR-Cas9 に よ る

図 1. メダカバイオリソースプロジェク
トで提供しているメダカ系統
近 交 系 Hd-rR（ 上 段 ）, actin-DsRed
遺伝子導入系統（中段）、透明メダカQuintet（下段）．

Cas9 によるノックインシ
ステムの開発なども行っ
ている。

参考文献
1. Watakabe, I., Hashimoto, H., Kimura, Y., et al., (2018). Highly
efficient generation of knock-in transgenic medaka by CRISPR/
Cas9-mediated genome engineering. Zoological Letters, 4(1), 3.
2. Murakami, Y., Ansai, S., Yonemura, A., & Kinoshita, M. (2017).
An efficient system for homology-dependent targeted gene
integration in medaka (Oryzias latipes). Zoological letters, 3(1),10.
3. Kimura, T., Takehana, Y. and Naruse, K. (2017). Pnp4a is thecausal gene of the medaka iridophore mutant guanineless.
G3:7(4), 1357-1363.
4. Kirchmaier, S., Naruse, K., Wittbrodt, J. and Loosli, F. (2015).
The genomic and genetic toolbox of the teleost medaka (Oryzias
latipes). Genetics, 199(4), 905-918.
5. Kimura, T., Nagao, Y., Hashimoto, H. et al. (2014). Leucophores
are similar to xanthophores in their specification and differentiation
processes in medaka. Pro. Natl. Acad. Sci. USA, 111(20), 73437348.
6. Takehana, Y., Matsuda, M., Mosho, T. et al. (2014). Co-option of
Sox3 as the male-determining factor on the Y chromosome in thefish Oryzias dancena. Nat. Commun. 5, 4157.

助教
安齋 賢

51

多様な形の奥にある仕組み

構造多様性研究室

チョウの翅は、単層上皮の袋が封筒のようにたたまれたものであり、幾何学的構造および構成細胞の種類のシンプルさゆえに、形態形成過程を考えるのに適した材料である。この系を使って、成虫翅の輪郭形成過程および、その周辺のメカニズムを調べている。

複雑な曲線を描くチョウのハネの輪郭

鱗翅目昆虫 ( チョウやガ ) の翅は、幼虫期に成虫原基の形

ンター及び研究力強化戦略室を兼任しているため、主にこので準備されているものが、蛹の期間に大きく面積を拡大する

ような共同研究の形で研究所の研究活動に寄与していきたいとともに、その輪郭の形も変化して成虫の翅として完成する。

と考えている。

たとえばアゲハチョウの尾状突起も、このようにして蛹の期間に形作られる。この輪郭の変化が、脊椎動物の指の形成過程で知られるアポトーシス ( プログラムされた細胞死 ) と類
似のしくみによって引き起こされていることを既に報告した。すなわち、蛹の翅の周縁部に境界線ができ、その外側が急速に細胞死を起こす一方、内側が鱗粉形成などの分化をして、成虫の翅が完成するのである。
アポトーシスをおこした細胞は、翅を作っている 2 枚の細胞シート ( 上皮 ) の隙間にいるマクロファージによって速やかに貪食・除去される。その後分かったところでは、細胞死の時期の前後で、境界線の内側でだけ翅の 2 枚の上皮間の接着が強くなってマクロファージが入り込めなくなり、その結果、細胞死を起こす部分にマクロファージが濃縮されて、死んだ細胞の貪食が効率よく行われるようになっているらしい。
小型の蛾において、翅自体の大きさに比較して同等以上の面積を、翅周辺から伸びる長い毛のような形の鱗粉（辺縁毛）が占めている例がある。一例としてジャガイモキバガを取り上げ、辺縁毛の構造や翅の動きを解析したところ、辺縁毛は

図 1. ジャガイモキバガの辺縁毛の走査型電子顕微鏡観察像
翅の中心部の鱗粉（上端）と全く形態の違う辺縁毛が翅周辺部から長く伸びている。辺縁毛は途中で２分岐を繰り返す形態を示し、辺縁毛同士が密に絡み合って平面として挙動する。図では多くの辺縁毛を除去して、個々の形態がわかりやすくしてある。

これまで報告されていない分岐構造を持っていること、及び、辺縁毛同士が絡み合って平面状の不織布のような構造となり、軽量でしなやかな翅のように挙動することが分かった。
コンパクトに収納できる翅で、大きな翅と同様の空力学的効
果をもたらすという適応と考えられる。
このほかに、光学顕微鏡・電子顕微鏡などの経験を生かして、所内の部門等と共同研究を行っている。アイソトープ実験セ

准教授
児玉 隆治

52

特別協力研究員
吉田 昭広

参考文献
1. Yoshida, A., Tejima, S., Sakuma, M., Sakamaki, Y., and Kodama, R.
(2017). Coherent array of branched filamentary scales along thewing margin of a small moth. Sci. Nat. 104, 27.
2. Kodama, R., Yoshida, A., and Mitsui, T. (1995). Programmed cell
death at the periphery of thepupal wing of the butterfly, Pieris
rapae. Roux. Arch. Dev. Biol. 20, 418-426.

無脊椎動物の生殖ホルモン 多様性生物学研究室 ( 大野 )脊椎動物では、生殖システムの制御因子として、数多くのホルモンが単離同定され、それらの作用機構や階層性の解析が進んでいるが、無脊椎動物において、それらが同定・解析されている例は多くない。我々は、水産無脊
椎動物のうち、イトマキヒトデ、アカウニ、マナマコ、GSS 投与で誘発されたイトマキヒトデの産卵・放精

クビフリン投与で誘発されたマナマコの産卵マガキなどを対象として、生殖システムを制御している
ホルモンの同定と解析を行うとともに、それらの多様性と共通性の解明を目指している。

生殖腺刺激ホルモンの精製、同定、解析の解明が、生殖時期制御の解明に重要であると考えられる。

ま ず 我 々 は、 イ ト マ キ ヒ ト デ 放 射 神 経 抽 出 物 中 に 存 在( 文献 2)

す る こ と が 分 か っ て い た 生 殖 腺 刺 激 ホ ル モ ン (Gonad

マガキにおいても、神経抽出物が産卵誘発活性を持つこと

Stimulating Substance; GSS) を精製し、そのアミノ酸を確認することができたため、精製を行っている。

配列を決定する事に成功した。このホルモンは、インスリン族のペプチドで、脊椎動物で見出されていたリラキシン亜族

神経分泌ペプチドの網羅的解析と、相同性があることが分かった。これを化学合成し、取出

イトマキヒトデ、マナマコ、アカウニ、マガキの神経組織中した卵巣に投与したところ、卵の最終成熟が誘起された。まに、配偶子成熟や産卵行動を誘発するペプチド／タンパク成

た、成体への投与により、産卵・放精行動が誘起され、産卵・分が含まれていることを見出すことができたため、因子の同放精にまで至った。

定を迅速化する目的から、対象種に対して、神経組織の EST

更に、相同性の検索から、アメリカムラサキウニにも、リ解析を行い、発現遺伝子のデータベースを構築した。特に、ラキシン様ペプチドを見出すことに成功し、キタムラサキウ

予想アミノ酸配列から、分泌ペプチドと考えられる発現遺伝

ニ、エゾバフンウニ、バフンウニ、アカウニ、ムラサキウニ

子については、それらの全長配列を決定した。更に、神経抽の放射神経 cDNA からも、相同性の高い分子種を同定する

出物中のペプチドを質量分析機で解析したデータを、構築しことができた。

た EST データベースと照合することで、生殖ホルモンの候

ヒトデ、ウニともに、このリラキシン様遺伝子の発現は、補ペプチドとその遺伝子を得ることができた。現在、それら神経組織で極めて高く、また、発現レベルは一年を通してあのペプチドを化学合成し、生理活性の検証を行っている。

まり変化がないことが分かった。このことから、分泌の制御

今回、発現・翻訳されている神経分泌ペプチドのデーター

が生殖時期の制御に重要であると考えられる。

ベースと、それらの化学合成ストックを得ることができたの

また、インスリン族の遺伝子は、腔腸動物から脊椎動物やで、今後、対象種における神経分泌ペプチドの研究を活性化

節足動物に至るまで、広く存在していることが知られているする目的で、データベースを公開すると共に、希望する研究が、脊椎動物に見られるインスリン／ IGF 亜族と、リラキ

者には、合成ペプチドストックの配布を行っていきたいと考

シン亜族のそれぞれに相同性を持つ遺伝子が、棘皮動物でもえている。

存在していることが明らかとなった。
マナマコについても、神経抽出物中に存在することがわかっていた卵成熟誘起因子について、やはり精製を行い、そのア
ミノ酸配列を決定することに成功した。このペプチドは、５残基からなるアミド化ペプチドで、僅か 10-9M の濃度で卵の最終成熟および産卵・放精の誘起活性が見られた。更に、その発現は、神経で極めて高く、周年変化はあまり見られな
いこともわかり、イトマキヒトデ GSS と同様に、分泌制御

参考文献
1. Fujiwara, A., Unuma, T., Ohno, K., and Yamano, K. (2010).
Molecular characterization of the major yolk protein of theJapanese common sea cucumber (Apostichopus japonicus)
and its expression profile during ovarian development. Comp.
Biochem. Physiol. Mol. Integr. Physiol. 155, 34-40.
2. Fujiwara, A., Yamano, K., Ohno, K., and Yoshikuni, M. (2010).
Spawning induced by cubifrin in the Japanese common cucumber
Apostichopus japonicus. Fisheries Science 76, 795-801.

助教
大野 薫

53

栄養のモニタリング機構

多様性生物学研究室 ( 鎌田 )栄養を感知するモニタリング機構は、生命にとって必須のしくみである。それを担うのがトア (Tor, Target of rapamycin)
複合体で、栄養シグナルを感知し細胞周期、オートファジーア
クチン制御など多岐に亘る現象を統括している。当研究グルー
プは、真核細胞のモデル系・出芽酵母を用いて、トアが栄養シ
グナルを感知する分子メカニズムを探究している。
Tor 経路は栄養シグナルを感知し、さまざまな生命活動を制御している

トアを介した細胞内アミノ酸モニタリングの新規メカニズム
20 種類のアミノ酸は、細胞の基本的構成成分・タンパク質の材料である。従って、アミノ酸は、20 種類すべてが重要な栄養源であり、細胞が正常にタンパク質合成を行うためには、「アミノ酸の在庫管理」、全種類のアミノ酸のモニタリングが必要となる。アミノ酸モニタリングにはトア複合体１（TORC1）が必須の役割を担っている。TORC1 は真核細胞に広く保存されたプロテインキナーゼで、TORC1 キナー
ゼ活性はアミノ酸栄養状態により制御されるため、TORC1
はアミノ酸センサーとして考えられている。しかしながら、
TORC1 が 20 種類のアミノ酸をモニターするメカニズムについては不明であった。
本研究室は、真核細胞のモデル系である出芽酵母を用いて、TORC1 の活性制御に関わる遺伝子を探索し、その結果、アミノアシル -tRNA 合成酵素 (ARS) やアミノアシル-tRNA に結合するタンパク質翻訳因子 (EF1A) をコードする遺伝子群の変異体では、アミノ酸栄養があるにもかかわらず TORC1 は不活性化された。ARS はアミノ酸を tRNAと結合させてアミノアシル -tRNA を合成する酵素であり、アミノアシル -tRNA は EF1A によってリボソームへ運ばれ、タンパク質合成の直接の材料となる。アミノ酸栄養豊富な条件下ではほとんどの tRNA は ARS によりアミノアシル-tRNA に変換されタンパク質合成に使わるが、一方、アミノ酸飢餓条件では、tRNA が蓄積する。さらに、TORC1 のin vitro キナーゼ活性を測定すると、tRNA により TORC1は直接阻害を受けることが解った。
これらの実験結果により、TORC1 はアミノ酸自身を認識するのではなく、アミノアシル -tRNA をアミノ酸情報として、また tRNA をアミノ酸飢餓情報として認識していることが示唆された。
この結果を基に、細胞内アミノ酸モニタリングの新規メカ
ニズムを提唱した（図１）。

助教
鎌田 芳彰

54

図１．
アミノ酸栄養豊富な環境では、tRNA はアミノアシル化され、それらは EF1Aと結合し、タンパク合成に使われるので、アミノアシル -tRNA は TORC1 を直接阻害しない。依って TORC1 キナーゼ活性は高く保持される。一方、アミノ酸飢餓環境では、アミノアシル化されない tRNA が蓄積し、TORC1 を直接
阻害する。

参考文献
1. Takeda, E., Jin, N., Itakura, E., Kira, S., Kamada, Y., Weisman,
L.S., Noda, T., Matsuura, A. (2018). Vacuole-mediated selective
regulation of TORC1-Sch9 signaling following oxidative
stress. Mol. Biol. Cell 29, 510-522
2. 鎌田芳彰 (2017). トア複合体１を介した細胞内アミノ酸センシン
グ機構 . 肝胆膵 75, 53-61.
3. Kamada, Y. (2017). Novel tRNA function in amino acid sensing ofyeast Tor complex1. Genes to Cells 22, 135-147
4. 鎌田芳彰 (2016). アミノ酸によるトア (TOR) 制御メカニズムーその傾向と対策．実験医学 34, 2423-2429.
5. 鎌田芳彰 (2016). 栄養どうでしょう アミノ酸センシングにおけるトア (TOR) の旅．化学と生物 54, 827-834.
6. 鎌田芳彰 (2012). 腹が減ってからの戦 ( いくさ )— オートファジーを制御する Tor シグナル経路．実験医学 30, 796-801.
7. Kamada, Y., Yoshino, K., Kondo, C., Kawamata, T., Oshiro, N.,
Yonezawa, K., and Ohsumi, Y. (2010). Tor directly controls theAtg1 kinase complex to regulate autophagy Mol. Cell Biol. 30,
1049-1058.
8. Kamada, Y., Ohsumi, Y. (2010). The TOR-Mediated Regulationof Autophagy in the Yeast, Saccharomyces The Enzymes 28,(Academic Press): 143-165

生物の模様とゲノムの変化

ゲノムの変化により現れるアサガオの模様

多様性生物学研究室 ( 星野 )生物の模様は、ゲノム ( 遺伝情報の全体 ) が変化することで生じることがある。このような変化は、生物に個性や多様性を与えている。その理解のために、アサガオの多様な模様と、模様のもとになる花色を研究している。さらに、アサガオを研究する上で必要なツー
ルやリソースを開発し、ナショナルバイオリソースプ
ロジェクト・アサガオを分担する研究室として、アサガオリソースの収集・保存・提供も行っている。

花の模様とゲノムの変化
ゲノムの変化は、動植物の着色を決めている遺伝子の発現色に係わる突然変異系統、6 万の EST クローン、11 万 5を調節することで、模様の形成に関わることがある。トウモ

千の BAC クローンを保存し、国内外の研究者に提供していロコシの種やショウジョウバエの目に現れる斑入り模様の研る。

究からは、ゲノムの変化や遺伝子の調節に関わっている「動く遺伝子」や「エピジェネティクス」の存在や振る舞い方が明らかにされてきた。一方、日本独自の園芸植物であるアサガオにも多様な模様が存在する。それらができる仕組みを考えたときに、これまでの知見では十分に説明することができない模様もある。そのような模様を材料にして、ゲノムの変化と遺伝子の発現調節について研究している。

花色の形成
多彩な花の色は、色素の構造に加えて、細胞内外のさまざ
まな要因で決まる。アサガオが本来の青色になるためには、青く発色する色素が合成されることと、色素が蓄えられる液
胞の中の水素イオン濃度（pH）が低くなることが重要な要因である。これらの要因が失われると、青色以外の花が咲

図 1. 多彩なアサガオの花色
花色は色素の構造だけでなく、色素が蓄積する液胞内の pH に依存する。

く。そのようなアサガオを利用することで、色素合成や液胞
内 pH が調節される仕組みを研究している。

アサガオを研究するための基盤整備
アサガオは実験植物として優れた特性や、ほかのモデル植物にはない性質を持つために広く国内外で研究されている。
その研究の発展には、ゲノム情報などの研究基盤の整備が欠かせない。そこで、全ゲノム配列を解読してデータベースを作成したほか、エピゲノム解読などを行っている。

アサガオバイオリソースプロジェクト
基礎生物学研究所はナショナルバイオリソースプロジェク
ト・アサガオの分担機関であり、中核機関である九州大学と連携して、その遂行を担っている。当研究室では 200 の花

助教
星野 敦

参考文献
1. Hoshino, A. et al. (2016). Genome sequence and analysis of theJapanese morning glory Ipomoea nil. Nat. Commun. 7, 13295.
2. Hoshino, A., Yoneda, Y., and Kuboyama, T. (2016). A Stowaway
transposon disrupts the InWDR1 gene controlling flower and seedcoloration in a medicinal cultivar of the Japanese morning glory.
Genes Genet. Syst. 91, 37-40.
3. Morita, Y., Takagi, K., Fukuchi-Mizutani, M., Ishiguro, K., Tanaka,
Y., Nitasaka, E., Nakayama, M., Saito, N., Kagami, T., Hoshino, A.,
and Iida, S. (2014). A chalcone isomerase-like protein enhances
flavonoid production and flower pigmentation. Plant J. 78, 294304.
4. Faraco, M., Spelt, C., Bliek, M., Verweij, W., Hoshino, A.,
Espen, L., Prinsi, B., Jaarsma, R., Tarhan, E., de Boer, A.H., Di
Sansebastiano, G.P., Koes, R., and Quattrocchio, F.M. (2014).
Hyperacidification of vacuoles by the combined action of two
different P-ATPases in the tonoplast determines flower color. Cell
Rep. 6, 32-43.

技術支援員
中村 涼子
竹内 友世
伊藤 多世

55

トランスポゾンとゲノムの再編成 多様性生物学研究室 ( 栂根 )ゲノム中には多くの転移因子 ( トランスポゾン ) が存在しているが、その多くは転移する事ができない。しかし稀にゲノムによる抑制機構をすり抜けて転移できるトランスポゾンが存在する。どようにゲノムはトランスポゾンの制御しているのか、また転移によって引き起こされるゲノムの再編成は生物にどんな影響を与えているのかを調べている。さらに内在性トランスポ
ゾンを用いてイネの遺伝子破壊系統を作出して、機能ゲノム学的解析も試みている。
自然栽培条件下で DNA トランスポゾン nDart1 が転移するタギング系統から選抜されたイネの Lgg 変異体は、顕性（優性）の大粒変異である。ほ場において栽培し結実した穂（A）と玄米（B）。

ゲノムのダイナミズム

トランスポゾンの挿入による優性変異

ゲノム中には多くのトランスポゾンが存在している。例えばゲノムの変異の多くは劣性となるが、nDart1 の挿入変異体

ヒトではおよそ 45%、イネでは 35% がトランスポゾン様の中にはしばしば優性となる突然変異体が観察される。不完の配列である。トランポゾンによるゲノムの再編成は、進化

全優性でわい性となる Bdt1 変異体では機能のあるマイクロの原動力一つとなっていると考えられるが、トランスポゾン

RNA の発現様式が nDart の挿入で変化していた（図１，文の転移は、ホストのゲノムにとって有害になるので、転移す献２）。DNA トランスポゾンが優性変異の原因となる例はる能力はジェネティックやエピジェネティクに抑制されてお非常に珍しく、その原因は未解明な部分が残されているので、り、通常の成育条件下で転移する事はまれである ( 文献 2)。

優性となった変異体を選抜して解析を行っている。

そこで転移できる DNA トランスポゾンに注目して、トラン
スポゾンによるゲノムのダイナミズムと遺伝子発現の制御機構の解明を明らかにすることを試みている。
7

Bdt1

1
13 1 5

11 1

7

WT
2

miR156d0.1 kbnDart1-3
図 1. nDart の挿入による優性変異の原因の解明（文献 2）

高い精度でゲノム配列が決定されているイネは、トランスポ
ゾンの挿入領域やゲノムの再編成を詳細に解析することができる。我々は自然栽培条件下で活発に転移することができる
DNA トランスポゾン nDart1 を同定した ( 文献７)。nDart1の転移には、自律性因子 aDart1 が必要であるが、通常はエピジェネテイックに抑制されている。nDart1 が活発に転移する時期を明らかにし ( 文献５)、さらに、脱メチル化によって aDart1 を持たないイネ系統でも転移を活性化できることも示した ( 文献３)。nDart1 は、GC 含量の差が大きい領域に挿入し易い性質をもっているので、ゲノム中に存在している転移の制御因子の同定に向けて研究を行っている。

助教
栂根 一夫

56

参考文献
1. Gichuhi, E., Himi, E., Takahashi, H., Zhu, S., Doi, K., Tsugane, K.
and Maekawa, M. (2016). Identification of QTLs for yield-related
traits in RILs derived from the cross between pLIA-1 carrying
Oryza longistaminata chromosome segments and Norin 18 in rice.
Breed. Sci. 66,720-733.
2. Hayashi-Tsugane, M., Maekawa, M., and Tsugane, K. (2015). A
gain-of-function Bushy dwarf tiller 1 mutation in rice microRNA
gene miR156d caused by insertion of the DNA transposon nDart1.
Sci. Rep. 5, 14357; doi: 10.1038/srep14357.
3. Hayashi-Tsugane, M., Takahara, H., Ahmed, N., Himi, E., Takagi,
K., Iida, S., Tsugane, K., and Maekawa, M. (2014). A mutablealbino allele in rice reveals that formation of thylakoid membranes
requires SNOW-WHITE LEAF1 gene. Plant Cell Physiol. 55, 3-15.
4. Eun, C.-H., Takagi, K., Park, K.I., Maekawa, M., Iida, S. andTsugane, K. (2012). Activation and Epigenetic Regulation of DNA
Transposon nDart1 in Rice. Plant Cell Physiol. 53, 857-868.
5. Saze, H., Tsugane, K., Kanno, T. and Nishimura, T. (2012). DNA
methylation in plants: Relationship with small RNAs and histone
modifications, and functions in transposon inactivation. Plant Cell
Physiol. 53, 766-784.
6. Hayashi-Tsugane, M., Maekawa, M., Kobayashi, H., Iida, S. andTsugane, K. (2011). A rice mutant displaying a heterochronicallyelongated internode carries a 100 kb deletion. J. Genet.
Genomics, 38, 123-128.
7. Takagi, K., Maekawa, M., Tsugane, K., and Iida, S. (2010).
Transposition and target preferences of an active nonautonomous
DNA transposon nDart1 and its relatives belonging to the hATsuperfamily in rice. Mol. Genet. Genomics 284, 343-355.

多様性生物学研究室 ( 定塚 )染色体構造と生物機能

細胞の分裂に伴い、複製されたゲノムは正確に娘細胞に分配される。顕微鏡で観ると太い棒状の染色体が現れ、両極に分配されていく様子を観ることが出来る。しかしながらわずか 2nm の細い DNA ファイバーが、光学顕微鏡で容易に観察できる巨大な染色体へどのようにして構築されるのか、その詳細は分かっていない。我々は出芽酵母を真核生物のモデル系として染色体構築機構と、その構造が生物機能のために果たす役割について研究している。
染色体構造とゲノム安定性

RFB 配列は、ゲノムの任意の場所に挿入しても、４種のリ

分裂期染色体を構成する主要なタンパク質としてカエルか

クルータータンパク質があれば、そこにコンデンシンが強く

ら同定されたコンデンシンは、複数のサブユニットからなる

結合することができる。すなわちゲノムの任意の場所にコン

タンパク質複合体で、酵母からヒトに至るまで広く保存さデンシンの結合部位を幾つでも並べ、さらにはリクルーター

れ、染色体形成とその分配に中心的な役割を果たすことが知タンパク質の有無でコンデンシンのそれらへの結合をコントられている。出芽酵母でコンデンシン変異体は、リボソーム

ロールすることが可能だ。この系を利用して、コンデンシン

RNA 遺伝子 (rDNA) リピート領域の娘細胞への分配に異常がクロマチン繊維をいかに折り畳んでいるのか、謎の解明をが観られる。我々は、rDNA リピートの長さがコンデンシン

目指している。

の変異体で顕著に短くなる特徴を見出した。リピート内での組換え頻度が著しく上昇していることから、コピーの欠失が頻繁に起きていると考えられる。Rad52 等の組換え酵素は
通常、rDNA が局在する核小体には進入せず、それ故リピートの安定性が維持されているが、コンデンシン変異体では、染色体凝縮が始まる分裂期に入ると Rad52 が核小体に侵入する様子が観察される。コンデンシンにより適正な染色体構造をとることで、組換え系のアクセスを抑制して、リピートの安定性の維持することにも貢献しているようだ。

コンデンシンのクロマチンへの作用
出芽酵母では、多くのコンデンシンが核小体に集中している様子が顕微鏡で観察できる。我々は、核小体に局在する
rDNA リピートの中にコードされている複製阻害配列 (RFB)にコンデンシンが結合することを見出した。また遺伝学的手法を駆使することで、コンデンシンと RFB が結合するために必要な、
Fob1, Tof2, Csm1, Lrs4 の４種のリクルーター
タンパク質を特定した。これらはいずれも RFB に結合する因子で、しかも階層性をもってコンデンシン複合体と物理的に相互作用することが分かってきた。さらにコンデンシンとの相互作用が欠損した変異体では、コンデンシンの RFB への結合が著しく減少することから、物理的な相互作用によりコンデンシンを RFB にリクルートしていると考えている。

助教
定塚 勝樹

図 1. コンデンシン変異体における核小体への Rad52 局在
分裂期（metaphase）の細胞で核小体構成成分である Nop1 を mCherry,
Rad52 を GFP で観察した。コンデンシン変異体 (ycs4-1) では Rad52 の緑のシグナルが核小体（赤）に侵入して黄色くなっている様子が観える。

参考文献
1. Johzuka, K., Horiuchi, T. (2009). The cis element and factors
required for condensin recruitment to chromosomes. Mol. Cell 34,
26–35.
2. Johzuka, K., Horiuchi, T. (2007). RNA polymerase I transcription
obstructs condensin association with 35S rRNA coding region
and can cause contraction of long repeat in Saccharomyces
cerevisiae. Genes Cells 12, 759–771.
3. Johzuka, K., Terasawa, M., Ogawa, H., Ogawa, T., and Horiuchi,
T. (2006). Condensin loaded onto the replication fork barrier site
in the rRNA gene repeats during S phase in a FOB1-dependent
fashion to prevent contraction of a long repetitive array in
Saccharomyces cerevisiae. Mol. Cell. Biol. 26, 2226–2236.
4. Johzuka, K., Horiuchi, T. (2002). Replication fork block protein,
Fob1, acts as an rDNA region specific recombinator in
S.cerevisiae. Genes Cells. 7, 99–113.

技術支援員
石根 直美

57

生命現象理解の為の画像解析

多様性生物学研究室 ( 加藤 )生命現象は顕微観察など、画像情報として取得される事が多い。これら画像をもとに、現象を記述しうる特徴量を抽出し定量的な議論を行うための画像処理・解析技法の開発と運用を行っている。これら手法をもとに、器官形成をはじめとする多細胞動態を個々の細胞運動の総和として解釈可能とすることを目指している。

発生過程における細胞集団の運動が必要となる。このため、特徴抽出作業の効率化を果たす為の GUI アプリケーションの開発を行っている（図 1）。

多次元画像解析手法の開発

図 1. 4D 顕微観察画像スタックの表示・定量ソフトウェア「mq」
目視により形態的な特徴ならびに輝度情報の時系列データを容易に抽出する事ができる。

生物の器官は、胚発生期において平面状の細胞群が巧みに折れ込む過程を経る事により、立体的かつ複雑な構造として構築される。このような劇的な細胞集団の形態変化は、器官原基細胞群のそれぞれの領域に特異的な運動が、適切な時点で誘起される一連の制御過程を経た結果によるものであると考えられる。
これら細胞運動を記録した時系列顕微観察画像から、個別の細胞の動態を抽出し解析する事で、器官形成の過程を担う個々の細胞の挙動へと還元し、理解する事を目的としている。

近年の蛍光イメージング技術の発展に伴い、空間並びに時間軸を併せ持ついわゆる 4D 画像を取得する事で、種々の生物現象の時間発展を捉える事が可能となった。このような観察系の多次元化、高精細化に伴い、そのデータは容量及び複雑性を増している。これら大容量の画像データを効率的に取り扱い、かつ定量的な解析を適用可能とするソフトウェア
について開発及び運用を行っている。
細胞集団運動における個々の細胞動態を数量化し解析する
ためには、多数の細胞について状態を記録する系が必要となる。上皮細胞群のアピカル面を蛍光ラベルした対象の器官形
成過程を共焦点レーザ顕微鏡により 4D 観察像として捉えたデータセットから、各々の細胞のアピカル面の輪郭とその配置を抽出し、記録するアルゴリズムの開発と実装を行っている（上図）。また、これら細胞輪郭の系時変化を解析する
ことで、平面上皮が機能的な立体的器官へと変容する原動力についての理解を試みている。
また、時系列において不定形かつ出没や交差、分裂、融合等を繰り広げることの多い生物現象から生物学的に意味のある特徴を抽出するためには、観察者の目視による特徴の抽出

特任助教
加藤 輝

58

技術支援員
兵藤 美和（ABiS）

この技法を適用することで、遺伝子型の異なる標本間における微小な表現系の差異を記述、形態形成に与える影響について評価を行うことを可能とした（図 2）。

図 2. アプリケーション「mq」の適用例
抽出した形態特徴量を定量的に解析、注目する変異型における微小な表現系の差を求めた。

参考文献
1. Kato, K. et al. (2016). Microtubule-dependent balanced cell
contraction and luminal-matrix modification accelerate epithelial
tube fusion. Nat. Commun. 7:11141 doi: 10.1038/ncomms11141.
2. Kato, K., and Hayashi, S. (2008). Practical guide of live imaging
for developmental biologists. Dev Growth Differ. 50, 381-390.

59

植物が光を集める仕組みを探る
植物は、環境の変化に自らを順化適応させることで生き残りをはかる。太陽光を集め、利用可能なエネルギーへの変換を行う光合成においても、さまざまなレベルの
光環境適応が行われている。本部門では、単細胞緑藻クラミドモナスを中心としたモデル藻類を用いて、生化学、分子遺伝学、分光学的手法、ライブイメージングなどを駆使し、光合成に利用する光を効率よく集めるしくみや、余分に吸収された光エネルギーを安全に消去するしくみの研究を行っている。また、得られた基礎的知
見をもとに、サンゴ礁生態系の主な生産者であるサンゴ共生藻（褐虫藻）が、どのように環境に適応し、それにより共生や生態系がどのように維持されているかを理解するための研究も行っている。

Members

教授
皆川 純
准教授
高橋 俊一
助教
得津 隆太郎
技術課技術職員
野田 千代
NIBB リサーチフェロー
Eunchul Kim
日本学術振興会特別研究員
河合 寿子
博士研究員
鎌田 このみ河合 文啓
佐藤 諒一
Raymond Burton-Smith
総合研究大学院大学
大学院生
Yousef Yari Kamrani
加藤 弘樹
小菅 晃太郎
岸本 真理子
岡島 圭佑
渡邉 顕正
谷中 綾子
技術支援員
米沢 晴美
門脇 たまか
植野 靖子
横山 美智子
事務支援員
外山 麻実

過剰に吸収された光エネルギーを安全に消去する機構（上）クラミドモナスの光化学系 II に LHCSR3 が結合すると、アンテナ（LHCII）に吸収された光エネルギーが PSII 反応中心に移動する前に消去される。これは、熱放散と呼ばれ、強光下での光合成装置の保護に役立っている。
サンゴの幼ポリプ：褐虫藻を共生させる前（下左）と共生させた後（下中央）
サンゴは褐虫藻を細胞内に共生させ、その光合成産物を利用する。多くのサンゴ種は、環境から褐虫藻を取り込み共生をスタートさせる。この共生が破綻した状態が環境問題として知られる“白化”である。
褐虫藻との共生体として注目されるセイタカイソギンチャク（下右）育てやすく、褐虫藻の出し入れが可能なセイタカイソギンチャクは、動物 - 植物共生系のモデルとして注目されている。
触手の内部には、共生している褐虫藻細胞を“つぶ“状に見ることができる。

60

環境光生物学研究部門

http://www.nibb.ac.jp/photo/

光合成装置の環境適応

ゴ礁の減少が懸念されている。その原因の一つは、高温スト

植物は環境やその変化に応じて光合成装置を変化させ、光レスによる褐虫藻の光阻害である。光阻害の高温感受性は褐

合成を最適化する。その最も顕著な変化は、光を集める“ア

虫藻種（タイプ）により異なるため、どの褐虫藻種を共生さンテナ”LHC にみられる。本研究部門では、LHC に注目せるかにより、サンゴの白化感受性は変化する。しかし、サし、光環境適応メカニズムの分子レベルでの解明をめざしてンゴと褐虫藻の共生には種特異性があり、それぞれのサンゴいる。単細胞緑藻であるクラミドモナス (Chlamydomonas

種はある特定の褐虫藻種としか共生関係を結ぶことができな

reinhardtii ) をモデルに、生化学解析（膜タンパク質複合体

い。そのため、サンゴが新たな褐虫藻種を環境から取り込み、の単離）と物理学解析（電子顕微鏡を用いた画像解析や蛍光環境変化に適応することは容易ではない。本研究部門では、寿命解析など）を組み合わせ、先進的な研究を進めている。

（1）単離培養された褐虫藻やイソギンチャク（サンゴと同光環境に応じた光化学系超複合体の構造と機能の変化を同時様に褐虫藻を共生させる）をモデルに、高温ストレスによるに捉えることで、光環境適応機構を分子レベルで解析できる白化機構やその感受性機構の解明（文献 5）、（2）種特異性

ようになっている。私たちの研究成果は、これまでの光環境機構の解明（図 2；文献 2）、（3）褐虫藻の形質転換法の確適応機構を一新する包括モデルの提案に至った（文献 6）。

立（文献 1）を進めている。モデル生物の光合成研究で蓄積

最近は、光環境に応じて、余分な光エネルギーを消去すされた知見や技術を応用することで、この分野の発展に貢献

る“熱放散”ｑ E に注目し、その分子機構の解明を進めてする。

いる。私たちは、（１）ｑ E が光化学系 II 超複合体に結合した LHCSR タンパク質によるエネルギー散逸に起因すること ( 文献 7)、（２）LHCSR タンパク質の発現が光受容体のフォトトロピンによって制御されていること（文献 4）、（3）LHCSR 依存のｑ E は光化学系 II 超複合体のアンテナ
から CP43 へのエネルギー移動の抑制に起因すること ( 図1；文献 3) を世界に先駆けて明らかにしてきた。これらの知見により、ｑ E 活性化機構の全容が見えてきた。最近では、これらの最新の技術や知見を応用に利用しようと、屋外環境での藻類バイオマスの増加を目指す研究も企業と協力し合いながら進めている。
図 1. LHCSR3 によるエネルギー放散
光化学系 II に LHCSR3 と呼ばれるタンパ
ク質が結合すると、アンテナから CP43 へのエネルギー移動が抑制され、吸収された
光エネルギーは放散される。これは、過剰なエネルギーが反応中心に流れるのを防いでいる。黄色の点線の輪は、LHCSR3 が結合すると予想される部位。

サンゴ礁を支える褐虫藻の光合成
熱帯や亜熱帯の沿岸に広がるサンゴ礁には、生物多様性に富んだ生態系が築かれている。この生態系の主な生産者は、サンゴに共生する褐虫藻である。そのため、褐虫藻の光合成で生み出されるエネルギー（糖）は、サンゴ礁に生息する生物全体の生活を支えている。近年、海水温の上昇によるサンゴの白化が世界規模で頻繁に起こっており、それによるサン

教授
皆川 純

准教授
高橋 俊一

図 2. サンゴと褐虫藻の種特異的な共生関係
本研究室の研究により、種特
異性は、褐虫藻の細胞サイズとサンゴの許容褐虫藻サイズとで決まることが明らかとなった。CCMP2459：細胞
サイズの小さめな褐虫藻種。
L1633：細胞サイズの大きめな褐虫藻種。

参考文献
1. Ishii, Y., Maruyama, S., Fujimura-Kamada, K., Kutsuna, N.,
Takahashi, S., Kawata, M., Minagawa, J. (2018). Isolation of uracil
auxotroph mutants of coral symbiont alga for symbiosis studies.
Scientific Reports 8:3237.
2. Biquand, E., Okubo, N., Aihara, Y., Rolland, V., Hayward, D.,
Hatta, M., Minagawa, J., Maruyama, T., Takahashi, S. (2017).
Acceptable symbiont cell size differs among cnidarian species
and may limit symbiont diversity. ISME J. 11:1702-1712.
3. Kim, E, Akimoto, E, Tokutsu, R., Yokono, M., Minagawa, J.
(2017). Fluorescence lifetime analyses reveal how the high lightresponsive protein LHCSR3 transforms PSII light-harvesting
complexes into an energy-dissipative state. J. Biol. Chem.
292:18951-18960.
4. Petroutsos, D., Tokutsu, R., Maruyama, S., Flori, S., Greiner, A.,
Magneschi, L., Cusant, L., Kotke, T., Mittag, M., Hegemann,P., Minagawa, J., Finazzi, G. (2016). A blue-light photoreceptor
mediates the feedback regulation of photosynthesis. Nature
537:563-566.
5. Aihara, Y., Takahashi, S., Minagawa, J. (2016). Heat inductionof cyclic electron flow around photosystem I in the symbiotic
dinoflagellate Symbiodinium. Plant Physiol. 171: 522-529, 2016.
6. Minagawa, J., and Tokutsu, R. (2015). Dynamic Regulation of
Photosynthesis in Chlamydomonas reinhardtii. Plant J. 82:413428.
7. T o k u t s u , R . , M i n a g a w a , J . ( 2 0 1 3 ) . E n e r g y - d i s s i p a t i v esupercomplex of photosystem II associated with LHCSR3 in
Chlamydomonas reinhardtii. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.
110:10016-10021.

助教
得津 隆太郎61

動物が環境の季節変化を感知して巧みに適応する仕組みを解明する
春夏秋冬の季節の移ろいにともない、日の長さ（日長）や気温、降水量など、生物をとりまく環境は刻々と変化する。動物はこの環境の変化を感知して、繁殖、渡り、冬眠、換毛など、様々な生理機能や行動を変化させているが、動物が季節の変化を読み取る仕組みはまだ解明されていない。メダカは、日長や水温の変化を敏感に感知し、春から夏にかけて繁殖する。また、生息する地域によって季節の変化に対する応答性が異なることが知られている。本部門では、日本の様々な地域で採集された野生メダカや遺伝子改変メダカを駆使して、動物が日長や温度の変化を感知して環境の季節変化に適応する仕組みの全容の解明を目指している。

Members

客員教授
吉村 崇
特任助教
四宮 愛
特別訪問研究員
GUH Ying-Jey
特別共同利用研究員
中山 友哉（名古屋大学）丸山 迪代（名古屋大学）技術支援員
赤間 亜希子木下 千恵

メダカは日照時間と温度の変化に敏感に反応し、春から夏にかけて繁殖活動を行う（左上）。高緯度地方に生息するメダカは低緯度地方に生息するメダカに比べて洗練された季節応答を示すことが知られている。本
部門では、日本各地に由来するメダカ（右、左下）の解析を通じて、動物が日照時間や温度の変化を感知して環境の季節変動に適応する仕組みの解明に取り組んでいる。

62

季節生物学研究部門
脊椎動物の季節適応機構

変化することで繁殖期に婚姻色を見分けていることを明らか

動物の行動の季節変化については紀元前 300 年代のアリにした ( 文献 1)。

ストテレスの著書「動物誌」にも記述されているが、今日に本部門では、メダカをモデル動物として、動物が季節の変

おいても、動物がいかに季節を感知して、四季の環境の変化化を感知し、巧みに適応してに適応しているかは明らかにされていない。

いる仕組みの解明を目指して動物が季節を感知する仕組みを解明するには、四季の変化いる。

に明瞭に応答する生き物に学ぶのが近道である。鳥類は空を飛ぶため、可能な限り身体を軽くしており、生殖器も必要な時期だけ発達させる。特に雄では日照時間（日長）が長くな
ると精巣重量がたった 2 週間で 100 倍以上も大きくなる。
このように生物が日長の変化に反応する現象は「光周性」と呼ばれている。鳥類、とりわけウズラは急速かつ劇的な光周反応を示すため、光周性の解明に最適なモデル生物として研図 1. メダカの光受容器の季節変化
メダカの目の光受容器は、冬はほとん
ど発現していないが、夏の条件に移すと顕著に発現するため、季節によって色覚が変化することが明らかになった。

究に用いられてきた。我々はウズラを材料として、脳の視床下部において春に発現誘導を受ける遺伝子群を探索し、光周性を制御する鍵遺伝子 DIO2 を単離した ( 文献 7)。また、
ゲノムワイドな遺伝子発現解析により、DIO2 遺伝子を制御する光周性のマスターコントロール因子として下垂体隆起部の甲状腺刺激ホルモン (TSH) を同定した（文献 5）。哺乳類
においては眼が唯一の光受容器官であるが、哺乳類以外の脊椎動物は脳内にも光受容器を持つ。我々はウズラの脳内で日長の変化を感知する新規な光受容分子、オプシン 5 を発見した（文献 4）
。これらの研究から、鳥類の光周性を制御す
る情報伝達経路が明らかになった。
我々はさらに遺伝子改変マウスを用いて、ウズラで明らかにした仕組みが、ヒトを含む哺乳類においても保存されていることも明らかにしている（文献 2, 6）。さらにヤマメにおいても解析を進め、魚類特有の器官で、機能が知られていな
かった「血管嚢」が、季節を感知するセンサーとして働いていることを明らかにした（文献 3）。

動物が日の長さを測る仕組みの解明に向けて
これまでの研究によって脊椎動物が季節の変化を感知する
情報伝達経路が明らかになってきた。しかしウズラがどのようにして 12 時間の明期を長日と認識し、11 時間半の明期を短日と認識するのかという「臨界日長」の謎、すなわち、
光周性の本質は明らかになっていない。メダカは日本各地に生息しているが、東北地方など、高緯度地方のメダカは沖縄などの低緯度地方のメダカに比べて、洗練された光周反応を示すことが知られており、この謎の解明に優れたモデルである。我々は最近メダカの色覚が季節によってダイナミックに

客員教授
吉村 崇

参考文献
1. Shimmura, T., Nakayama, T., Shinomiya, A., Fukamachi, S.,
Yasugi, M., Watanabe, E., Shimo, T., Senga, T., Nishimura, T.,
Tanaka, M., Kamei, Y., Naruse, K., and Yoshimura, T. (2017).
Dynamic plasticity in phototransduction regulates seasonalchanges in color perception. Nature Communications 8, 412.
2. Ikegami, K., Liao, X.H., Hoshino, Y., Ono, H., Ota, W., Ito, Y.,
Nishiwaki-Ohkawa, T., Sato, C., Kitajima, K., Iigo, M., Shigeyoshi,
Y., Yamada, M., Murata, Y., Refetoff, S., and Yoshimura, T. (2014).
Tissue-specific post-translational modification allows functionaltargeting of thyrotropin. Cell Reports 9, 1-9.
3. Nakane, Y., Ikegami, K., Iigo, M., Ono, H., Takeda, K., Takahashi,D., Uesaka, M., Kimijima, M., Hashimoto, R., Arai, N., Suga, T.,
Kosuge, K., Abe, T., Maeda, R., Senga, T., Amiya, N., Azuma, T.,
Amano, M., Abe, H., Yamamoto, N., and Yoshimura, T. (2013).
The saccus vasculosus of fish is a sensor of seasonal changes in
day length. Nature Communications 4, 2108.
4. Nakane, Y., Ikegami, K., Ono, H., Yamamoto, N., Yoshida, S.,
Hirunagi, K., Ebihara, S., Kubo, Y., and Yoshimura, T. (2010).
A mammalian neural tissue opsin (Opsin 5) is a deep brain
photoreceptor in birds. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 107, 1526415268.
5. Nakao, N., Ono, H., Yamamura, T., Anraku, T., Takagi, T., Higashi,K., Yasuo, S., Katou, Y., Kageyama, S., Uno, Y., Kasukawa, T.,
Iigo, M., Sharp, P.J., Iwasawa, A., Suzuki, Y., Sugano, S., Niimi,
T., Mizutani, M., Namikawa, T., Ebihara, S., Ueda, H.R., andYoshimura, T. (2008). Thyrotrophin in the pars tuberalis triggers
photoperiodic response. Nature 452, 317-322.
6. Ono, H., Hoshino, Y., Yasuo, S., Watanabe, M., Nakane, Y., Murai,
A., Ebihara, S., Korf, H.W., and Yoshimura, T. (2008). Involvementof thyrotropin in photoperiodic signal transduction in mice. Proc.
Natl. Acad. Sci. USA 105, 18238-18242.
7. Yoshimura, T., Yasuo, S., Watanabe, M., Iigo, M., Yamamura,T., Hirunagi, K., and Ebihara, S. (2003). Light-induced hormone
conversion of T4 to T3 regulates photoperiodic response of
gonads in birds. Nature 426, 178-181.

特任助教
四宮 愛

63

ゲノム比較から多様性理解へ

ゲノム情報研究室

多様な生物種についてのゲノム解読が進み、それらの比較解析から生物の多様性とそれを生み出す進化プ
ロセスを理解することが可能になりつつある。当研究室では、特に多様なゲノムが蓄積している微生物のゲノムに着目して、比較ゲノム情報学の立場から、なるべく普遍的な視点でこの問題に取り組もうとしている。すなわち、多数のゲノムを比較して、その間にみられるパターンの共通性と多様性を解析すること
によって、遺伝子の集合体としてのゲノムの成り立ちを理解し、それによってゲノムの進化過程を推定したり、機能未知遺伝子の機能を推定したりすることを目指す。この目的のため、独自の微生物比較ゲノム
データベースを構築し、これに基づいて比較ゲノム解析の新しいアプローチの開拓を目指した研究を行っている。

微生物ゲノム比較解析システム

近縁ゲノムの比較解析

直接目に見えない微生物を研究する上で、ゲノム情報はこ

原核生物の進化においては、祖先から子孫へという垂直的とさらに大きな価値を持つため、すでに多様な微生物のゲノな遺伝情報の流れに加えて、種を超えた水平的な遺伝情報のム配列が決定され、その数はなお急速な拡大を続けている。

移動が本質的に重要な役割を果たしていることが知られておこうした大量のデータに基づく比較ゲノム研究を推進するたり、病原性の理解などの応用面からも注目されている。しかめ、微生物ゲノム比較解析システム MBGD の構築を行ってし、こうした複雑な微生物のゲノム進化過程を包括して理解いる。特に、比較解析を行う際に必要となるゲノム間の遺伝するための戦略はまだ確立していない。ゲノム進化過程の詳子対応付け ( オーソログ分類 ) について、効率的なアルゴリ

細な解析は、類縁度の高いゲノムを比較することによって可ズムの開発を行っている。また、オーソログ分類の結果とし能になるので、MBGD のデータを活用しつつ、近縁ゲノムて得られる系統パターン ( ある遺伝子が各ゲノム中に存在す

比較解析の戦略確立に向けた研究を行っている。特に、ゲノるかしないかというパターン ) や融合タンパク質の存在など

ムの垂直的な進化プロセスをまず明確にすることを目指し

から遺伝子の機能推定を行える可能性が指摘されており、大て、近縁ゲノム間で遺伝子の並び順が保存された「コア構造」

量のデータを活用することにより、その可能性を高めることに着目した研究を進めている。

も目指している。このような解析を効率よく行うため、オーソログ解析に基づいて比較ゲノム解析を行う汎用ワークベン
チ RECOG の開発を行っている。

図 1. 比較ゲノム解析システム RECOG で表示したオーソログ対応テーブル

助教
内山 郁夫

64

研究員
加藤 雅樹

参考文献
1. Uchiyama, I., Albritton, J., Fukuyo, M., Kojima, K., Yahara, K.,
Kobayashi, I. (2016). A novel approach to Helicobacter pylori pangenome analysis for identification of genomic islands. PLoS One
11, e0159419.
2. Chiba, H., Uchiyama, I. (2014). Improvement of domain-level
ortholog clustering by optimizing domain-specific sum-of-pairs
score, BMC Bioinformatics, 15, 148.
3. Uchiyama, I. (2008). Multiple genome alignment for identifying
the core structure among moderately related microbial genomes.
BMC Genomics 9, 515
4. Uchiyama, I. (2006). Hierarchical clustering algorithm forcomprehensive orthologous-domain classification in multiple
genomes. Nucleic Acids Res. 34, 647-658.
5. Uchiyama, I. (2003). MBGD: Microbial genome database forcomparative analysis. Nucleic Acids Res. 31, 58-62.

胚の体軸決定と顕微鏡技術

時空間制御研究室
我々の体のどちらが右でどちらが左か決めるのは、発生の一時期、胚表面に生える繊毛が作り出す水流である。時空間制御研究室では主にマウス胚を使いこのユ
ニークな現象を調べている。また光シート顕微鏡と呼ばれる新しい顕微鏡技術の開発と生物学への応用にも取り組んでいる。

7.5 日マウス胚を腹側から見た走査顕微鏡写真。
中央にあるくぼみがノードで、その中の各細胞はそれぞれ 1 本の繊毛を有する。

発生における左右初期決定

我々の体は、心臓が左、肝臓が右というように高度に左右非対称なつくりをしている。発生においてこの左右を最初に決めるのは、胚表面に一時的に現れる、ノードと呼ばれる部
位の繊毛の働きである。ノード繊毛は回転運動を行い、周囲に胚体の左に向かう水流 ( ノード流 ) を作る。この水流の向きが左右を決める遺伝子の非対称な発現のトリガーとなることがわかっている。一方、ノード流によって運ばれる情報の正体が何かという問題は、いまだ決着を見ていない。これは発生学における基本的な問題であるばかりでなく、細胞外の水流が組織の極性を決定するという、風変わりながら近年いくつか発見され注目を集めているシステムである。私達は全胚培養、Ca2+ イメージング、水流の人工的改変などの手法を用いてこの謎の解明に挑んでいる。

全国の研究者に供するとともに、他には無いこの特徴を活かし、マウス原腸陥入胚の深部・長時間ライブイメージングを実現している。私達はこの系を活用して組織構築のしくみに迫っていきたいと考えている。同時に私達は、自由運動する
アメーバを 0.5 秒間隔で立体撮影できる超高速型、２光子励起と組み合わせた光シート顕微鏡の開発など、顕微鏡そのものを改良していく試みも行っている。

図 2. 生きた試料の光シート顕微鏡撮影例
左核に GFP 発現する原腸陥入期（6.5 日）マウス胚の光学断面像。
右 ３次元再構築したアメーバ運動の連続写真。

図 1. 人工的に胚の左右を逆転させる実験
チャンバー内の「たこつぼ」に胚を固定し、一定方向の水流に曝す。ノード内の水流が右向きになるような条件下では、左側特異的な遺伝子 nodal が右側に発現し、心臓などの形態も左右逆転する。

光シート顕微鏡の技術開発と応用

私 達 は 光 シ ー ト 型 顕 微 鏡 を 基 生 研 に 導 入、 運 用 し て いる。光シート型顕微鏡とはもともと欧州分子生物学研究所(EMBL) で開発された、試料の横から薄いシート状に整形した励起光を照射する蛍光顕微鏡の方法論であり、深部到達性・
高速・低褪色・低光毒性といった特徴がある。いずれも組織や胚を丸ごと生きたまま見るためには大きな利点である。私達はこの顕微鏡を統合イメージング共同利用研究、先端バイ
オイメージング支援プラットフォーム（ABiS）の枠組みで

准教授
野中 茂紀

参考文献
1.Maruyama, A., Oshima, Y., Kajiura-Kobayashi, H., Nonaka, S.,
Imamura, T., and Naruse, K. (2014). Wide field intravital imaging
by two-photon-excitation digital-scanned light-sheet microscopy(2p-DSLM) with a high-pulse energy laser. Biomed Opt Express 5,3311-3325.
2. Ichikawa, T., Nakazato, K., Keller, P. J., Kajiura-Kobayashi, H.,
Stelzer, E. H., Mochizuki, A., and Nonaka, S. (2013). Live imaging
of whole mouse embryos during gastrulation: migration analysesof epiblast and mesodermal cells. PLoS One. 8, e64506.
3. Takao, D., Nemoto, T., Abe, T., Kiyonari, H., Kajiura-Kobayashi,
H., Shiratori, H., and Nonaka, S. (2013). Asymmetric distribution of
dynamic calcium signals in the node of mouse embryo during leftright axis formation. Dev. Biol. 376, 23-30.
4. 野中茂紀 (2012). 光シート顕微鏡：生体観察のための新しい顕微鏡法 . 日本顕微鏡学会和文誌「顕微鏡」47, 163-166.
5. 野中茂紀 (2009). 繊毛と脊椎動物の左右性 . 細胞工学 28, 1011–
1015.
6. Nonaka, S., Shiratori, H., Saijoh, Y., and Hamada, H. (2002).
Determination of left-right patterning of the mouse embryo by
artificial nodal flow. Nature 418, 96-99.

博士研究員
谷口 篤史
技術支援員
石橋 知子

65

クロマチン動態から迫るリプログラミング機構の解明
私たちの生命は、たった１つの受精卵からスタートします。受精卵が細胞分裂を繰り返す過程で、個々の細胞の運命が決定され、最終的には生体内の様々な組織を形成します。私たちは、その細胞の運命決定のメカニズムを解き明かそうとしています。特に、運命決定が行われる過程で「クロマチン高次構造」がどのように変化し、クロマチンが「動く」ことがどのような役割を担っているのかを、マウスの初期胚や ES 細胞などをモデルとして研究をおこなっています。

Members

特任准教授
宮成 悠介
博士研究員
栗原 美寿々
総合研究大学院大学
大学院生
日本芸術振興会特別研究員
石井 智子
特任専門員
田川 綾子
技術支援員
三寳 千秋
事務支援員
蜂須賀 みどり66

核内ゲノム動態

http://www.nibb.ac.jp/miyalab/

クロマチン高次構造ってナニ？

研究モデルとしてのマウス初期胚

ゲノム DNA はヒストンというタンパク質に巻き付くこと

受精直後のマウス胚では、細胞分裂に伴って個々の細胞のでクロマチンとして折り畳まれ、直径数 µm の核内にコン運命が決定されます。私たちはクロマチンの動きを生きたマ

パクトに収納されています。そのクロマチン繊維は核内でラウス胚を用いてイメージングし、その変化と細胞の運命決定

ンダムに存在するのではなく、階層的に組織化された構造をとの関係を研究しています。

とっています（図 1）。その立体的なクロマチン高次構造は、転写や複製などの様々な核内現象に深く関与していることが知られています。クロマチンの構造はその表現形に大きく関与しており、生体内に存在する様々な細胞種はそれぞれ特異的なクロマチン高次構造を有しています。

図 2. クロマチンのライブイメージング
核内でクロマチン ( 緑 ) が動くことで、細胞特異的なクロマチン高次構造が構築される。

図 1. 階層的なクロマチン高次構造
核内のクロマチンは組織化された構造をとる。

クロマチンが動くって、どういうこと？？
核の中でクロマチン繊維はじっとしていません。核内で転写や複製反応が起こる度に、クロマチンはダイナミックに動きます。また、細胞の性質が変化するのに伴って、クロマチ
ンは動き、そして細胞特異的な核内クロマチン構造が構築されます。しかし、クロマチンの動きを生み出すメカニズムや、動きの役割は全く明らかになっていません。

細胞の運命ってどうやって決まるの？？？
たった１つの受精卵が細胞分裂を繰り返すことによって、私たちの体が出来上がります。その過程で、個々の細胞の運命が決定されることで、異なる性質の組織が形成されます。
細胞の運命決定のメカニズムは謎に包まれています。私たちは、クロマチン高次構造とその変化に着目することで、その謎を解き明かそうとしています。

参考文献
1.Miyanari, Y. (2016). A New Approach to Dissect Nuclear
Organization: TALE-Mediated Genome Visualization (TGV).
Methods Mol Biol. 1338:89-97.
2.Miyanari, Y. (2014). TAL effector-mediated Genome Visualization(TGV) Methods, Sep;69(2):198-204.
3. Miyanari, Y. (2014). Live imaging of nuclear dynamics by TALEmediated Genome Visualization, Methods in Molecular Biology
2013 Nov;20(11):1321-4.
4. Miyanari, Y. Birling, C.Z., and Torres-Padilla, M.E. (2013). Livevisualization of chromatin dynamics using fluorescent TALEs,
Nature Structural & Molecular Biology 20, 1321-4.
5. Li, Y., Miyanari, Y., Shirane, K., Nitta, H., Kubota, T., Ohashi,
H., Okamoto, A., and Sasaki, H. (2013). Sequence-specificmicroscopic visualization of DNA methylation status at satellite
repeats in individual cell nuclei and chromosomes, Nucleic Acids
Res. Oct;41(19):e186.
6. Miyanari, Y., and Torres-Padilla, M.E. (2012). Control of groundstate pluripotency by allelic regulation of Nanog. Nature 483, 4703.
7. Miyanari, Y., Atsuzawa, K., Usuda, N., Watashi, K., Hishiki,T., Zayas, M., Bartenschlager, R., Wakita, T., Hijikata, M., andShimotohno, K. (2007). The Lipid droplet is an organelle importantfor Hepatitis C virus production. Nature Cell Biology 9, 1089-1097.
8. HP; http://www.nibb.ac.jp/miyalab/

特任准教授
宮成 悠介

自然科学研究機構
生命創成探究センター
核内ゲノム動態研究グループ67

発生と代謝のつながり発生現象を適切に進めるためには、細胞（群）の運命・役割を決める化合物を生成したり、進行そのものの維持に関わる代謝システムを働かせたりする必要がある。
ところが、発生過程に連動した代謝システムの制御は、思いのほか理解されていない。そこで本研究室では、代謝システムの視点から、発生現象のより良い理解を目指している。この目標に向かい、発生現象の研究分野に、メタボロミクス解析を積極的に活用するのが独自の研究スタイルである。

Members

特任准教授
川出 健介
博士研究員
野崎 守
総合研究大学院大学
大学院生
Griffin St.Clair
特別共同利用研究員
友井 拓実（北海道大学）
技術支援員
山口 千波

これまでシロイヌナズナの発生に関わるとして研究されてきた因子が（右上）、芽生え初期では根端で発現していて（真中）、分岐鎖アミノ酸代謝に関与することが示唆され始めている（左下）。このような発生と代謝のつながりが、当研究室のキーワードである。

68

植物発生生理http://www.oib.orion.ac.jp/metabolo/

発生と代謝の未知なるつながりを探索にも関わっていることを見出してきた（図２）。また、このこれまでの分子遺伝学的な研究から、特定の発生現象に特遺伝子の変異株はロイシンに高感受性を示し、生育阻害が引異的な役割をもつ代謝システムの例が、しばしば報告されてき起こされる。これは、発生と代謝の連関がもつ機能的な側いる。このような発生と代謝のつながりは、発生現象が代謝面を明らかにする好例になるはずである。

システムにどのように駆動されているのか、もしくは、どの

現在は、トランスオミクス解析で得た代謝物プロファイル

ように維持されているのかを理解する重要な鍵になる。しかと転写産物プロファイルを統合的に解析し、この連関が成立

し、代謝システムの視点から発生現象を理解しようという試する仕組みとその役割について詳細に調べている。

みは、これまであまり取り組まれてこなかった。その結果、発生と代謝がどのように連関しているのかは、未だに断片的な情報しかない。そこで、代謝システムへの摂動（代謝を担う酵素への遺伝的変異）が、発生現象にどのような影響を与えるのか（形態的な表現型へのアウトプット）を定量的に評価し、発生現象と代謝システムの未知なるつながりを、体系的に探索している
このフェノーム解析から、特定の不飽和脂肪酸を基質としうる酵素が、植物の胚発生過程において、器官原基の適切な配置に重要な役割を担っていることが分かってきた（図１）。
現在、脂肪酸に着目した GC-MS 分析系を立ち上げている
ところであり、当該変異株における脂肪酸プロファイルの変化から、観察された形態変化を不足なく説明したいと考えている。

図２．発生関連因子による一次代謝制御
これまで‘発生関連因子’として研究されてきた遺伝子が欠損すると、生体内におけるアミノ酸代謝から TCA 回路にわたる広範な一次代謝に異常が生じる。
野生株に対する変異株内での代謝産物量変化を Fold change で示している。

新しいメタボロミクス技術の開発
発生現象を扱う研究も含め、様々な分野にメタボロミクスを応用するための技術開発に取り組んでいる。また、動植物を問わず幅広い実験試料でメタボロミクスの共同研究にも積極的に取り組んでいる。
図１．脂肪酸代謝による胚発生制御
シロイヌナズナ野生株では子葉原基２カ所が盛り上がりハート型になるが、変異株では原基を適切に配置できずカップ状になる。 Bar = 50 μ m

発生と代謝がつながる仕組みと役割を解明
発生と代謝の連関で興味深く新しい知見を生み出す可能性のあるものについては、より詳細な解析により、連関する仕組みや生体内における役割の解明を目指している。
例えば、シロイヌナズナの細胞増殖に関わる遺伝子が、分岐鎖アミノ酸代謝から TCA サイクルを含む広範な一次代謝

参考文献
1. Kawade, K. and Tsukaya, H. (2017). Probing the stochastic
property of endoreduplication in cell size determinationof Arabidopsis thaliana leaf epidermal tissue. PLoS One.
12(9):e0185050.
2. Kawade, K., Tanimoto, H., Horiguchi, G., and Tsukaya, H. (2017).
Spatially different tissue-scale diffusivity shapes ANGUSTIFOLIA3
gradient in growing leaves. Biophys. J. 113:1109-1120.
3. Sawada, Y., Tsukaya, H., Li, Y., Sato, M., Kawade, K., and Hirai,
M.Y. (2017). A novel method for single-grain-based metabolic
profiling of Arabidopsis seed. Metabolomics. 13:75.

特任准教授
川出 健介

自然科学研究機構
生命創成探究センター
植物発生生理研究グループ
生命創成探究センター客員教授
塚谷 裕一

69

地球と地球外の光合成 アストロバイオロジー（滝澤）
生命は地球以外の惑星にも存在するのだろうか？太陽系外惑星の相次ぐ発見により、この問いかけは科学的に検証可能になりつつある。太陽系近傍の系外惑星に地球と同じような“植物”が存在するとすれば、大気中の酸素の透過光スペクトルや植生
特有の反射スペクトルを次世代超大型望遠鏡により観測することができる。太陽と異なり、可視光より赤外線を多く照射する
赤色矮星のまわりで進化する場合の光合成生物の特性を推定し、期待される生物指標を予測する。
赤外線利用型光合成生物進化の検証

近赤外線利用型の光合成反応として様々な仮説が提唱されアストロバイオロジーセンターでは 2027 年に稼働が予定ているが、地球と同じ可視光利用型から進化可能な反応機構されている次世代の 30 メートル望遠鏡（TMT）などを用は限定される。二つの反応中心がそれぞれ可視光・近赤外線

いて生命居住可能（液体の水が存在できる）領域にある太陽を利用する過渡的な反応は比較的簡単に実現できるが、近赤系外惑星の直接撮像を目標としている。基礎生物学研究所に外線をより有効に利用するためには電子伝達経路の変換が必拠点を置く生物部門では観測のターゲットとなる赤色矮星周要になるため、実現可能性をより詳細に検討する必要がある

りで検出が期待される生物指標を予測するための研究を進め

（図２）。

ている。
技術的に観測可能性が高い系外惑星の生物指標として大気中の酸素濃度と陸上植生に特有の反射スペクトルがあり、どちらも光合成反応に利用される光の波長により決定される。
赤色矮星の周りの光環境を推定すると、地表では近赤外線が豊富な反面、水中に到達する光は可視光のみとなり、大きなギャップが存在する（図１）。進化の過程で酸素を発生する
最初の光合成生物が水中で誕生する場合、地球と同様に可視光を利用する可能性が高い。酸素濃度の上昇によりオゾン層

図２．可視光利用型電子伝達から赤外線利用型への転換が形成された後陸上への進化が期待できるが、水陸境界領域
では激しい光強度とスペクトルの変化に曝される。可視光利

野外光合成測定試験用型から近赤外線利用型への転換は変動する光環境への対応

太陽系外惑星での植物特性を検討する手がかりを得るため、に不利なため、陸上への進化が近赤外線利用型への進化に先様々な自然環境下で多様な植物の光合成反応測定を実施。

行すると予想される（上図）。

図３．野外測定用分光光度計（MultispeQ）による測定と解析例

図１．惑星表面と水中の光量子束密度スペクトル地球（右）と仮想系外惑星（右）の光環境を比較。しし座 AD 星の生命居住可能領域に地球と同じ惑星が存在する場合を想定した。

特任准教授
滝澤 謙二

自然科学研究機構
アストロバイオロジーセンター

70

参考文献
Takizawa, K., Minagawa, J., Tamura, M., Kusakabe, N., andNarita, N. (2017). Red-edge position of habitable exoplanets
around M-dwarfs. Sci. Rep. 7, 7561.

71

生物機能解析センター
生物機能解析センターは、生物機能を支える遺伝子やタンパク質の網羅的解析、光を用いた生物機能の解析、遺伝
子やタンパク質の配列情報の保存や利用に関するサポートを行う施設として 2010 年度に設置された組織である。
「生物機能情報分析室」「光学解析室」「情報管理解析室」の 3 つの室からなり、共同利用研究を強力にサポートする体制を整えている。また、このような機器を利用した研究とともに、それぞれの室に所属する教員は独自の研究を展開している。

生物機能情報分析室

http://www.nibb.ac.jp/analyins/

生物機能情報分析室は、遺伝子・タンパク質解析の共同研究拠点として、基礎生物学研究所および生理学研究所の分析機器の管理・運用を行っている。超遠心機のような汎用機器から次世代 DNA シーケンサーのような先端機器に至るまで、40 種
類 70 台にのぼる機器を備え、その多くは所外の研究者にも開放している。特に、機能ゲノミクスに力を入れており、次世代DNA シーケンサーと質量分析装置を利用した共同利用研究を行っている。

1. ゲノミクス

超高速並列 DNA シーケンサーによる次世代 DNA シーケン
シング技術の登場は、現代の生物学に革命的な変化をもたらしつつある。生物機能情報分析室では、PacBio RSⅡ（パシフィッ
クバイオサイエンス社）、NextSeq および MiSeq システム（イルミナ社）を運用し、ライブラリ調製やデータ解析のための設備も整備されている。共同利用研究の一環として「統合ゲノミ
クス共同利用研究」を毎年公募し、これらを用いた次世代ゲノム研究を所内外の研究者とともに推進している。また、ゲノム
インフォマティクス・トレーニングコースを年数回開催し、実験生物学者のバイオインフォマティクスのリテラシー向上にも貢献している。

特任准教授
重信 秀治

技術課技術職員
森 友子
牧野 由美子
山口 勝司
尾納 隆大
技術支援員
浅尾 久世
松本 美和子秋田 朝日
事務支援員
市川 真理子

2. プロテオミクス・メタボロミクス

生物機能情報分析室では以下の 4 台の質量分析装置と 2 台のプロテインシーケンサーを保有し、プロテオーム解析のみならずメタボローム解析にも活用されている。
- 高 分 解 能 質 量 分 析 装 置 (Thermo Fisher ScientificOrbitrap Elite).
- LC-Q-TOF MS (AB SCIEX TripleTOF5600, Waters
Q-TOF Premier)- MALDI-TOF MS (Bruker Daltonics REFLEX III)- プロテインシーケンサー (ABI Procise 494 HT/ 492
cLC)

3. その他

分光光度計、化学発光・蛍光画像解析装置、フローサイトメー
ター、リアルタイム PCR、高速液体クロマトグラフ、ガスク
ロマトグラフ、超高速遠心機など、充実した分析機器を備えている。以下はリストのごく一部である。
主な機器： セルソーター (SONY SH800); バイオイメージ
アナライザー (GE FLA9000); レーザーマイク
ロダイセクションシステム (Arcturus XT); キャ
ピラリー DNA シーケンサー (ABI 3130xl); リ
ア ル タ イ ム PCR (ABI7500); デ ジ タ ル PCR(QuantStudio 3D); 超遠心機 (Beckman XL80XP)

72

次世代 DNA シーケンサー

センター長 : 吉田 松生 教授 ( 併任 )光学解析室

http://www.nibb.ac.jp/lspectro/

光学解析室は共同利用研究のために、「光」をツールとする研究機器の管理・運営と、共同利用研究促進のために技術職員による操作等の技術的側面からのサポートならびに、研究者による学術的な側面からのサポートを行っている。
設置機器は、大型スペクトログラフ、顕微鏡 ( 蛍光、実体、LSM 等 )、画像解析ワークステーション、および特殊な顕微鏡類がある。画像解析に関しては画像解析分野の研究者との連携を進めている。

1. 大型スペクトログラフ

特任准教授
亀井 保博
技術課技術職員
近藤 真紀
斎田 美佐子
技術支援員
市川 千秋
石川 あずさ（ABiS）
中川 真美（ABiS）

大型スペクトログラフは世界最大の超大型分光照射設備で、波長 250 ～ 1000 ナノメートルの紫外・可視・赤外光を全長約 10 メートルの馬蹄型の焦点曲面に分散させ、強い単色光を照射することが可能である。地球上でありうる光環境を再現できる強力な光源を使用しており、生命体が受ける光を個体レベルに照射することができる。強力な単色光を多波長同時に照射することが可能であるため、アクションスペクトル解析の強力なツールとして植物個体の光応答の解析や、小型魚類の色覚解析などに使用されている ( 図 1)。
共同利用研究の「大型スペクトログラフ共同利用実験」として広く利用者を公募しており、多くの大学や研究機関の研究者と共同研究を実施している。

2. バイオイメージング機器

図 1. 大型スペクトログラフを使った魚類色覚実験の見学

光学解析室はバイオイメージングに必要な顕微鏡類および画像解析用ワークステーションも取り揃えている。一般の共焦点
レーザー顕微鏡はもちろん、多光子顕微鏡、さらには、時空間制御研究室の野中准教授の協力を得て高速で 3 次元画像取得が可能な DSLM(Digital Scan Light-sheet Microscope：
図 2 右上 )、生体内単一細胞レベルで遺伝子発現誘導を行える
IR-LEGO(Infrared Laser Evoked Gene Operator：図 2 右下 ) 顕微鏡など、特殊な顕微鏡も設置しており、観察だけでなく顕微鏡を使って生体を操作するようなイメージング技術 ( 次世代顕微鏡 ) で共同研究を強力に推進している（図 2）。
共同利用研究の「統合イメージング共同利用研究」等により、所内外の研究者との共同研究を実施し、また、トレーニングコースによる技術普及も行っている（図 3）。

図 2. 光学解析室リーフレットならびに共同利用研究の様子

図 3. トレーニングコースにも利用できる顕微鏡室（B68 室）

73

生物機能解析センター
情報管理解析室

http://www.nibb.ac.jp/cproom/

情報管理解析室は、高速・大容量の計算機を利用した大規模なデータ解析を含む生物学研究の支援を行っている。ゲノムや遺伝子、タンパク質などのデータベースに基づいて、配列解
析、発現データ解析、画像処理解析などの解析プログラムの作成、実行や、独自のデータベースの構築などを行い、Web を介してその成果を全世界に向けて配信するまでの一連の処理のサポートを行っている。合わせて、所内の超高速ネットワーク
システムの維持管理を行うと共に、計算機・ネットワークの利用に関する相談への対応や、新しいサービスの導入なども行い、所内外の情報交換の基盤を支えている。

助教
内山 郁夫
技術課技術職員
西出 浩世
中村 貴宣
杉浦 宏樹
技術支援員
岡 直美

生物情報解析システム

800 core を搭載する大規模分散処理用計算クラスタと、
4TB のメインメモリを搭載する共有メモリ型計算サーバからなり、総容量 480TB の高速ファイルサーバと、総容量720TB の大容量ストレージを有する。Infiniband により各システム間を高スループットで接続している。また、Bowtie,
Trinity 等 の 次 世 代 シ ー ケ ン サ デ ー タ 解 析 ソ フ ト ウ ェ ア やBLAST/FASTA 等の分子生物学関連アプリケーションに加えて、遺伝子発現解析ソフトウェアや BLAST/FASTA 等の分子生物学関連アプリケーションが利用できる。

ネットワークシステム

岡崎 3 機関で構成する ORION2017 ネットワークシステムの保守、運用に携わっている。ORION2017 ネットワーク
システムは基幹に 10 〜 100Gbps の帯域を有し、各室まで
1Gbps の情報コンセントを整備している。加えて、高スループット化する分析機器用に 10Gbps 情報コンセントを整備して大容量化するデータの交換に対応している。また、メール
サーバ、Web サーバなどのネットワークサーバを運用している。加えて、岡崎 3 機関全所に無線アクセスポイントを整備、
スパムフィルタ、ファイル便、ゲストアカウントシステムなどのネットワークアプリケーションの提供を行い、所内における最新の情報通信インフラ整備に貢献している。

生物情報解析システム

データベース

様々なモデル生物における遺伝子・タンパク質の配列や、画像・動画等を載せたデータベースを、所内の研究者と共同で構築している。データベースは Web で公開され、毎月数千〜数万件のアクセスがあり、国内外の研究者に幅広く利用されている。
・MBGD 微生物ゲノム比較解析データベース
http://mbgd.nibb.ac.jp/
・XDB アフリカツメガエル cDNA データベース
http://xenopus.nibb.ac.jp/
・PhyscoBASE ヒメツリガネゴケ統合データベース
http://moss.nibb.ac.jp/
・Japanese morning glory Genome Database
アサガオゲノムデータベース
http://ipomoeanil.nibb.ac.jp/
・The Plant Organelles Database3 植物オルガネラデー
タベース
http://podb.nibb.ac.jp/

74

微生物比較ゲノムデータベース MBGD

重信グループ

共生のゲノム進化学

生命にとって「共生」はイノベーション ( 新規性創出 ) の大きな源である。共生によって宿主単独では生存が困難な環境に適応可能になる。アミノ酸合成、酸素呼吸、窒素固定、発光—これらの生化学的能力を共生によって獲得した生物種は枚挙に暇がない。
私たちは、昆虫アブラムシとその共生細菌ブフネラの共生系をモデルに、共生を支える分子・遺伝子基盤とその進化を研究している。
最先端のゲノム科学を駆使したアプローチが特徴である。
昆虫アブラムシはブフネラと呼ばれる共生微生物を持っておりお互い相手無しでは生存不可能である。( 左 ) エンドウヒゲナガアブラムシ。( 右 ) アブラムシ卵巣内で発生中の卵にブフネラ ( 内
部の小さい顆粒 ) が垂直感染する様子。スケールバーは 20 μ m。

共生ゲノム学
近年、「共生」の重要性に強い関心が持たれている。地球上

次世代シークエンサーによる非モデル生物のトランス
クリプトーム解析には様々な形の共生が観察されるが、われわれがこれまで考私たちは、次世代

えていた以上に、共生が生命進化や生態系において重要な役

シークエンサーを用割を果たしていることが明らかになってきたからである。身いた網羅的遺伝子発近な例では、ヒトの体内および体表には、ヒト細胞の 10 倍

現解析をアブラムシ

もの数の微生物が存在し、われわれはその多くと共生関係に共生系に適用し、共ある。また、細胞内小器官ミトコンドリアがかつては独立し生器官特異的に発現た細菌であった、と考える「細胞内共生説」は今や広く受入する新規分泌タン

れられている。私たちは、最先端のゲノム科学で共生を理解

パ ク 質（BCR フ ァする「共生ゲノム学」を開拓してきた。

ミリーと命名）を同

図 2. 次世代シークエンサーを用いた網羅的遺伝
子発現解析 RNA-seq は強力なポストゲノムツー
ルである

定した ( 文献 1)。
モデルとして、アブラムシと共生細菌「ブフネラ」の細胞

この過程で開発したライブラリ調製法からインフォマティ

内共生系を研究している。半翅目昆虫アブラムシは腹部体腔

クスに至る一連の技術を、アブラムシだけでなく他の新興モ内に共生器官を持ち、その細胞内に共生細菌ブフネラを恒常デル生物や非モデル生物のトランスクリプトーム解析に応用的に維持している。両者の間には絶対的な相互依存関係かできるように汎用化し、共同利用研究に生かしている。たと築かれ、お互い相手なしでは生存できない。アブラムシは餌

えば、クロレラと共生するミドリゾウリムシや、シロアリのである植物の師管液に不足している栄養分 ( 必須アミノ酸なトランスクリプトーム解析などの成果を報告している。

ど ) をブフネラに完全に依存しているからである。私たちは、
宿主昆虫と共生細菌両方のゲノムを解読することに成功した( 文献 1,4)。その結果、栄養分のアブラムシ / ブフネラ間のギブアンドテイクの関係が遺伝子レパートリーの相補性という形で見事に表れていることか明らかになった。また、多細胞生物としては例外的に細菌に対する免疫系の遺伝子の多くが失われていた。
図 1. アミノ酸のアブラムシ / ブフネラ
間のギブアンドテイクの関係が遺伝子
レパートリーの相補性という形で表れている
EAA: 必須アミノ酸、non-EAA: 可欠ア
ミノ酸

特任准教授
重信 秀治

参考文献
1. Shigenobu, S., and Stern, D. (2013). Aphids evolved novel
secreted proteins for symbiosis with bacterial endosymbiont. Proc
Royal Society B. 280, 20121952.
2. Shigenobu, S., and Wilson, A. C. C. (2011). Genomic revelationsof a mutualism: the pea aphid and its obligate bacterial symbiont.
Cellular and Molecular Life Sciences : CMLS, 68(8), 1297-1309.
3. International Aphid Genomics Consortium. (2010). Genome
sequence of the pea aphid Acyrthosiphon pisum. PLoS Biol. 8,e1000313.
4. Shigenobu, S., Watanabe, H., Hattori, M., Sakaki, Y., and Ishikawa,
H. (2000). Genome sequence of the endocellular bacterial
symbiont of aphids Buchnera sp APS. Nature 407, 81-86.

特別協力研究員
Chen-yo Chung
小川 浩太
総合研究大学院大学
大学院生
頼本 隼汰
技術支援員
鈴木 みゆず75熱・温度の生物学的意義の解明を目指して 亀井グループ
細胞の熱ショックストレス応答機構

生体内単一細胞へのレーザー照射のイメージ

熱・温度は生命現象と密接な関係を持つ重要な要素である。
亀井グループでは、熱ショック応答における温度応答的な遺伝子発現メカニズムを解くことで、生物の温度適応戦略に迫る研究を行っている。また、生物にとっての熱・温度について知るためには、生体物質の物理的な温度特性について理解する必要がある。そのために、イメージングベースでの温度計測と赤外レーザーによる局所加熱技術の開発に取り組んでいる。一方、これらの研究成果を基に、赤外レーザーを用いた局所遺伝子発現技術の改良と応用を行っている。

温度の生物学と IR-LEGO の改良
多くの生物は、熱ストレスから細胞を守る熱ショック応答

析室では、顕微鏡により赤外レーザーを集光照射し生体内の機構（上図 ) を持つ。亀井グループでは温度と生物のつなが単一細胞を温める（上図右、図 2）ことで、目的の細胞のみりを明らかにするための一つの手段として、熱ショック転写で目的遺伝子を発現誘導させる（操作する）ことができる技

因子（HSF）1 に着目し、その温度感知機構と活性化のキ術を保有している。この手法（IR-LEGO 法 : 文献 4）を用

ネティクスを明らかにするため研究を始めている。現在は、

いて、メダカ、ゼブラフィッシュ、シロイヌナズナなどのモ

メダカ、メダカ近縁種、ヒラメ、カエルを用いて、HSF1

デル生物に応用している。この技術により所外研究者との共活性化の分子機構の解明に比較生物学的視点から取り組んで同研究（文献 2, 3）を多数実施している。一方で、現行のいる。

IR-LEGO にはいくつかの難しさがある。それを克服するた

また、温度と生物のつながりを調べるうえで、生体物質のめに、前述の研究を応用して IR-LEGO の改良も進めている。

温度物性を知る必要がある。そこで、局所加熱しながら生体
内標的細胞の温度計測ができる顕微鏡技術の開発も行っている。温度計測には、2 波長の蛍光強度の比から温度計測が可能な蛍光タンパク質プローブ ( 文献 1) を用いて、ライトシー
ト顕微鏡に赤外照射系と 2 波長同時観察が可能な光学系を組み込んだシステムの構築（図 1）に挑戦している。

図 1. 赤外照射と温度計測可能なライトシート顕微鏡のコンセプト
赤外レーザーを照射しながら、標的細胞の温度計測を行う。最終的には温度計測結果をフィードバックして、レーザーパワーの調節が可能なシステムを目指す。

局所遺伝子発現技術
熱ショック応答をを利用して、熱ショックプロモーターの下流に目的遺伝子を挿入して生物に導入することで、熱ショックによる目的遺伝子の発現誘導が可能になる。光学解

特任准教授
亀井 保博

NIBB リサーチフェロー
坂本 丞
研究員
上川 優子
技術支援員
玉田 智子

76

図 2. 赤外線照射に伴う局所温度変化 ( 経時変化と三次元温度分布 )赤外線レーザー照射に伴い焦点付近は急激に温度が上昇し、照射中は一定に保たれる（左）。深さ方向には十数μ m の範囲が加熱される（右）。

参考文献
1. Nakano M., Arai Y., Kotera I., Okabe K., Kamei Y., Nagai T. (2017).
Genetically encoded ratiometric fluorescent thermometer withwide range and rapid response. PLoS One, 12(2), e0172344.
2. Okuyama, T., Yokoi, S., Abe, H., Isoe, Y., Suehiro, Y., Imada, H.,
Tanaka, M., Kawasaki, T., Yuba, S., Taniguchi, Y., Kamei, Y.,
Okubo, K., Shimada, A., Naruse, K., Takeda, H., Oka, Y., Kubo, T.
and Takeuchi, H. (2014). A neural mechanism underlying mating
preferences for familiar individuals in medaka fish. Science, 343,
91-94.
3. Shimada, A., Kawasishi, T., Kaneko, T., Yoshihara, H., Yano, T.,
Inohaya, K., Kinoshita, M., Kamei, Y., Tamura, K. and Takeda, H.
(2013). Trunk exoskeleton in teleosts is mesodermal in origin. Nat.
Commun., 4, 1639.
4. Kamei, Y., Suzuki, M., Watanabe, K., Fujimori, K., Kawasaki,T., Deguchi, T., Yoneda, Y., Todo, T., Takagi, S., Funatsu, T.,
and Yuba, S. (2009). Infrared laser-mediated gene induction intargeted single cells in vivo. Nat. Methods 6, 79-81.

新規モデル生物開発センター

センター長：上野 直人 教授（併）

地球上には、生命誕生以来の長い歴史の中で様々な環境に適応した多種多様な生物が存在している。近年の生物学は、多くの生物に共通する基本原理の理解に重点が置かれ、実験室内での飼育が容易な限られた生物を「モデル生物」として集中的に解析することによって発展してきた。そのため、生物種に特有であるがために、解析がほとん
ど進んでいない興味深い生命現象が謎として多く残されており、その解明が生物学の今後の重要な課題となっている。この謎を解明するためには、それぞれの現象の解明に適した生物の安定的な飼育・繁殖に加え、実験操作技術を開発すると共に、ゲノム情報及び遺伝子発現等の解析、また遺伝子導入やゲノム編集技術を用いた遺伝子改変技術の導入を進め、新たな「モデル生物」として整備することが重要である。新規モデル生物開発センターは 2013
年度に新たに設置された組織であり、共生現象を理解するためのアブラムシやセイタカイソギンチャク、昆虫の進化研究のためのカブトムシなど、今まであまり研究に用いられてこなかった生物が新たな研究モデルとして確立されつつある。現在、新規モデル動物に関する情報共有、遺伝子解析から遺伝子改変、表現型解析までをシームレスに繋げる研究のパイプライン化に取り組んでいる。

センター長
教授
上野 直人

教授
皆川 純

教授
川口 正代司

教授
新美 輝幸

特任准教授
重信 秀治

助教
星野 敦

クロスアポイントメント
特任准教授
鈴木 賢一

77

モデル生物研究センター
近年の生物学は、生命現象の解析に適した生物をモデル生物として選定し、それを集中的に研究することによって、飛躍的な発展を遂げてきた。モデル生物研究センターは 2010 年の改組により誕生した組織であり、生物学研究の基盤となるそのようなモデル動植物等について、飼育栽培のための設備を提供するとともに、形質転換体や突然変異体の開発や保存、さらには解析研究の支援を行っている。また、「モデル生物 ･ 技術開発共同利用研究」や「個別共同利用研究」等により、基礎生物学研究所の共同利用研究の活動をサポートしている。

モデル動物研究支援室
モデル生物研究センター モデル動物研究支援室は、基礎生物学研究に必要なモデル動物の飼育を行うと共に、形質転換体の開発・解析・系統維持を行なうための施設である。
施設は研究者・施設スタッフ・動物・飼育器材・機器類の動線を明確にし、動物や作業者の健康保持と汚染防止に努め、高い精度の動物実験を行なうという概念のもとに作られている。山手地区施設は、クリーンエリアとセミクリーンエリア
を厳密に区分して SPF マウスの管理が行われている。バリ
ア区域内に、SPF マウス飼育室、胚操作実験室、行動解析

准教授
渡辺 英治
技術課技術職員
大澤 園子
野口 裕司
技術支援員
高木 由香利
杉永 友美
藤本 大司

高橋 伸明
松村 匡浩

実験室を備える。遺伝子ノックアウトマウス・トランスジェ
ニックマウスなどの遺伝子操作マウスの開発・飼育維持・解析を行ない、開発したマウス系統を受精卵凍結法により系統保存を行っている。明大寺地区施設には、SPF マウス飼育室、行動解析のための小型動物総合解析室、ウイルス実験のための P3 実験室を備え、遺伝子操作マウスの飼育・解析が行われている。
また、小型魚類・鳥類を用いた実験と飼育も行われている。
効率的な飼育が可能なように、照明と温度が制御できる小型魚類のための自動循環水槽や大量のニワトリ卵を孵卵できる
恒温室などが装備されている。外部からの小型魚類持ち込みに対する検疫室も山手地区には設置された。
このような飼育施設を積極的に活用し、前身である形質転換研究施設時代を含めて、2002 ー 2008 年度まで基礎生
物学研究所はナショナルバイオリソース・マウスの実施機関に指定され、形質転換マウスの開発を担当した。

モデル生物研究センター モデル動物研究支援室（山手地区）

78

センター長：藤森 俊彦 教授（併）

モデル植物研究支援室
多様な植物の栽培と、他の施設では困難な動物の飼育を支の施設で栽培された突然変異系統と形質転換系統や、各種援している。研究棟内にはインキュベーターや恒温室を備え

DNA クローンが国内外の研究者に提供されている。

ており、特殊条件下での育成や、遺伝子組換え実験に対応している。また、Web 経由で植物を観察できる植物環境制御システムと、限界環境下で育成させた微細藻類を対象にした
光合成機能解析装置が広く国内の研究者に開放されている。
さらに屋外には、温室、圃場、圃場管理棟が設置されており、

助教
星野 敦

助教
栂根 一夫
技術課技術職員
諸岡 直樹

うち温室 2 棟では P1P レベルの遺伝子組換え実験が可能である。これらの施設では、クラミドモナス、ヒメツリガネ
ゴケ、ゼニゴケ、シロイヌナズナ、ミヤコグサ、アサガオ、

技術支援員
小谷 慶子

イネ、オジギソウ、食虫植物などの植物や、カブトムシなどの動物が育成されている。
一方、基礎生物学研究所はナショナルバイオリソースプロ
ジェクト・アサガオの分担機関に指定されている。支援室
ネットワークカメラにより撮影した温室内部

植物環境制御システム

器官培養研究支援室
単細胞生物から多細胞生物までの細胞・組織・器官等を種々の物理的 ( 光・温度 )、化学的 ( ガスの組成 ) 環境条件のも

准教授
渡辺 英治

とで培養する。さらに、遺伝子解析システムを用いての遺伝
子のクローニングや構造解析、また遺伝子組換実験室では大腸菌を宿主とする組換え実験をはじめ、ウィルスの分離及び動物細胞への外来遺伝子導入などの実験が行われている。

培養室（明大寺地区）

79大学連携バイオバックアッププロジェクト
大学連携バイオバックアッププロジェクト（Interuniversity Bio-Backup Project）は、災害に強い生命科学研究の実現を目指して、生物遺伝資源のバックアップ体制を構築するためのプロジェクトである。中核拠点として基礎
生物学研究所に設置された IBBP センターは、各地域の大学サテライト拠点（北海道大学、東北大学、東京大学、名古屋大学、京都大学、大阪大学、九州大学）と協力し、全国の研究者がそれぞれの研究を行う際に作製してきた
生物遺伝資源のバックアップ保管を行い、事故等によりサンプルが消失した際、返却することで迅速に研究が再開
できる体制を構築する。また生物遺伝資源新規保存技術開発共同利用研究、Cryopreservation Conference 及び技術講習会の開催を通じて生物遺伝資源の長期保存技術開発の研究拠点形成を目指す。

IBBP センター

http://www.nibb.ac.jp/ibbp/
センター長 : 成瀬 清 特任教授（併）大学連携バイオバックアッププロジェクト（IBBP）は国内全ての研究者が利用できる生物遺伝資源のバックアップ拠点形成を目指したプロジェクトである。IBBP センターは、震度 7 ク
ラスの地震にも耐えられる建物内に、気相および液相式液体窒

特任教授
成瀬 清

特任助教
竹鶴 裕亮
特任専門員
加藤 愛

素タンク、液体窒素自動供給システム、ドライキャビネットを備えた種子保存室、超低温フリーザー、生物遺伝資源管理デー
タベースシステム、機器監視システム、液体窒素製造装置など

技術支援員
松林 尚美
溝上 裕子
都築 千鶴

生物遺伝資源のバックアップ保管に必要な最新の設備を備えている。これらの設備により災害や事故によって万一 IBBP セ
ンターの電気供給が断たれても、3 週間程度は生物遺伝資源
を超低温状態で維持できる。またプログラムフリーザー、示差
走査熱量計、真空冷却加熱ステージ付き蛍光顕微鏡、精子運
動自動解析装置等の超低温保存技術の開発を推進するための特殊機器も整備されている。これらの機器を共同利用研究に供

バックアップ保管システムすることで生物遺伝資源保存技術開発に関わる研究者のネッ

IBBP は研究者が利用している研究途上の生物遺伝資源のバッ

トワークを作り、多種多様な生物遺伝資源のバックアップ保

プアップを目的としており、他のバンク事業と異なり第三者管を可能にする新規保存技術の開発を推進している。さらにへの配布は行わない。また保管委託された生物遺伝資源に関す

Cryopreservation Conference を開催することで、生物遺る情報は同意なしに第三者に開示されることはない。IBBP は

伝資源開発者と低温生物工学・化学・物理学研究者等の出会い

文部科学省のサポートによって運営されているため、バックを提供し、より多様な生物遺伝資源の長期保存技術の開発を推アップ保管費用についても研究者の直接負担はない。IBBP セ

進している。また開発された保存技術を研究コミュニティーにンターでは、利用者ニーズを反映しバックアップ保管するサン広げる技術講習会も開催している。

プルの種類も拡充している。DNA・RNA・タンパク質の保管

今後、次世代シーケンサーやゲノム編集技術の革新により、やストローによる齧歯類・家畜及び野生生物の精子保管も開始

非モデル生物を利用した研究が飛躍的に進展し、重要な生物遺した。また種子保存の安定性を計るため高性能な低温低湿保伝資源が次々に現れると予想される。これらの新規モデル生物

管庫も導入した。2017 年度は 50 件の新規及び追加バック開発の拠点と連携し、その長期保存技術開発を行うことで先端アップ申請を採択した。また 42 件の延長申請も採択している。

科学分野での安定した研究の推進と新分野の開拓を支援する。

2017 年度末までの採択件数の合計は 233 件となっている。
現在 IBBP センターでは約 191 万サンプルの生物遺伝資源をバックアップ保管している。

802017 年度 IBBP 共同利用研究研究代表者名・所属

魚類遺伝資源の保存

藤本 貴史

北海道大学大学院水産科学研究院

生殖幹細胞のガラス化保存法と借り腹生産技術の開発（メダカ、ネッタイツメガエル、アフリカツメガエル）

関 信輔

秋田大学バイオサイエンス教育・
研究サポートセンター

ガラス化法を用いた植物遺伝資源の効率的超低温保存技術の開発と応用研究田中 大介

農研機構遺伝資源センター

保存困難生物の凍結保存に向けた新規凍結保護物質および手法の開発

松村 和明

北陸先端科学技術大学院大学先端科学技術研究科

サトイモの茎頂凍結保存法の確立と世界中から収穫した 2000 系統の維持

本橋 令子

静岡大学学術院農学領域

非モデル昆虫における汎用性の高い新規凍結保存技術の開発

新美 輝幸

自然科学研究機構基礎生物学研究所

エピゲノム解析によるトマトの最適超低温保存技術の開発

細川 宗孝

京都大学大学院農学研究科

ラット未授精卵および初期胚における凍結保存法の開発

金子 武人

岩手大学理工学部化学・生命理工学科

希少霊長類遺伝資源の保存方法の確立

平井 啓久

京都大学霊長類研究所

魚類の卵巣と卵子の凍結保存－高浸透圧障害メカニズムの解明から応用へ－

枝重 佳祐

高知大学教育研究部

ゾウリムシの凍結保存法の開発

藤島 政博

山口大学大学院創成科学研究科

哺乳動物体細胞の凍結乾燥保存技術の実用化に関する研究

松川 和嗣

高知大学教育研究部総合科学系生命環境医学部門

共同利用研究・研究集会と技術講習会

研究集会の開催

近年、生命科学分野では次世代シーケンサーやゲノム編集技

Cryopreservation Conference 2017

術の革新により、
非モデル生物の研究が飛躍的に進展している。

期間：2017 年 11 月 1 日 〜 2 日

しかしそれらは安定した長期保存法が確立していないものが多会場：文部科学省研究交流センター・つくば市

く、それぞれの生物に適した超低温保存技術の開発が不可欠でオーガナイザー：ある。保存技術の開発にはガラス化や凍結のメカニズムの知識

田中 大介（農業・食品産業技術総合研究機構）と、材料となる生物遺伝資源の生理・生態に関する知識が必要

菊地 和弘（農業・食品産業技術総合研究機構）

である。IBBP では新たな保存技術を開発するため、長期保存

藤川 清三（北海道大学）

技術に関する共同利用研究の公募と研究集会・技術講習会を開成瀬 清 ( 基礎生物学研究所 IBBP センター )催している。

Cryopreservation Conference 2017（ 参 加 者 132 名、口頭発表 21 題、ポスター発表 20 題）を開催した。今年度は共同利用研究と技術講習会の成果

超低温保存に関する研究者、技術開発者、生物遺伝資源バンク

生物遺伝資源を保存するための生物遺伝資源新規保存技術開

関係者らが液体窒素保存・融解過程における細胞障害と生存の発共同利用研究では 2017 年度は 12 件を採択した（表参メカニズムの解明について議論し、情報を共有した。また筑波照）。また技術講習会ではマウス生殖工学技術研修会 in 旭川

地域にある生物遺伝資源関連施設の見学として国立環境研究所

2017（2017 年 8 月 2 〜 4 日：旭川医科大学：熊本大学

生物 ･ 生態系環境研究センター、理化学研究所バイオリソース

CARD との共催）、IBBP 技術講習会 in 北海道：サケ科魚類センター細胞材料開発室および遺伝工学基盤技術室、農業 ･ 食における遺伝資源保存技術（2017 年 10 月 17 日：北海道

品産業技術総合研究機構遺伝資源センターの各施設を訪問し大学北方生物圏フィールド科学センター七飯淡水実験所：北海

た。今後も超低温保存技術開発と低温生物学に関する国内会議

道大学大学院水産科学研究院及び北方生物圏フィールド科学セとして Cryopreservation Conference を定期開催するととンター七飯淡水実験所との共催）、IBBP ラット生殖技術講習

もに、技術講習会を実施することで生物遺伝資源保存技術開発会（2017 年 12 月 14 日 ～ 15 日：基礎生物学研究所バイの中核拠点樹立を目指し活動を行う。

オサイエンストレーニング室；岩手大学大学院総合科学研究科理工学専攻との共催）、IBBP 植物遺伝資源保存技術講習会（2018 年 2 月 22
日 ～ 23 日：基礎生物学研究所 IBBP セ
ン タ ー：IBBP 京 都
大学サテライト拠点
及び農業・食品産業
技術総合研究機構遺伝資源センターとの共催）を開催した。

81

ナショナルバイオリソースプロジェクト
ナショナルバイオリソースプロジェクト (NBRP) は、ライフサイエンス研究の基礎・基盤となるバイオリソース（動物、植物等）について収集・保存・提供を行うとともに、バイオリソースの質の向上を目指し、保存技術等の開発、ゲノム等解析によるバイオリソースの付加価値向上により時代の要請に応えたバイオリソースの整備を行うプロ
ジェクトである。基礎生物学研究所では、メダカの中核機関、およびアサガオ、ゼブラフィッシュの分担機関として、
プロジェクトの一端を担っている。

NBRP メダカ

http://www.shigen.nig.ac.jp/medaka/

2017 年度より始まった第 4 期 NBRP においても基礎生
物学研究所はメダカバイオリソースプロジェクト（NBRP
Medaka）の中核機関に選定された。NBRP Medaka では
メダカライブリソース（６００系統以上に及ぶ汎用系統、突然変異系統、遺伝子導入系統、近交系、野生系統、近縁種）、
ゲノムリソース（33 種類の cDNA ライブラリーに由来する約 40 万の cDNA クローン（約 23,000 種類の異なった配列を含む）及びメダカゲノム全体をカバーする BAC/
Fosmid クローン）、胚操作及びライブイメージングに不可欠な孵化酵素の 3 リソースを全世界に向け提供している。
これらのバイオリソースはウェブサイト上のデータベース
によりキーワード、配列相同性、発現プロファイルなど様々な方法で検索することができる。また TILLING ライブラ
リーからの HRM 法による変異遺伝子のスクリーニングとともに CRISPR/Cas9 によるゲノム編集プラットフォー
ムの提供も行っている。個別共同利用を用いることで研究者はゲノム 編集による変異体作成を基礎生物学研究所にて自由に行うこ とができる。さらに PacBioRSII による新規ゲ
ノムアセンブリーが公開されたことから、このデータを用いて新たなゲノムブラウザ -（http://viewer.shigen.info/
medaka/index.php）も 開発し、公開している。海外でのメダカバイオリソースの利用を促進するため 2017 年度
より国際学会（2017 年度は 10th European Zebrafish
Meeting, Budapest, Hungary にて実施した）においてブースを設置して広報を開始した。
2007-2009 年度にはゲノム情報等整備プログラム「メダカ完全長 cDNA リソースの整備」（研究代表者：成瀬清）

NBRP アサガオ

http://www.shigen.nig.ac.jp/asagao/

基礎生物学研究所は、第 4 期 NBRP（ 2017 〜 2021
年度）・アサガオの分担機関として、中核機関の九州大学と連携して活動している。アサガオは日本独自のバイオリソー
スで、江戸時代の園芸ブームに起源を持つ多様な突然変異体が存在する。実験植物として優れた性質と、花色、つる性、
鋭敏な日長感受性など、研究対象として興味深い性質も持っている。基礎生物学研究所では、おもに突然変異系統と各種
DNA クローンを収集して保存し、国内外の研究者に提供している。アサガオは複数の突然変異を併せ持つ系統が多いた
め、表現型だけでなく、遺伝子レベルで突然変異を鑑別することで収集した遺伝子型も、ネット上に公開している。各種
DNA クローンについては、花や実生に由来する 62,000の EST クローン、115,000 の BAC クローン、３つの花
弁特異的発現ベクターを保存している。 BAC クローンを82が採択され、11 種類の完全長 cDNA ライブラリーに由来する 260,000 クローンの両端配列及び 17,000 種類の異なったクローンの全長配列を決定した。また基盤技術整備プログラム「メダカ遺伝子機能解析汎用系統の開発」（研
究代 表者：田中実）も採択され、熱ショックプロモーター
を用いて CRE-recombinase を任意の細胞系列で発現させることができる系統が開発され、このプログラムにより樹立された系統（TG918、TG921 等）も既に提供している。2010 年度ゲノム情報等整備プログラムにより近交系
5 系統のゲノム塩基配列をゲノム 100X 相当のカバー率でリシークエンスをおこなった（「近交系リシークエンスによるゲノム多型情報の整備」（研究代表者：成瀬清）。さらに2012 年度からは基盤技術整備プログラム「生殖細胞の凍結保存と借り腹生産による系統の回復に関する技術開発」（研
究代表者：吉崎悟朗）による精巣組織のガラス化凍結によるバックアップ保存技術の開発をおこなった。現在はこの技術を用いた凍結精巣のバックアップ保管も開始している。
（担当：成瀬 清）

選抜できるシステムも提供している。また、これらの DNA
クローンの末端配列を含むアサガオのゲノムブラウザー（
http://viewer.shigen.info/asagao/ ）を構築して公開している。（担当：星野 敦）

NBRP ゼブラフィッシュ

http://www.shigen.nig.ac.jp/zebra/

基礎生物学研究所は、ナショナルバイオリソースプロジェ
クト・ゼブラフィッシュの分担機関として、中核機関の理化学研究所脳科学総合研究センターと連携して活動している。
基礎生物学研究所ではおもに、中枢神経系の特定の細胞で蛍光タンパク質を発現する系統を収集して保存し、国内外の研究者に提供している。ゼブラフィッシュは、胚が透明で遺伝学的アプローチが可能な最も単純なモデル実験脊椎動物として世界的に研究に用いられている重要な実検動物である。ゼブラフィッシュを用いて、神経発生・神経回路研究を行う研
究者は世界的に増え続けており、基礎生物学研究所が収集し独自に開発した、CRISPR-Cas9 ノックイン法を用いて作成したトランスジェニッ
クフィッシュの 1 例て国内外の研究者へ提供する系統の重要性は増大している。
（担当：東島 眞一）

83

先端バイオイメージング支援プラットホーム
先端バイオイメージング支援プラットフォーム（ABiS: Advanced Bioimaging Support）は、科研費により助成されている学術研究課題に、最先端の顕微鏡と解析技術を提供する支援事業である。ABiS では、多様化する研究者のニーズに応えるための 4 つの支援活動、(1) 光学顕微鏡技術支援活動、(2) 電子顕微鏡技術支援活動、(3)磁気共鳴画像技術支援活動、(4) 画像解析技術支援活動と、バイオイメージング普及のためのトレーニングを行っている。基礎生物学研究所は、生理学研究所とともに中核機関として ABiS のネットワーク構築と運営に携わっ
ている。

ABiS

http://www.nibb.ac.jp/abis/

ABiS は、文部科学省科学研究費助成事業において、平成ト・ 生体試料プラットフォーム）とともに生命科学連携推進協

28 件年度より新たな枠組みとして開始された、新学術領域

議会に参画し（総括班メンバー：山本正幸、上野直人）、各プラッ

研究「学術研究支援基盤形成」（平成 28 年度〜平成 33 年度）

トフォーム機能を横断した技術支援提供の連携体制の構築を進に採択された生命系プラットフォームの 1 つである（研究めるとともに、平成 29 年度は、先端モデル動物プラットフォー

支援代表者：狩野方伸（生理学研究所／東京大学））。生命科

ムの若手講習会で、ABiS 支援担当者がイメージング技術の講学の研究分野において、イメージング技術は分子、細胞、組習を行った。

織から個体に至るまで広く汎用されており、バイオイメージ
ングの必要性は今後ますます重要になると予想される。しか2017 年度活動実績

しながら、イメージング機器の多様化・先端化、高額化、操研究支援活動作技術や撮影した画像の解析技術の高度化などにより、個々

・光学顕微鏡技術支援活動： 101 件の大学や研究機関において、先端イメージング機器を導入し、・電子顕微鏡技術支援活動： 82 件

整備・運用することは困難になってきている。ABiS では、・磁気共鳴画像技術支援活動： 44 件

これまで最先端の光学顕微鏡、電子顕微鏡、磁気共鳴装置等

・画像解析技術支援活動： 32 件を導入し、運用してきた基礎生物学研究所と生理学研究所を・トレーニング・講習会： 10 回中核機関として、各種の先端・特殊イメージング機器を運用している国内の 20 の大学・研究機関から構成され、我が国総括支援活動における生命科学を包括した先端イメージングの支援を行う

・オフィシャルサイトの改修ことを目的としている。基礎生物学研究所では、光学顕微鏡

・オンライン申請システムの稼働

技術支援活動として 4D 顕微鏡観察支援活動（担当：藤森俊・関連学会への案内 ( 約 80 件 )、研究機関へのポスター配彦）、IR-LEGO 顕微鏡支援活動（担当：亀井保博）、光シー
ト顕微鏡支援活動（担当：野中茂紀）、画像解析技術支援活動として、生物画像処理・解析用アルゴリズムの開発と技術支援活動（担当：上野直人、加藤輝）、画像解析トレーニン

布 ( 約 1,000 件 )・公募説明会の開催、生命科学連携推進協議会の合同シンポ
ジウム
・各学会の年会でのブース出展、共催シンポジウムなど

グ（担当：上野直人、小山宏史）を担当している。
支援課題は、科研費を取得している支援希望者による応募の 後、外部委員を含めた審査によって選定される仕組みとなっている。平成 29 年度は、総括支援活動（担当：山本正幸、
上野直人、高田慎治、真野昌二）のもと、オンライン申請シ
ステムの構築や改善を進めるとともに、ウェブサイトでの関連情報提供（図 1）とポスター送付やメーリングリストを活用した周知活動、学会でのワークショップ共催やブース出展による応募促進の活動を行った。その結果、259 件の課題を支援し、10 回の各種トレーニング・講習会を開催した。
また、他の生命系プラットフォーム（先端モデル動物支援
プラットフォーム、先進ゲノム解析プラットフォーム、コホー

図 1. ABiS のオフィシャルサイト

84

NIBB リサーチフェロー
NIBB リサーチフェローは、若手研究者の育成を目的として 2009 年度よりスタートした制度で、基礎生物学研究所の運営費によって雇用される博士研究員に与えられる称号である。特に優れた若手研究者を選考して採用し、期間終了後は、研究者として自立していくことが期待されている。

2018 年度 NIBB リサーチフェロー
上川 泰直（幹細胞生物学）

森田 慎一（進化発生）

酒井 祐輔（形態形成）

松田 隆志（統合神経生物学）

坂本 丞（光学解析室）後藤 祐平（定量生物学）西海 望（神経生理学）幸節 健（生物進化）

池田 達郎（生殖細胞）

新田 昌輝（初期発生）

KIM, Eun-Chul（金恩哲） 南野 尚紀（細胞動態）（環境光生物学）

金井 雅武（オルガネラ制御）

85

研究力強化戦略室
研究力強化戦略室は、自然科学研究機構として採択された文部科学省研究大学強化促進事業のサポートのもと、2013 年度に設置された組織である。評価・情報グループ、国際連携グループ、広報グループ、共同利用グループ、
若手研究者支援グループ、男女共同参画推進グループがあり、自然科学研究機構の研究力強化推進本部との連携の基に、基礎生物学研究所における研究力強化のための中心的な活動を行っている。

研究力強化戦略室室長
副所長・教授上野 直人

研究力強化戦略室
副室長
准教授
真野 昌二

研究力強化戦略室 共同利用グループ
基礎生物学研究所は、基礎生物学研究の中核拠点として、他大学や研究機関など全国の研究者に対し、所内の共通
機器、共通施設を利用した共同利用・共同研究の場を提供し、生物学コミュニティ全体の研究力の強化を目指している。研究力強化戦略室共同利用グループは、基礎生物学研究所で行われている、共同研究・共同利用のサポートを行っている。

共同利用グループ
アドバイザー
教授
吉田 松生

共同利用グループ
特任准教授 URA
重信 秀治

共同利用グループ
特任准教授 URA
亀井 保博
事務支援員
市川 真理子
市川 千秋

86

研究力強化戦略室 評価・情報グループ
研究力強化戦略室評価・情報グループは、基礎生物学研究所における研究教育活動全般にわたる実績等を一括して取りまとめ、点検評価活動や対外的なプレゼンテーション、将来計画の策定等において必要となる資料等を作成・整備することにより、所長による研究所運営をサポートすることを主な任務としている。

基礎生物学研究所は、各研究室における基盤研究に加えて、

現在行っている主な活動

共同利用、国際連携、新研究領域開拓、若手研究者育成、男

1. 自己点検評価並びに外部点検評価のための資料収集と取女平等参画推進等の多岐にわたる活動を行っている。このような諸活動に関する実績資料を一括して整備することは、点検評価活動において必須であるばかりでなく、研究所の活動を外部に対して有効にアピールするためにも、また長期的な研究所運営のための基礎資料として重要である。研究力強化
戦略室評価・情報グループはこのような資料整備を集中して行っている。

りまとめ
2. 外部点検評価会議開催に関する庶務
3. 研究所の年間研究業績資料としての「Annual Report」
編集・出版（広報室と連携）
4. 中期目標・中期計画並びに年度計画作成及び年度実績取
りまとめの補佐
5. 研究所の研究業績データの整備・維持
6. 研究所の歴史的資料（アーカイブズ）蓄積のための体制
整備

評価・情報グループ
アドバイザー教授
川口 正代司

評価・情報グループ
准教授
児玉 隆治

評価・情報グループ制作のパンフレット類

外部点検評価会議87研究力強化戦略室 国際連携グループ（国際連携室）
研究力強化戦略室国際連携グループは、基礎生物学研究所の国際的な学術交流事業の支援を行っている。主な業務は、
各種国際会議や国際実習コースの企画・運営、連携する海外研究機関などとの研究者や学生の人材交流活動やボト
ムアップ型国際共同研究の応募・審査に関わる支援、海外からの訪問研究者、インターンシップ生受入れへの対応などである。

基礎生物学研究所は、基礎生物学研究所コンファレンス

現在行っている主な活動（NIBB コンファレンス）、生物学国際高等コンファレンス

１．欧州分子生物学研究所（EMBL）、プリンストン大学(OBC)、国際実習コースなどの開催を通して、生物学研究のやテマセク生命科学研究所との共同研究活動に対する最先端や新たな領域を切り開く努力を続けるとともに、海外支援、合同国際会議や合同国際トレーニングコースの開と日本国内の研究者を繋ぐ研究者コミュニティの形成を目指催支援している。また、欧 州 分 子 生 物 学 研 究 所 (European

２．各研究部門や研究室の提案に基づくボトムアップ型国際共同研究活動の支援

Molecular Biology Laboratory, EMBL)、プリンストン大学（アメリカ）、テマセク生命科学研究所 (TLL、シンガポー

３． 基 礎 生 物 学 研 究 所 コ ン フ ァ レ ン ス（NIBB

ル ) などと学術交流協定を結び、シンポジウム開催や人材・

Conference） や 生 物 学 国 際 高 等 コ ン フ ァ レ ン ス

技術交流などを行っている。さらに、所内研究者が主導して（Okazaki Biology Conferences (OBC)）の開催支援

高い水準の国際共同研究を推進し、それをコアとして研究機

４． 基 礎 生 物 学 研 究 所 国 際 実 習 コ ー ス（International
Practical Course）の開催支援

関間の国際共同研究への発展を目指すボトムアップ型国際共同研究活動を展開している。

５．所内の海外派遣事業における研究者や大学院生の渡航に対する各種支援

研究力強化戦略室国際連携グループでは、これら国際会議

６．外国人研究者や大学院生の来所時、滞在中の生活、研や実習コースの開催、研究者や学生の派遣、受入れなど共同究活動に対する各種支援

研究事業のサポートなどを通して、基礎生物学研究所の国際交流活動を支えている。
国際連携グループ
アドバイザー
教授
上野 直人

特任助教 URA
立松 圭
事務支援員
Cowan Glen
高橋 律江

第 65 回 NIBB コンファレンス開催支援

基礎生物学研究所の国際連携活動（丸は連携協定を締結している海外研究機関を示す）
赤丸：EMBL（ドイツ）、TLL（シンガポール）、プリンストン大学（アメリカ）
黄丸：韓国基礎科学支援研究所、オーストラリア国立大学、ハンガリー科学アカデミー

88

研究力強化戦略室 広報グループ（広報室）
研究力強化戦略室広報グループは基礎生物学研究所の最新の研究成果や活動を、広く社会に向けて発信することを任務としている。また、研究所のアウトリーチ活動のコーディネートを担当している。

広報グループでは、基礎生物学研究所の研究成果や活動を、様々な形で、広く発信する活動を行っている。
報道機関に向けては、プレスリリースの発行を通じて、研究成果や活動を、迅速かつ正確に情報発信することを目指している。
基礎生物学研究所ホームページは、大学共同利用機関として、研究所を利用する研究者や学生を対象に、生物学研究に関する情報が取り出しやすい様に工夫している。また、国際研究拠点として、海外の研究者や学生に向けて、英語による情報発信にも力を入れている。
広く一般に向けた情報発信として、基礎生物学研究所 WEB

現在行っている主な活動
1. プレスリリースの発行
2. 研究所ホームページのコンテンツ制作
3. 要覧・パンフレットの編集
4. 基礎生物学研究所 WEB マガジンの企画・運営
5. 研究者インタビューシリーズの企画・運営
6. 映像制作
7. 基礎生物学分野の展示の企画・運営
8. 出前授業等のアウトリーチ活動のコーディネート
9. 所内ニュースレター「基生研ニュース」の編集

マガジン（ホームページ）の運営や、「研究に情熱を注ぐ人たち」などのリーフレット作成を行っている。
映像を活用し、研究者自身の言葉で研究成果を伝える活動
をサポートしている。また、「モデル生物の世界」シリーズなど、生物学研究を紹介する映像の企画を行っている。
顕微鏡観察など体験型の展示の企画を行っている。

広報グループアドバイザー
教授
藤森 俊彦

広報グループ
特任助教 URA
倉田 智子

次世代の研究者育成の視点から、「出前授業」などの学校教育への協力活動を行っている。

事務支援員
太田 京子

広報室制作のパンフレット類

自然科学研究機構 野辺山展示室での展示

ニコニコ生放送の実施

89研究力強化戦略室 若手研究者支援グループ
トップレベルの研究を行っている教員・研究者と最新鋭の研究設備を擁する基礎生物学研究所にとって、その優れ      た環境を活かして、次の世代を担う研究者を育成することは、重要な使命の一つである。若手研究者支援グループは、大学院生を中心とする若手研究者の研究・教育を効果的にサポートする部署として様々な活動を行っている。

基礎生物学研究所は、総合研究大学院大学（全国 18 カ所

現在行っている主な活動の大学共同利用機関等で教育を行う大学院大学、以下、総研

１．大学院生向け授業科目のシラバスのとりまとめ

大）生命科学研究科基礎生物学専攻の基盤機関として大学院

２．大学院説明会、体験入学など、研究所における総研大

生の教育を担当している。また、国内外の大学の要請に応じて、それらの大学に所属する大学院生を「特別共同利用研究

関連事業の運営支援
３．英語教育担当教員と協力して、大学院生や若手研究者員」として受け入れ、研究指導を行っている。さらに、短期向けの英語教育プログラムの立案、実施、実施補助

訪問中の学生なども加わり、当研究所には約 50 名の博士学

４．フレッシュマンコース、生命科学リトリートなど、総位取得を目指す学生・研究生が在籍している。

研大における専攻横断的な授業科目・プログラムへの若手研究者支援グループでは、総研大本部や岡崎統合事務

協力、実施支援センターなどの担当部署とも連携して、各部署や教員の元で５．基礎生物学専攻・教育担当教員として、総研大での教行われている大学院生に関連する業務を整理して、大学院生・

育研究に関わる事項の審議への参画

若手研究者への支援をより効果的に行える体制作りを目指し

６．学生、教員向け各種情報の集約・提供ている。

若手研究者支援グループ
アドバイザー
教授
助教
藤森 俊彦
小峰 由里子生物学英語論文読解コース

生命科学プログレス発表

90

大学院説明会・大学院生による学生生活の紹介

研究力強化戦略室 男女共同参画推進グループ
研究力強化戦略室男女共同参画推進グループは、男女が互いを尊重し、それぞれが能力を発揮できる環境整備を目指して、子育てなどのライフイベントに直面する研究者に対する支援に関してのニーズの調査や、研究者のキャリア形成に関する情報交換、子供の帯同を可能とする多目的室設置に向けての意見交換や部屋の整備、などを進めている。

自然科学研究機構では第三期中期計画として「新たな男女現在行っている主な活動

共同参画推進アクションプログラムを設定・実行することに

１．所内女性研究者間の情報交換のためのメーリングリス

より、男女共同参画の環境を整備・強化する」ことを掲げている。研究力強化戦略室男女共同参画グループは、所内における男女共同参画推進に関して、所員からの意見の集約窓口

トの運営
２．研究者のワークライフバランスやキャリア形成に関する情報収集
３．子供の帯同を可能とする多目的室設置に向けた意見交の機能を果たしている。

換と部屋の整備（現在、試行段階）
４．自然科学研究機構が行う育児支援制度（保育サービスに要する費用の一部負担）に関する所内における相談窓口
５．「さくら保育園」に関する所内における相談窓口

男女共同参画推進グループ
アドバイザー
教授
准教授
高田 慎治
坪内 知美

多目的室設置に向けての意見交換

試行段階にある子供の帯同を可能とする多目的室

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受付・事務室
受付・事務室は、所外および所内からの問い合わせに対応し、受付窓口として来客応対、郵便物・宅配便の受取・発送を主な業務としている。さらに、人事情報管理の一環として、基生研アーカイブス作成のための資料収集とともに、電話番号簿の作成、備品管理等を行っている。受付・事務室の業務は高田慎治主幹が統括している。

受付の主な業務
1. 受付業務
来客応対、宅配便・郵便物の受取・発送、事務センターとの連絡便の授受2. 人事管理
電話番号簿の作成、休暇簿の保管、各種メーリングリスト管理
3. 備品管理
物品使用簿 ( 現「個別資産台帳」) の保管、各種手続き
4. 情報収集
基生研アーカイブス作成のための資料収集、諸活動に関する
機構外への情報提供他
５. 経理
共通経費・技術課経費事務
６. その他
各種事務手続きの書類・印刷物の管理、掲示物の管理、所内で行われる各種セミナーの対応、基生研平面図の作成、鍵の管理、会議室等共通室の管理、ドアの看板作成

受付・事務室 ( 明大寺地区 )

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事務支援員
都築 志保子片岡 ゆかり宇野 智子

安全衛生管理室
安全衛生管理室は、快適な職場環境の実現と労働条件の改善を通じて所員の安全と健康を確保することを目的として、安全及び衛生に関する企画立案・作業指導・実情調査等の活動を行っている。

安全衛生管理室は、平成 29 年 2 月に発足し、基礎生物学

現在行っている主な活動

研究所で研究に関わる所員全員が快適に研究活動できる環境

1．法令で定められている週１回の安全衛生巡視の企画・を維持することを目的として、研究室や研究施設内の安全及実施

び衛生面を向上するための様々な活動を行っている。

2．有害業務（化学物質の使用）に関する調査

安全衛生巡視の企画・実施では、法令で定められている週

3．小型圧力容器、遠心機、レーザー機器、局所排気装置

１回の安全衛生巡視を行っている。基礎生物学研究所の安全等の自主点検委員も同行し研究室・研究施設内を点検し日々改善を行って

4．安全衛生講習会（雇入れ教育）の実施いる。

5．薬品管理システムの運用管理

有害業務（化学物質の使用）や小型圧力容器、遠心機、レー

6．自然科学研究機構特別相互巡視・安全衛生相互巡視のザー機器、局所排気装置等の各機器において法令で定められ実施ている自主点検を安全委員の協力を得て行っている。

7．安全衛生管理室会議の開催（年 4 回）

安全衛生講習会（雇入れ教育）は年 2 回、新任者を対象に

8．その他、安全及び衛生に関する調査・対応

実施している。
岡崎 3 機関で導入している薬品管理システム CRIS の導入から運用管理を行い、部門管理者及び利用者を対象とした説明会を実施している。
自然科学研究機構の各機関（国立天文台、核融合科学研究所、安全衛生管理室長
教授
皆川 純

岡崎 3 機関）を相互に巡視を行う、自然科学研究機構特別相互巡視及び自然科学研究機構安全衛生相互巡視に加わり自然科学研究機構内での安全衛生に関する情報交換を行っている。
安全衛生管理室会議を年 4 回開催し、安全衛生に関する法
令への対応、基礎生物学研究所内の安全衛生に関わる問題点の改善、巡視項目などを議論し改善に努めている。
その他、安全衛生に関する調査などの対応を行っている。

自然科学研究機構安全衛生相互巡視

技術課技術職員
三輪 朋樹
水谷 健
松田 淑美

諸岡 直樹
澤田 薫
飯沼 秀子

薬品管理システム取扱説明会

93

技術課
技術課は所長に直属した技術者の組織で、専門性の高い技術を通してさまざまな分野で研究所の研究活動を支援      している。すべての技術職員は技術課に所属しているが、日常は研究施設や研究部門へ配属されて研究支援業務      を行っている。また、技術課内でセミナーや研修等の活動を行い、最新の情報や技術の習得、向上に努めている。
技術職員は、研究施設においては、遺伝子やタンパク質解

成果をまとめて発表し、討論することにより、情報交換及び析の各種分析機器の保守管理及び測定、大型スペクトログラ

技術・知識の向上に努めている。

フ及び各種顕微鏡の保守管理、情報ネットワーク・セキュリ

4. 課内研修 : 新しい技術を習得し専門技術の幅を広げるた

ティ及び NGS データ解析や生物データベースの構築、実験

め、技術情報の交換、実験機器の操作や実験方法の実習及び動植物の飼育・栽培や施設の管理及び形質転換生物の作製・

外部講師等による技術研修を行っている。

維持、アイソトープ実験施設の管理等を行い、共同利用研

5. 生物学技術研究会 : 全国の大学や研究機関の生物学の研究を支援している。 研究部門においては、研究者のもとで、究分野に携わる技術職員との技術交流や情報交換を目的に、実験材料の調製、遺伝子やタンパク質等の解析、形態観察、生物学技術研究会を毎年開催している。日常関わっている幅細胞及び組織の培養、形質転換生物の作製等を行い、幅広い

広い分野での研究支援の成果や問題点を発表し、討論するこ

高度な技術で研究を支援している。技術課では、研究支援業とにより資質の向上を目指している。「生物学技術研究会報

務を円滑に行い、技術の向上や幅広い知識を得るために、課告」としてまとめ、関係機関に配布している。

内外においてさまざまな活動や研修を行っている。

6. 自然科学研究機構技術研究会 : 機構の５研究機関の技術

1. ミーティング : 毎月曜日に技術課長から教授会議、委員

系職員による、自然科学研究機構技術研究会を持ち回りで毎会等の報告を受け、課の運営を議論し、日常業務の連絡や技年開催している。多様な科学技術の交流と連携を通し、機構

術的な情報交換を行っている。

内の技術系職員のネットワークの構築を目的としている。

2. 課内セミナー : ミーティング終了後に、配属先で携わっ

7. 研究所への支援活動： 配属先における研究支援の他、研ている日常業務に関する技術について報告し、相互理解と情究所の共通機器、プレゼンテーション用機器等の保守管理、

報交換を行い、知識の向上に努めている。

及び見学者の対応等の支援業務を行っている。また、各種分

3. 技術報告会 : 配属先での研究支援における幅広い高度な野の有資格者を育成し、化学物質の管理、実験廃液の回収等、専門技術の習得を目的に、１年間の日常業務に関する技術の安全衛生に関する業務を支援している。

生物学技術研究会

94

課内研修http://techdiv.nibb.ac.jp

研究施設技術班

技術課長 三輪 朋樹

技術班長 森 友子

技術係長 松田 淑美

技術係長 近藤 真紀

技術係長 大澤 園子

技術職員 飯沼 秀子

技術主任 澤田 薫

技術主任 牧野 由美子

技術主任 山口 勝司

技術主任 西出 浩世

技術職員 中村 貴宣

技術職員 野口 裕司

技術職員 斎田 美佐子

技術職員 尾納 隆大

技術職員 杉浦宏樹

技術班長 水谷 健

技術係長 田中 幸子

技術係長 壁谷 幸子

技術主任 林 晃司

技術主任 内海 秀子

技術主任 岡 早苗

技術職員 野田 千代

技術職員 水口 洋子

研究系技術班

技術係長 諸岡 直樹

技術主任 高木 知世

技術支援員

事務支援員

市川 真理子片岡 ゆかり市川 千秋

都築 志保子

高木 由香利宇野 智子

技術主任 竹内 靖

岡 直美
柴田 恵美子
小谷 慶子
杉永 友美

95

岡崎共通研究施設
アイソトープ実験センター

http://www.nibb.ac.jp/ricenter/センター長 : 長谷部 光泰 教授（併）当センターは、放射性同位元素 ( ラジオアイソトープ ) で標識された非密封の化合物を、主に基礎生物学、生理学および分子科学の研究に使用するための施設である。
センター運営は、センター長 ( 併任 )、准教授 1 名、技術職員 3 名、技術支援員 1 名で行われている。

技術課技術職員
松田 淑美（放射線取扱主任者）
澤田 薫（放射線取扱主任者）
飯沼 秀子（放射線管理責任者）

准教授
児玉 隆治

使用承認核種は次のようになっている。
明大寺地区実験施設
H, 14C, 22Na, 32P, 33P, 35S, 36Cl,

3

K, 45Ca, 125I

42

技術支援員
林 友子

山手地区実験施設
H, 14C, 32P, 33P, 35S, 125I

3

施設利用者のため教育訓練 ( 平成 29 年度 RI 取扱使用者講習会 )RI 使用室96

RI 排気設備

RI 排水設備

計算科学研究センター

https://ccportal.ims.ac.jp/

計算科学研究センターは、我が国唯一の分子科学計算のための共同利用基盤センターとしての経験を活かし、分子科学計算に加えて分子科学—生物の境界領域に展開を図る岡崎共通研究施設である。機構内の岡崎 3 研究所はもちろん、国内外の分子科学研究者、バイオサイエンス研究者に対して大学等では処理が困難な大規模な計算処理環境を提供する共同利用施設としての基盤強化を目指している。

動物実験センター
実験動物の飼育と供給、系統の保存と併せて動物実験の指導、条件整備等といった研究環境の一層の充実を図ることを目指している。

計算科学研究センターの大型計算機97

基礎生物学研究所・生理学研究所 共通施設
基礎生物学研究所が担当する施設

廃棄物処理室基礎生物学研究所及び生理学研究所の研究に伴って発生す
る廃液や感染性廃棄物などを適正に分類・回収し、廃棄物処
理業者に委託処理することで、研究所内外の環境保全を行う。

生理学研究所が担当する施設

電子顕微鏡室透過型、走査型電子顕微鏡や共焦点レーザー走査顕微鏡を用いて生物細胞、組織または、生体分子の微細構造の観察を行う。さらに、コンピュータによる、画像処理、画像計測、
画像出力も行う。

機器研究試作室NC 放電加工機、精密旋盤などの精密工作機械類を設備し、大型実験装置から小型精密機器に至るまで、各種の研究実験用
機器や電子機器の製作、開発や改良、補修などを行う。

機器研究試作室98

99

岡崎共通施設
岡崎情報図書館

http://www.lib.orion.ac.jp

岡崎情報図書館は、岡崎 3 研究所の図書、雑誌等を収集・整理・保存し、機構の職員、共同利用研究者等の利用に供している。
主な機能
・職員証・入講証による 24 時間利用
・情報検索サービス（Web of Science, SCOPUS, SciFinder 等）

情報図書館 内部

情報図書館 外観

岡崎コンファレンスセンター

http://www.orion.ac.jp/occ

学術の国際的及び国内的交流を図り、機構の研究、教育の進展に資するとともに、社会との連携、交流に寄与することを目的とした施設。
大隅ホール 208 名、中会議室 112 名、小会議室 100 名の利用ができる。

岡崎コンファレンスセンター 外観

岡崎共同利用研究者宿泊施設

大隅ホール

http://www.occ.orion.ac.jp/lodge

共同利用研究者等の宿泊に供するため、岡崎 3 機関の共通施設として宿泊施設「三島ロッジ」[ 個室 51、特別個室 (1 人用 )9、特別個室 (2 人用 )4、夫婦室 10、家族室 14] および「明大寺ロッジ」[ 個室 14、家族室 3] があり、共同利用研究者をはじめ外国人研究員等に利用されている。

三島ロッジ

100

さくら保育園
さくら保育園は、研究と子育ての両立を支援するために設立された機構内託児施設である。生後 57 日目からの受け入れが可能で、研究者のスムーズな研究現場への復帰を支援している。
対象年齢：生後 57 日〜満 3 歳に達する年度末まで
定員 : 18 名
利用対象者：岡崎３機関に常時研究等に従事する職員、来訪研究員、大学院生
開園日 : 月曜日〜金曜日
開園時間 : 8:00 〜 19:00（最大延長 20:00）
保育形態 : 常時保育、一時保育
さくら保育園 保育室

101

基礎生物学研究所で学ぶ大学院

総合研究大学院大学 生命科学研究科 基礎生物学専攻

基礎生物学研究所は、我が国の生物学研究の中核の一つとして最先端の施設や設備が整備されているばかりでなく、優れた創造的研究を発信し続けている教授陣を擁し、発表論文の被引用回数は我が国だけでなく世界でもトップクラスに位置しています。この優れた研究環境で将来の生物学におけるリーダーを養成することを目指して、大学院教育を行っています。

102

専攻長からのメッセージ     基礎生物学専攻長 山本 正幸

今日の日本社会では、自然科学の研究者を志す若者は、ほとんどの場
合大学院で学びます。その一つの理由は、大学院を修了して得られる博士号が、研究者としての身分を保証する、世界に通用するパスポー
トとなるからでしょう。しかしより重要な理由は、現代の科学研究が体系化、先端化、複雑化した結果、特に実験科学の場合には、知識の集積と解析技術・設備の整った大学院の研究室に所属して、それらを有効利用しつつ自分を研究者として育てていくことが、間違いなく最も効率的で実り多い方式だからでしょう。確立された学問体系や技術
は、教科書や授業で身に付けることができますが、研究の真髄は、まだ誰も解いたことのない問題に解答を与えることにあります。自分が今解きたい問題にどうアタックすればよいかについて、自明の方法はなく、すぐにはその答えは見つからないかもしれません。研究室の先
生たち、また先輩の博士研究員や大学院生たちがどのように研究に立ち向かっているかを、目で見、肌で感じ、そして彼らと議論を重ねつつ研究者として成長していくことが非常に大切です。
大学院に進学する皆さんは、研究室では教育を受けるという受動的な立場だけではありません。若者を受け入れることは、実は研究室にとっても非常に大事なことなのです。新人のこれまでに囚われないものの見方が研究室の硬直しかかっていた考え方を和らげたり、素朴な疑問が問題解決のヒントを与えてくれたりすることはしばしば起こります。また先輩たちも、後輩に正しい知識、的確な技術を伝えようと努めることで、彼ら自身が成長していきます。若い力が研究室に加わることは、まさに研究室の活力の源なのです。
基礎生物学研究所では、様々な生き物を材料にして、生物学の基本的な問題に挑戦しています。君の疑問に答えを出し、生物学の研究者として成長していけそうな研究室がきっと見つかると思います。本年度
も数回の大学院説明会を開催します。また数日間岡崎市に来て基生研で先端研究を経験する体験入学も行います。これらの機会を利用して、君の夢をぜひ叶えて下さい。

103

総合研究大学院大学とは
国立大学法人総合研究大学院大学は、基礎学術分野の総合的発展を目指した大学院教育を行うために、学部を持たない大学として 1988 年に設置されました。神奈川県の葉山に本部をもち、18 の学術研究機関に学生を分散配置し大学院教育を行っています。基礎生物学研究所には、生命科学研究科
基礎生物学専攻があり、大学院生を募集しています。
生命科学研究科は基礎生物学専攻の他、同じ岡崎にある生理学研究所の生
理科学専攻、静岡県三島市の国立遺伝学研究所の遺伝学専攻の 3 専攻により構成されています。基礎生物学専攻には、学部卒業生を対象とする 5 年
一貫制のコースと、修士課程修了者を対象とする博士後期編入があり、いずれも入学時期は 4 月と 10 月の 2 回です。

基礎生物学専攻の教育基本方針
基礎生物学専攻では、生物の特徴である共通性と多様性について、普遍的な仕組みとそれを維持する機構、および多様さを生み出す変化の仕組みについて調べています。より基本的で重要な問題を発掘し、その解決に挑む研究者の養成を行います。

基礎生物学専攻の特色
少数精鋭の大学院教育総合研究大学院大学は、他大学に比べて大学院生に対する教員数が非常に多く、それぞれの学生にあった十分な個別指導が行える体制を整えています。
現在基礎生物学専攻では、総研大生 36 名に対して教員 65 名の体制で教育を行っています。また、一人の学生を複数の教員が指導をする複数教員指導体制をとっており、所属研究室の枠を超えて指導を受けることができます。
また研究所には教員以外にも多くの研究者が在籍しており、共同研究や交流を行うことができます。

質の高い多くのセミナー
基礎生物学研究所では、国内外から講師を招き、数多くのセミナーが日常的に開催されています。また、隣接する生理学研究所や分子科学研究所で行われているセミナーに参加することもできます。セミナーは研究者としての視野を広げる良い機会となっています。

国際感覚を養う多くの機会
基礎生物学研究所では世界各国の研究機関（EMBL 欧州分子生物学研究所
や、シンガポールのテマセク生命科学研究所）と学術交流協定を結び、連携活動を行っています。大学院生にも、連携先の研究機関を訪問するなどの学術交流の機会があります。また、基礎生物学研究所では、研究所主催の国際会議を岡崎の地で数多く開催しています。本専攻は、このような国際的学術交流を通じて、世界を身近に感じられる環境にあります。

104

充実した英語教育
研究遂行に必要となる英語力を身につけるための英語教育プログラムを実施
しています。外国人講師による 2 つのコース（科学英語コミュニケーションコー
スとプレゼンテーションコース）が開講されています。また、日本人教員による論文読解コースなど、ニーズに合わせた内容を取り入れています。

大学共同利用機関としての設備と環境
基礎生物学研究所には、大学共同利用機関として全国の大学や研究所と共同研究を進めるための十分な設備と環境が整備されています。モデル生物研究センターや生物機能解析センターなどには数多くの最新鋭の共通機器があり、専門職員のサポートの元に利用することが出来ます。

経済的サポート
大学院生は、リサーチアシスタントとして研究所の研究活動に参加することにより、すべての学年で年間約 70 万円の給与を得ることができます。

高い研究者養成率
基礎生物学専攻では、高度な研究者養成を目標として教育活動を行っています。過去 5 年間の学位取得者の 9 割以上が、助教や博士研究員などの研究者として活躍しています。

幅広い分野にわたる学習の機会
総合研究大学院大学では、高い専門性とともに幅広い分野の教養を持った人材の育成を目指しています。また、国際交流や専攻間の交流の機会も多く用意されています。

基礎生物学専攻の入試について
基礎生物学専攻が求める学生像
生物が示す現象に興味を持ち、現象を生み出す仕組みや要因を探ることに意欲を持つ学生。

入学者選抜の基本的な考え方
提出書類および基礎生物学専攻の教員による面接によって、学習に対する意
欲と能力を確認します。5 年一貫制の入学者については、加えて、小論文と英語の筆記試験によって、論理的な思考を展開して発表する能力と英語の基本的な読み書きの能力を確認します。
入試日程や出願に関する詳細は、基礎生物学研究所ホームページおよび総研
大生命科学研究科の募集要項をご覧下さい。

大学院説明会
年間４回の大学院説明会を行っています。研究内容の紹介、カリキュラムや入試に関する説明、総研大生の生活の紹介などを行います。岡崎で開催される説明会では、実際に研究室を見学することができます。

105

生命科学リトリート
生命科学研究という共通基盤を持ちながら専門分野が異なる、生命科学研究科の３専攻（基礎生物学専攻、生理科学専攻、遺伝学専攻）および先導科学研究科生命共生体進化学専攻の計４専攻の学生 ･ 教員が学術交流を行うプログラムです。学生が主体となって企画 ･ 運営を行い、合宿形式により密度の高い議論を行います。専攻をまたいだ人的ネットワークを作る機会にもなっています。

生命科学リトリート集合写真

基礎生物学専攻で開講されている科目（抜粋）生命科学研究科共通専門科目
生命科学実験演習 I 〜 V
生命科学論文演習 I 〜 V
生命科学プログレス I 〜 V
生命科学セミナー I 〜 V
分子細胞生物学 II
バイオインフォマティックス概論
バイオインフォマティックス演習
イメージング科学
生命科学のための統計入門など

基礎生物学専攻専門科目
基礎生物学概論 I 〜Ⅱ
細胞生物学
発生生物学
環境生物学
神経生物学
進化多様性ゲノム生物学
生殖発生学
基礎生物学英語口語表現演習 I 〜 V
基礎生物学英語筆記表現演習 I 〜 V
アドバンストコンファレンス I 〜 V

特別カリキュラム
総合研究大学院大学では、専攻の枠を越えたカリキュラムが開講されており、学生はこれらを自由に受講することが出来ます。

統合生命科学教育プログラム、脳科学専攻間融合プログラム

海外派遣の制度総合研究大学院大学には、大学院生の国内外での研究活動の経費を支援する各種制度が整っています。また、基礎生物学専攻の学生には、自然科学研究機構と共同研究協定を結んでいる EMBL（欧州分子生物学研究所）で開催される EMBL PhD シンポジウムに参加する機会があります。

EMBL PhD シンポジウムのポスター発表にて106

基礎生物学専攻入学者の出身大学
5 年一貫制博士課程 :北海道大学 弘前大学 奥羽大学 東京大学 東京農工大学 横浜国立大学 早稲田
大学 慶應義塾大学 立教大学 東京理科大学 東京農業大学 横浜薬科大学 法政
大学 東海大学 信州大学 岐阜大学 福井工業大学 静岡大学 愛知教育大学 名古屋大学 名古屋工業大学 名古屋市立大学 三重大学 京都府立医科大学 京都工芸
繊維大学 同志社大学 立命館大学 神戸大学 奈良女子大学 広島大学 島根大学
新居浜工業高等専門学校 九州大学 Bei Hua Univ. (China), Capital Normal
Univ. (China), China Agricultural Univ. (China), Haerbin Inst. ofTechnology (China), Justus Liebig Univ. (Germany), Univ. of Texas
at Austin (USA), Univ. of Victoria (Canada), Univ. of pécs (Hungary),
Stellenbosch Univ. (South Africa), Vietnam National Univ.(Vietnam)[2006 年度 -2018 年度 入学者 ]博士後期課程 :北海道大学大学院 東北大学大学院 筑波大学大学院 千葉大学大学院 東京大学
大学院 東京理科大学大学院 東京農業大学大学院 上智大学大学院 北里大学大学院 横浜国立大学大学院 長岡科学技術大学大学院 信州大学大学院 石川県立大学大学院 名古屋大学大学院 名城大学大学院 三重大学大学院 奈良先端科
学技術大学院大学 奈良女子大学大学院 京都府立医科大学大学院 大阪薬科大学大学院 岡山大学大学院 鳥取大学大学院 徳島大学大学院 高知大学大学院
Capital Normal Univ.（China） [2006 年度 -2018 年度 入学者 ]基礎生物学専攻修了者の進路
博士研究員や助教など（基礎生物学研究所 北海道大学 東京大学 東京工業大
学 慶応義塾大学 立教大学 理化学研究所 東京海洋大学 明治大学 浜松医科大
学 奈良先端科学技術大学 大阪大学 九州大学 西南大学 (China) 湖北医薬学院 (China), Cold Spring Harbor Laboratory (USA), Hong Kong Univ.of
Science and Technology (China), Inst. for Research in Biomedicine
Barcelona (Spain), IST Austria (Austria), Univ. of Cambridge (UK),Univ. of Texas (USA), Univ. of Tronto(Canada), Univ. of Colorado
Denver(USA)、 津 山 高 専 講 師、 高 校 教 員、 民 間 企 業 研 究 員 [2006 年 度-2017 年度 修了者 ]体験入学  " 研究三昧 "意欲ある研究者志望の学生に基礎生物学研究所での最先端研究と大学院生活を知ってもらうため、学部学生（3 年次以上）・大学院生を対象とした体験入学を実施しています。数日間に渡って研究所に滞在し、実験やセミナーへの参加などを通じて、基礎生物学研究所における研究生活がどのようなものであるかを体験することができます。交通費・滞在費の補助制度があります。2017年度は全国の大学・大学院から 24 名の参加がありました。応募方法などの詳しい情報は基礎生物学研究所ホームページをご覧下さい。

大学生のための夏の実習
夏休みに開催される、大学生（１年〜４年）を対象とした２泊３日の実習コースです。自分の興味にあったコースを選択し、基礎生物学研究所の教員の指導の下に実習を行い、最終日には成果発表を行います。2017 年度には、7 コー
スに分かれて 25 名が参加しました。受講生の募集等の情報は基礎生物学研
究所ホームページをご覧下さい。

107

在校生の声大橋 りえ

所属 : 神経細胞生物学研究室「情熱が空回りしない」
本気になって、ひたむきに研究に取り組む。やりたいと思ったことをやってみる。どちらも当たり前のようで当たり前にやることは難しい。
しかし基生研ではそれができる環境が整っている。設備や機器が揃っているという意味においてだけでなく、学生の考え、姿勢を情熱的か
つ冷静に受け止めてくれる人がたくさんいる。それ故、モチベーションを維持しながら、いや、徐々に上げながら大学院生活を送ることができる。自分の想いだけが停留しないという意味での居心地の良さがある。

「研究が生活になる」
朝、ラボへ行って、夜まで実験して、ディスカッションして、帰る。帰ったら、お風呂に入って、寝るだけ。単調で味気のない生活のようにも思えるけれど…。“あ、これ面白いかもしれない”と心拍数があがる。
こんな興奮を感じる瞬間があるだけで幸せな気持ちになる。研究を真大橋 りえ

剣に楽しむという基生研の雰囲気が心地よい。研究を仕事とする人た
ちの中で過ごすことで、生活の中に研究が溶け込み、それが自然の流れとして回り始めるようになる。

「まわりは研究のプロばかり」
学生は少ないが、研究者はたくさんいる。だから、指導が濃い。研究の進め方、考え方、実験手法、論文の読み方・書き方、プレゼンの方法、等々…ラボのボスは学生のために多くの時間を費やしてくれる。他のラボの先生とのディスカッションの機会もある。その中で日頃から思考回路を鍛える訓練ができるのは非常に幸せな環境。もちろん、へこんで、悩んで、迷うことは日常茶飯事。でもプロの思考に触れ続ける
刺激と、その結果自分の中に生じる危機感が、前に進むための一歩を踏み出す力になりうる。毎日がこの繰り返し。

「学生同士が遠いけれど近い」
大学と比較すると研究所には学生が圧倒的に少ない分、ラボ、学年を超えて交流がある。自分とは異なる研究分野に取り組む同世代との関わりが深いことは、単純に面白く、刺激的。また、ここにいる学生は研究者を目指しているという点で共通項がある。顔を合わせる機会や言葉を交わす頻度という意味では大学よりも少し遠く、けれど研究に対する価値観といった部分では近さを感じる学生同士の不思議な距離感は、互いにプラスに作用する。
「憧れから目標に」研究者に対する漠然とした憧れを、具体的な目標へと変えることができる。大学院生から PI に至るまで、研究という世界に身を置く様々な人たちがいる。自分に足りないものは何か…、目指すものと今の自分との差が明確に見えてくる。研究者としてきちんと独り立ちするために、大学院生の自分は今何に重きをおくべきか、常に意識できる環境であることに感謝している。

108

修了生の声福島 健児

生物進化研究部門

2014 年度修了

私が総合研究大学院大学基礎生物学専攻の５年一貫博士課程で食虫植物の研究を始めたのは 2010 年春のことです。中学生の頃に芽生えてその後一旦は枯れてしまった
植物への興味が再燃したのは、なんとこの世には動物を狩る植物がいるらしいという驚きがきっかけでした。そのとき生じた推進力で愛知県岡崎市まで辿り着き、基礎生物学研究所の長谷部光泰先生のもとで、当時の驚きを科学的問いに写し直す作業が始まりました。
長谷部研究室は研究材料のるつぼでした。コケ植物ヒメツリガネゴケの再生や発生が研究室の主流テーマではありましたが、それを尻目に複数の学生・ポスドクが思い思いの材料で独自の研究を進めていました。ヒメツリガネゴケの培養プレートがうず高く積まれる実験台の横で、ハナカマキリやクルミホソガが跳ね、あるいはタバコの培養細胞が揺られ、あるいはドクダミやオジギソウなど奇抜な植物が運ばれてくる光景
が研究室の日常でした。外部から訪問された研究者にラボ内を紹介して回ると、「こ福島 健児
コロラド大学 研究員

この研究室はその辺の学科よりも研究が多様だね」などと呆れとも感心ともとれる感想が得られました。試行錯誤の多い研究テーマばかりでしたが、若手の自主性に寛容な雰囲気は誇るべき特色であったと思います。思い返せば、直接に若者を指南することこそ多くはありませんでしたが、成長を決して阻害しないだけの資源と機会を確保する努力があったのだろうと思います。学生であった私は専らその恩顧をこうむるばかりでした。
さて、いざ入学が許されると決まった後、少なからずの準備をしました。食虫植物の進化を考えるにあたって、最初に形の研究が面白そうだと思い至りました。植物の葉は大抵平らなものですが、食虫植物の中には壺型の葉を作るものがいます。平らな葉のどこを変えれば壺形になるか、その仮説と研究計画を練りました。“仮説”などといういかにも科学的な匂いのする大仰なものを作ってやったぞウハハハと、少し自信を持って研究室の門を叩きました。研究室の末席に連なってすぐに察せられたのが、当時在籍されていた先輩方が傑物揃いだったということです。彼らの研究計画は緻密でした。そしてその計画の目的とするところが実に面白い。確かにその通りに事を進めれば目的を達するだろうという説得力を伴っていました。たとえば、当時日本学術振興会特別研究員 PD として在籍されていた大島一正博士（現・京都府立大学）は、
潜葉性昆虫クルミホソガにクルミ食の集団とネジキ食の集団がいることに着目して、集団遺伝学を駆使して食草転換を可能にする遺伝的基盤を研究されていました。それは明らかに私には思いつけない問題設定とアプローチでした。そういった研究に触れてから自分の研究計画を見返すと、とても陳腐なものに思えました。先輩たちのような芸当が自分にもできるだろうかと、最初の数ヶ月は悶々と過ごしたのを記憶しています。
食虫植物ムラサキヘイシソウを材料に、土台は陳腐ながらも当初の計画をツギハギして研究を進めてみると、一旦は仮説に合う結果が得られました。これはすぐさま論文になるぞと意気込んで実験を繰り返してみると、どうにも違った結果になります。
「前
回の結果は何かの間違いだったのでまた一から考え直しです」とラボミーティングで報告すると、セミナー室の奥に陣取った長谷部先生が「君は今２つの結果を持っているだけだから、矛盾していると考えるのは早計だ」と意見をぶつけてきました。ミー
ティングは英語で行われていたので実際にはニュアンスの違う表現だったかもしれま
せんが、とにかく、新しく得られた結果こそが真で古いデータはすべて間違いだと断じる私の態度に疑問を投げかける内容でした。意見を受けた直後は、現場で実際に手を動かしている自分の判断こそ正しいはずだと否定的に考えたものですが、一晩寝かせてみると情緒的な反発が抜けて、一考の余地はあるかもしれないと思いはじめました。その後、確かに２つの結果はどちらも正しく、捕虫葉の形作りの過程で結果１の状態から結果２の状態へと移り変わることが明らかになり、研究は大きく前進するこ109

とになりました。いくらかのデータを伴ったこともあり、その頃には愛着を差し引いてもなお学問的魅力を備える研究になりつつあったと思います。その後、所内の飲み会で始めた議論が発展して、同研究所の藤田浩徳博士らと数理シミュレーションの共同研究が始まり、その結果が仮説検証の決定打となって 2015 年に無事論文を発表することができました。
あるとき、これまたラボミーティングで「君のデータ処理は甚だ間違っている」と先輩諸氏から指摘を受けたのと、当時の私の目線からは魔術めいて見えた統計学へのミーハー心から、研究所の統計勉強会へと通い始めました。勉強会は、教科書を各自予習しながら互いの疑問を解決するという相互扶助の理想を掲げ、その実、会の発起人であり統計学に習熟した佐藤昌直博士（現・北海道大学）にその他大勢が教えを請うという構図でした。私もその他大勢の一員として佐藤博士の親切に寄生するかたち
で、なんとか学習曲線の停滞期を抜けることができました。一旦理解が進み始めるとあとは楽しいもので、教科書の例題をこなしていくうちに「とにかく 3 点ずつ反復実
験をやって検定と名のつく呪文で有意差と呼ばれる印籠が得られればそれでよいのだ
ろう」と、今思えば甚だ統計を軽んじていた態度の私であっても、統計解析用のプロ
グラミング言語 R を使い、データの分布を見ながら統計モデルを選ぶ、といった作法が身についていきました。統計の初歩を学べたことで、思考停止 3 回反復の実験スタ
イルもいくらか改善されたように思います。統計に限らず、基生研では若手を中心にした勉強会がゆるやかにターンオーバーしながら常時複数運営されているようです。
有志の勉強会で得た知識や方法論は取得単位数には影響しませんが、私の基生研生活の中で最も実用的な学びであったように思います。
在学中、ムラサキヘイシソウの研究と並行してもうひとつ研究プロジェクトを進めていました。食虫植物フクロユキノシタを使った研究です。この植物はとても特徴的で、ムラサキヘイシソウと同じように袋型の捕虫葉を作るのですが、それに加えて普通の植物と同じような平らな葉も作ることができるのです。捕虫葉は平らな葉から進化したことが分かっているので、フクロユキノシタの中には祖先と子孫が同居しているよ
うなものです。二種類の葉を一個体の植物の中で比較できれば、食虫植物の進化研究は飛躍的に進むと考えました。
そこでまずは葉の作り分けの制御に取り組みました。フクロユキノシタをとにかく様々な環境で培養して、どちらかの葉だけを作る条件を見つけようという目論見です。
フクロユキノシタは成長が遅いため、植え継ぎ後三ヶ月程度待って作り分けの結果が分かります。必然的に暢気な実験になるので、できるだけたくさんの条件を同時に試したいと考えました。「年単位で人工気象機を 8 台くらい使いたいけれど入学初年度の大学院生に割けるリソースじゃないよな」などと考えながらもダメで元々とモデル
植物研究支援室へお伺いを立ててみると、意外にも「ちょっと型が古いけど」と控え
めな前置きとともに８台の人工気象機を即日貸し出してくれました。このおかげで、
光量・光質・光周期・栄養・植物ホルモンなど思いつく限りの条件検討を実施することができ、温度の違いによって最も顕著に葉の作り分けを制御できることがわかりました。
研究所からのリソース支援はそればかりではありません。あるとき参加した国際学会のツテで総説論文を書かないかという依頼があったので、葉の形の多様化をテーマに執筆することにしました。園芸店を巡って買い漁った奇々怪々な植物の形作りについて、最新の知見でどこまで説明可能かを議論した総説は納得のいく出来になりました。
その過程で大温室の半分を単独使用できていたのも、基礎生物学研究所の懐の深さゆえでしょう。総研大からの支援にも大いに助けられました。総研大には気前のよい海
外学生派遣事業があり、それを利用して米国ハーバード大学の Elena Kramer 教授のもとへ一ヶ月ほど修行に出ました。フクロユキノシタの遺伝子抑制を実現するためです。派遣期間中の成功には至りませんでしたが、そのとき習得した技術を発展させ、帰国からほどなくしてフクロユキノシタの遺伝子抑制法が確立できました。
フクロユキノシタの 2 種類の葉で働いている遺伝子を網羅するためにゲノム解読にも取り組みました。フクロユキノシタの核ゲノムはおよそ 20 億塩基対あります。モ

110

デル植物シロイヌナズナの 15 倍以上ですから、その解読は容易ではありませんでした。しかし、私が基礎生物学研究所に在籍していた 2010 − 2015 年は超並列塩基配列読み取り装置、いわゆる次世代シークエンサーが普及し始めた時期で、私もその大波に乗れたのか攫われたのか議論の余地を残しますが、とにかくその恩恵に与りました。Beijing Genomics Institute や、基礎生物学研究所に設置された当時最新の第三世代シークエンサー（長谷部先生が代表を務めた新学術領域研究「複合適応形質
進化の遺伝子基盤解明」において導入）、そして何よりも多数の共同研究者の力を借りながら、核ゲノムの 76% 程度を読み取り、36,503 個の遺伝子を特定しました。
遺伝子の解析中にも協力者は増えていき、ベルギー、カナダ、中国、デンマーク、日本、
スペイン、米国からの研究者が参加する大きな共同研究へと発展しました。2017 年に発表した論文には 33 名が名を連ね、葉の作り分け実験を起点にして、獲物の誘引・捕獲・消化・吸収に関与する可能性が高い遺伝子を一挙に報告しました。
基生研で研究を始めた当初は、自分は学位をとった後もしばらく食虫植物の研究を続けていくものだと思っていました。しかし、今は米国コロラド大学に研究員として異動し、収斂進化を研究対象に、リソースが豊富だからという理由で動物のゲノム情報の解析に取り組んでいます。食い詰めてやむにやまれずの分野転向であったなら当時の自分に言っても得心してくれるかもしれませんが、実際には自ら進んで食虫植物を放り出しました。それもフクロユキノシタの研究はこれからが本番、軌道に乗ってどんどん成果を出すぞという時期にです。断じて飽きたわけではありません。ゲノム
プロジェクトの道すがらに見つけた遺伝子レベルでの収斂進化に抗いがたい魅力を見て、その専門家である David Pollock 教授のもとでその研究に専念することを決めました。
収斂進化とは別々の生物が同じような形質を獲得する現象を指します。食虫植物はい
くつかの分類群から別々に出現していて互いに良く似るので、形や機能に関する収斂
進化の典型例と見做されてきました。それら独立起源の食虫植物たちが同じタンパク質に同じアミノ酸置換を蓄積して消化酵素として利用している、つまり遺伝子レベル
でも収斂進化が起こっていることがゲノムプロジェクトの副産物として分かったのです。他人のそら似のはずの生物同士がよく似た遺伝子を使っていたことに、形容し難い衝撃を受けました。
よく知られた進化学への批判に、「再現可能性は科学の根幹であり、進化は再現不可能であるから科学ではない」というものがあります。細菌の人工進化など実験室で再現可能な進化過程もありますが、たとえば食虫植物などは現状とても作り出せませんから、このような批判を受けたときはぐぬぬと引き下がるほかないかもしれません。
しかしどうでしょう。自分で再現せずとも、自然界で既に繰り返し実験が済んでいる
例がたくさんあるのです。それが収斂進化です。食虫植物に限らず、鳥類とコウモリの飛翔能力、クジラ・カバ・カモノハシなどの潜水能力、その他生物進化の様々な場
面に収斂進化は生じています。そのような複数回進化でどのような遺伝的変化が繰り返され、あるいは繰り返されないか、それを突き詰めていけば、一見して無限にも見える生物の多様化にどのような法則が存在するのか、その答えに手が届くかもしれま
せん。
このような経緯から、私は食虫植物を志して基生研へ辿り着き、そこで収斂進化に逢着して基生研をあとにしました。筆を進めるうちに気を大きくして厳密性を損なう表現があったかもしれません。科学的な解説手順にそぐわない経験を描写するため、筆が滑ったと多めに見ていただければ幸いです。現在・未来の学生諸氏におかれましても、基礎生物学研究所が描写困難なほどの体験と衝動を生み出す場となることを願っております。

111

大学院生が第一著者の発表論文例 (2014 - )Kosuge, K., Tokutsu, R., Kim, E., Akimoto, S., Yokono, M., Ueno,
Y., and Minagawa, J. (2018). LHCSR1-dependent fluorescencequenching is mediated by excitation energy transfer from LHCII tophotosystem I in Chlamydomonas reinhardtii. Proc Natl Acad Sci
U S A 115, 3722-3727.

Yatsu, R., Miyagawa, S., Kohno, S., Saito, S., Lowers, R.H.,
Ogino, Y., Fukuta, N., Katsu, Y., Ohta, Y., Tominaga, M., Guillette,
L.J., Jr., and Iguchi, T. (2015). TRPV4 associates environmental
temperature and sex determination in the American alligator. Sci.
Rep. 5, 18581.

Hayashi, K., Yamamoto, T.S., and Ueno, N. (2018). Intracellular
calcium signal at the leading edge regulates mesodermal sheet
migration during Xenopus gastrulation. Sci Rep 8, 2433.

Miyagi, A., Negishi, T., Yamamoto, T.S., and Ueno, N. (2015). G
protein-coupled receptors Flop1 and Flop2 inhibit Wnt/β-cateninsignaling and are essential for head formation in Xenopus. Dev.
Biol. 407, 131-144.

Nishida, H., Tanaka, S., Handa, Y., Ito, M., Sakamoto, Y.,
Matsunaga, S., Betsuyaku, S., Miura, K., Soyano, T., Kawaguchi,M., and Suzaki, T. (2018). A NIN-LIKE PROTEIN mediates nitrateinduced control of root nodule symbiosis in Lotus japonicus. Nat
Commun 9, 499.
Koshimizu, S., Kofuji, R., Sasaki-Sekimoto, Y., Kikkawa, M.,
Shimojima, M., Ohta, H., Shigenobu, S., Kabeya, Y., Hiwatashi,Y., Tamada, Y., Murata, T., and Hasebe, M. (2018). Physcomitrella
MADS-box genes regulate water supply and sperm movement for
fertilization. Nat Plants 4, 36-45.
Sugimori, S., Kumata, Y., and Kobayashi, S. (2018). Maternal
Nanos-Dependent RNA Stabilization in the Primordial Germ Cells
of Drosophila Embryos. Dev Growth Differ 60, 63-75.
Matsuda, T., Hiyama, T.Y., Niimura, F., Matsusaka, T., Fukamizu,A., Kobayashi, K., Kobayashi, K., ans Noda, M. (2017). Distinct
neural mechanisms for the control of thirst and salt appetite in the
subfornical organ. Nat. Neurosci. 20, 230-241.
Tokue, M., Ikami, K., Mizuno, S., Takagi, C., Miyagi, A., Takada, R.,
Noda, C., Kitadate, Y., Hara, K., Mizuguchi, H., Sato, T., Taketo, M.
M., Sugiyama, F., Ogawa, T., Kobayashi, S., Ueno, N., Takahashi,S., Takada, S., and Yoshida, S. (2017). SHISA6 confers resistanceto differentiation-promoting Wnt/β-catenin signaling in mouse
spermatogenic stem cells. Stem Cell Rep. 8, 561-575.
*Hayashi, M., *Shinozuka, Y., Shigenobu, S., Sato, M., Sugimoto,M., Ito, S., Abe, K., and Kobayashi, S. (2017). Conserved role of
Ovo in germline development in mouse and Drosophila. Sci. Rep.
6, 40056 (* contribute equally)

Fukushima, K., Fujita, H., Yamaguchi, T., Kawaguchi, M.,
Tsukaya, H., and Hasebe, M. (2015). Oriented cell division shapes
carnivorous pitcher leaves of Sarracenia purpurea. Nat. Commun.
6, 6450.
Toyota, K., Miyakawa, H., Hiruta, C., Furuta, K., Ogino, Y.,
Shinoda, T., Tatarazako, N., Miyagawa, S., Shaw, J.R., andIguchi, T. (2015). Methyl farnesoate synthesis is necessary for theenvironmental sex determination in the water flea Daphnia pulex. J.
Insect Physiol. 80, 22-30.
Toyota, K., Miyakawa, H., Yamaguchi, K., Shigenobu, S., Ogino, Y.,
Tatarazako, N., Miyagawa, S., and Iguchi,
T. (2015). NMDA receptor activation upstream of methyl farnesoate
signaling for short day-induced male offspring production in thewater flea, Daphnia pulex. BMC Genomics 16, 186.
Fukushima, K., and Hasebe, M. (2014). Adaxial-abaxial polarity:
the developmental basis of leaf shape diversity. Genesis 52, 1-18.
Wanglar C, Takahashi J, Yabe T, Takada S. (2014) Tbx protein
level critical for clock-mediated somite positioning Is regulated
through Interaction between Tbx and Ripply. PLoS One 9,e107928.

Li, C., Sako, Y., Imai, A., Nishiyama, T., Thompson, K., Kubo, M.,
Hiwatashi, Y., Kabeya, Y., Karlson, D., Wu, S.-H., Ishikawa, M.,
Murata, M., Benfey, P.N., Sato, Y., Tamada, Y., and Hasebe, M.
(2017). A Lin28 homolog reprograms differentiated cells to stem
cells in the moss Physcomitrella patens. Nat. Commun. 8, 14242.

Nishimura, T., Herpin, A., Kimura, T., Hara, I., Kawasaki, T.,
Nakamura, S., Yamamoto, Y., Saito, T.L., Yoshimura, J., Morishita,S., Tsukahara, T., Kobayashi, S., Naruse, K., Shigenobu, S.,
Sakai, N., Schartl, M. and Tanaka, M. (2014) Analysis of a novel
gene, Sdgc, reveals sex chromosome- dependent differences of
medaka germ cells prior to gonad formation. Development 141,3363-3369.

Ohashi, R., Takao, K., Miyakawa, T. and Shiina, N. (2016).
Comprehensive behavioral analysis of RNG105 (Caprin1)
heterozygous mice: Reduced social interaction and attenuatedresponse to novelty. Sci. Rep. 6, 20775.

Shukla, R., Watakabe, A., and Yamamori, T. (2014) mRNA
expression profile of serotonin receptor subtypes and distributionof serotonergic terminations in marmoset brain. Front. Neural
Circuits 8, 52.

Yatsu, R., Miyagawa, S., Kohno, S., Parrott, B.B., Yamaguchi, K.,
Ogino, Y., Miyakawa, H., Lowers, R.H., Shigenobu, S., Guillette,
L.J., Jr., and Iguchi, T. (2016). RNA-seq analysis of the gonadaltranscriptome during Alligator mississippiensis temperaturedependent sex determination and differentiation. BMC Genomics
17, 77.

Sasaki, T., Suzaki, T., Soyano, T., Kojima, M., Sakakibara, H.,
and Kawaguchi, M. (2014). Shoot-derived cytokinins systemicallyregulate root nodulation. Nat. Commun. 5, 4983.

Tsuzuki, S., Handa, Y., Takeda, N., and Kawaguchi, M. (2016).
Strigolactone-induced putative secreted protein 1 is required forthe establishment of symbiosis by the arbuscular mycorrhizal
fungus Rhizophagus irregularis. Mol. Plant Microbe Interact. 29,
277-286.
Sumiya, E., Ogino, Y., Toyota, K., Miyakawa, H., Miyagawa, S.,
and Iguchi, T. (2016). Neverland regulates embryonic moltings
through the regulation of ecdysteroid synthesis in the waterflea Daphnia magna, and may thus act as a target for chemical
disruption of molting. J. Appl. Toxicol. 36, 1476-1485.

112

Ikami, K., Tokue, M., Sugimoto, R., Noda, C., Kobayashi, S., Hara,
K., and Yoshida, S. (2015). Hierarchical differentiation competencein response to retinoic acid ensures stem cell maintenance during
mouse spermatogenesis. Development 142, 1582-1592.

Yoro, E., Suzaki, T., Toyokura, K., Miyazawa, H., Fukaki, H.,
and Kawaguchi, M. (2014). A positive regulator of nodule
organogenesis, NODULE INCEPTION, acts as a negative
regulator of rhizobial infection in Lotus japonicus. Plant Physiol.
165,747-758.
Sumiya, E., Ogino Y., Miyakawa, H., Hiruta, C., Toyota, K.,
Miyagawa, S., and Iguchi, T. (2014). Roles of ecdysteroids for
progression of reproductive cycle in the fresh water crustacean
Daphnia magna. Front. Zool. 11, 60.
Toyota, K., Kato, Y., Miyakawa, H., Yatsu, R., Mizutani, T., Ogino,Y., Miyagawa, S., Watanabe, H., Nishide, H., Uchiyama, I.,
Tatarazako, N., and Iguchi, T. (2014). Molecular impact of juvenile
hormone agonists on neonatal Daphnia magna. J. Appl. Toxicol.
34, 537-544.

大学院教育協力
基礎生物学研究所では、全国の大学の要請に応じて、それらの大学に所属する大学院生を「特別共同利用研究員」として受け入れ、併せて研究指導を行い、大学院教育の協力を行っています。

受け入れ対象費用

大学院に在学中の者 ( 基礎生物学及び関連分野の専攻者 ) と基礎生物学研究所に対し費用を納付する必要はありません。

します。所属大学院は、国立大学法人、公立大、私立大を問( 授業料などは所属大学に収めることになります。)

いません。ただし、修士課程 ( 博士課程 ( 前期 )) の学生については、当該大学院における授業・単位取得等に支障のない者に限ります。応募にあたっては所属する大学院の指導教員の推薦書、研究科長からの委託書が必要です。

RA 制度による大学院生の支援
基礎生物学研究所では、所内で研究活動を行う大学院生をRA( リサーチアシスタント ) 制度によって経済的に支援しています。特別共同利用研究員に対してもこの制度を適用し、年齢・国籍を問わずに援助しています。

2017 年度 特別共同利用研究員
氏名

所属

研究題目

竹元 廣大

東京大学大学院
理学系研究科生物科学専攻

シロイヌナズナにおける HOPS/CORVET complex の解析

法月 拓也

東京大学大学院
理学系研究科生物科学専攻

植物の陸上化に伴う分泌経路における膜交通因子の多様化の解析

南野 尚紀

東京大学大学院
理学系研究科生物科学専攻

ゼニゴケ精子形成・機能に関わる RAB GTPase の役割の解析

宇田 耀一

京都大学大学院
医学研究科医科学専攻

赤色光 / 近赤外光による細胞内シグナル伝達系の操作法の開発

眞流 玄武

京都大学大学院
生命科学研究科高次生命科学専攻

哺乳類培養細胞の増殖に関わるシグナル伝達動態の定量解析

三浦 晴子

京都大学大学院
生命科学研究科高次生命科学専攻

アポトーシスに関わる細胞内シグナル伝達動態の定量解析

垣塚 太志

大阪大学大学院
生命機能研究科生命機能専攻

新規イメージング技術によるクロマチン高次構造解析

友井 拓実

北海道大学大学院
生命科学院生命科学専攻

アブシジン酸による原形質連絡の制御とそれに伴う代謝物の変化に関する研究

中山 友哉

名古屋大学大学院
生命農学研究科応用分子生命科学専攻

メダカの秋季感知機構の解明

丸山 迪代

名古屋大学大学院
生命農学研究科応用分子生命科学専攻

メダカの地理的変異を利用した温度感知機構に関する研究

島崎 宇史

名古屋大学大学院
理学研究科生命理学専攻

後脳に繰り返される網様体ニューロンが構成する逃避運動回路

佐藤 俊之

名古屋大学大学院
医学系研究科総合医学専攻

精細管周期および周期波の動態解析、並びにその制御機構の解明

Gu, NanCell Biology, College of Life Science andTechnology, Huazhong Agricultural University

The function of TOP1 in the moss Physcomitrella patens

植村 悠人

名古屋大学大学院
理学研究科生命理学専攻

ゼブラフィッシュの胸鰭のリズム運動を制御する神経回路の解析

坂﨑 匠哉

名古屋大学大学院
理学研究科生命理学専攻

植物の細胞分裂面制御に関する分子機構の解明

113

共同利用研究
基礎生物学研究所は大学共同利用機関として、大学・研究機関などに所属する所外の研究者に対し、所内の研究部門・研究室との共同研究、および所内の施設を利用して行われる研究課題を公募しています。

重点共同利用研究
生物学の基盤研究をさらに強化発展させ、独創的で世界を先導する研究を創成し、発展させるため、他の研究機関の研究者と所内の教授、准教授又は助教が共同して行う複数のグループ

す。共同利用研究の実施に必要な基礎生物学研究所までの交通費、日当、宿泊料を支給します。

研究会からなる研究。1 年以上、3 年を超えない期間で実施されます。

基礎生物学分野において重要な課題を対象とした比較的少人

１件あたり年間上限 300 万円の研究費を助成します。

数の研究討論集会。研究会における発表者の基礎生物学研究所
までの交通費、日当、宿泊料を支給します。

モデル生物・技術開発共同利用研究
生物学研究に有用な新しいモデル生物の確立および解析技術

大型スペクトログラフ共同利用実験開発に向けて、他研究機関の研究者と所内の教授、准教授又は大型スペクトログラフを使用して、本研究所が設定した実験助教が共同して行う研究。1 年以上 5 年を超えない期間で実課題について行われる実験・研究。生物の多様な機能を制御す

施されます。１件あたり年間上限 100 万円の研究費を助成しる各種の光受容系の機構の解明を行うため、共同利用実験の課ます。

題として「光情報による細胞機能の制御」「光エネルギー変換」「生物における空間認識・明暗認識」「紫外線による生体機能損

個別共同利用研究他の研究機関の研究者が、所内の教授、准教授又は助教と協力して行う個別プロジェクト研究。1 年以内で実施されます。
共同利用研究の実施に必要な基礎生物学研究所までの交通費、日当、宿泊料を支給します。

傷と光回復」の 4 つの研究テーマが設定されています。共同利用実験の実施に必要な基礎生物学研究所までの交通費、日当、宿泊料を支給します。

トレーニングコース実施
基礎生物学に関連する研究技術の普及を目的としたトレーニ

統合ゲノミクス共同利用研究
基礎生物学研究所が運用している次世代 DNA シーケンサーを使用したハイスループット遺伝子解析、および、大規模計算機システム（生物情報解析システム）を活用したゲノム関連デー
タ解析を中心に、
他研究機関の研究者あるいは所内の研究者が、
生物機能解析センターと共同して行う研究です。これは、ゲノ

ングコースの開催のための実習室の利用。トレーニングコース
開催における講師及び補助者の基礎生物学研究所までの交通費、日当、宿泊料、また実施に必要な試薬等の消耗品費を支給します。

生物遺伝資源新規保存技術開発共同利用研究

ミクス研究の目覚ましい発展とともに変化する共同利用研究の研究に利用される様々な生物遺伝資源を安定に長期保存するニーズに応えるために、従来の次世代 DNA シーケンサー共同技術を確立・改良し、将来的にはそれら資源の IBBP センター

利用実験と大規模計算機システムを用いた共同利用実験を統合でのバックアップ保管に資することを目指して行う研究です。

して、2016 年度から開始しました。共同利用研究の実施に

他機関の研究者あるいは所内の研究者が、IBBP センターある

必要な基礎生物学研究所までの交通費、日当、宿泊料を支給しいは IBBP 大学サテライト拠点の教員と共同して、生物遺伝資ます。

源の新規長期保存方法の樹立を目指すものです。１年以上５年を超えない期間で実施されます。１件あたり年間上限 200 万

統合イメージング共同利用研究
基礎生物学研究所が運用している特色ある先端光学機器を用いた実験・研究を行うとともに、生物画像処理・解析に関するニーズや課題を解決することを目的とします。他研究機関の研究者あるいは所内の研究者が、基礎生物学研究所の教員と共同して行う研究です。2015 年度まで DSLM 共同利用実験、生物画像処理・解析共同利用研究、および個別共同利用研究として運用されて来たバイオイメージングに関する共同利用実験
を「統合イメージング共同利用研究」に統合し、最先端の光学機器と最先端の解析技術による共同研究を幅広くサポートしま

114円の研究費を助成します。
共同利用研究申請に関する詳しい情報は、基礎生物学研究所
ホームページをご覧下さい。

2017 年度

重点共同利用研究研究代表者名・所属

視覚・色覚による個体識別と求愛行動の分子メカニズム解明を目指して

深町 昌司

日本女子大学 理学部

microRNA の始原機能を探る～次世代シーケンサーによる単細胞真核生物のmiRNA 機能解析～山崎 朋人

高知大学 教育研究部自然科学系

2017 年度

モデル生物・技術開発共同利用研究研究代表者名・所属

社会組織化の分子機構とその進化過程解明のモデル昆虫「シロアリ」のゲノム科学的研究基盤の構築

前川 清人

富山大学大学院 理工学研究部

ホタルの全ゲノム解析による発光形質の分子機能・発生・生態・進化の理解と、国際なホタルゲノムコミュニティーの形成

大場 裕一

中部大学 応用生物学部

植物脂質制御因子の機能解析

島田 貴士

千葉大学大学院 園芸学研究科

植物 RAB5 のエフェクターの細胞内動態解析による機能解明伊藤 瑛海国際基督教大学 教養学部

セイタカイソギンチャク精子の凍結保存法と凍結精子を用いた人工授精法の確立

山口 剛史

国際医療福祉大学 基礎医学研究センター

光遺伝学とゲノム編集を用いたゼブラフィッシュ心臓の制御と機能解析

中條 浩一

大阪医科大学 医学部

根粒形成の正および負の制御機構の解析

寿崎 拓哉

筑波大学 生命環境系生物科学

共生窒素固定機能を制御するマメ科宿主植物遺伝子の研究

菅沼 教生

愛知教育大学 教育学部

パートナー共生体の変異を克服または許容する根粒菌因子・マメ科植物因子の研究佐伯 和彦

奈良女子大学 研究院自然科学系

開花関連遺伝子 LjEMF2 と LjE1 がミヤコグサ（マメ科）の開花所要日数に及ぼす影響の評価

瀬戸口 浩彰京都大学大学院 人間・環境学研究科

植物ヘモグロビンの一酸化窒素調節機能と根粒の老化に関する研究内海 俊樹

鹿児島大学大学院 理工学研究科

単細胞藻類における環境変動に応じた光利用特性変化の解析

丸山 真一朗2017 年度

個別共同利用研究研究代表者名・所属

東北大学大学院 生命科学研究科

メダカ属魚類の生殖腺性分化に関する研究松田 勝

宇都宮大学 バイオサイエンス教育研究センター

体色変異メダカを用いた NF1(neurofibromatosis type1) 発症シグナル経路
の解明

國仲 慎治

慶應義塾大学 先端医科学研究所

インドネシアメダカのゲノム解析

北野 潤

情報・システム研究機構 国立遺伝学研究所

Generation of osmotic stress transcription factor lb knockout medaka
for fish osmoregulation studies

謝 家暉

九州大学大学院 農学研究院

メダカを用いた新規精巣毒性評価系の構築

杉山 晶彦

鳥取大学 農学部

マウスノード繊毛のカルシウム動態の観察

濱田 博司

理化学研究所 多細胞システム形成研究センター

アンドロゲン受容体の魚類二次性徴発現および繁殖行動に果たす役割の解明

荻野 由紀子

九州大学大学院 農学研究院

バーチャルリアリティー映像技術による放流魚の捕食回避行動学習法の開発

征矢野 清

長崎大学 海洋未来イノベーション機構

R-Avr 認識後の細胞間防御応答シグナルの解析

別役 重之

筑波大学 生命環境系

CRISPR/cas9 を利用した代謝異常メダカの作成

谷口 善仁

杏林大学 医学部

棘皮動物の五放射相称器官形成の可視化の試み

近藤 真理子

東京大学大学院 理学系研究科

モデル小型魚類利用によるシアル酸代謝とその機能解明研究北島 健

名古屋大学 生物機能開発利用研究センター

歯周病のメダカ感染モデル作製についての検討

神谷 重樹

大阪府立大学大学院 総合リハビリテーション学
研究科

タンパク質架橋化酵素および関連する遺伝子産物の生理的意義の解明

人見 清隆

名古屋大学大学院 創薬科学研究科

Ⅱ型糖尿病モデルメダカのためのモノクローナル抗体の作製

松山 誠

重井医学研究所 分子遺伝部門

半索動物ギボシムシの遺伝情報と形態情報の整備及びそのゲノム編集系の確立

川島 武士

情報・システム研究機構 国立遺伝学研究所

リンゴ休眠芽の低温要求性に関与する FLC 遺伝子の ChIP 解析

山根 久代

京都大学大学院 農学研究科

CY01 高発現植物の光合成 PSI 測定

島田 裕士

広島大学大学院 理学研究科

イネにおける DNA 倍加の制御機構

伊藤 正樹

名古屋大学大学院 生命農学研究科

DNA トランスポゾンによる優性わい化新規変異体の解析と挿入領域の網羅的解
析法の開発

前川 雅彦

岡山大学 資源植物科学研究所

植物の代謝調節と効率的な物質生産機構の解明

中山 亨

東北大学大学院 工学研究科

シロイヌナズナエコタイプを用いた凍結耐性の比較プロテオーム解析

河村 幸男

岩手大学 農学部

武器甲虫オオツノコクヌストモドキのゲノム編集・ゲノム解析技術の解析岡田 泰和

東京大学 総合文化研究科

XIST 対象蛍光標識タンパク複合システム RCas9 の開発実証研究

伊藤 達男

岡山大学大学院 医歯薬学総合研究科

ゼブラフィッシュ視神経損傷モデルを使った再生関連分子の発現機構について

大貝 和裕

金沢大学 医薬保健研究域

ウニ類の生殖腺刺激因子の探索

吉国 通庸

九州大学大学院 農学研究院

ミヤコグサと土壌細菌との新規相互作用解析への研究基盤構築

川原田 泰之岩手大学 農学部

フタバネゼニゴケと AM 菌との共生機構の解析による共生能力の進化の解明

榊原 恵子

立教大学 理学部

世代交代を司る転写因子の制御機構の解明

榊原 恵子

立教大学 理学部115

カイコ分散型動原体を構成する新規タンパク質の同定

日下部 宜宏九州大学大学院 農学研究院

減数分裂特異的な転写産物の空間的制御による遺伝子発現抑制機構

七野 悠一

理化学研究所 岩崎 RNA システム生化学研究室

精子幹細胞分化における M112 分子の機能解析

大保 和之

横浜市立大学 医学部

ウシ卵巣組織を用いた緩慢凍結法とガラス化凍結法の比較滝沢 達也

麻布大学 動物工学研究室

精子形成における転写因子 MafB の機能解析高橋 智

筑波大学 医学医療系

植物特異的ステロールが担う未知機能の解明

太田 大策

大阪府立大学大学院 生命環境科学研究科

社会性アブラムシの兵隊カーストに関する生態進化発生学的研究服部 充

長崎大学大学院 水産・環境科学総合研究科

単細胞紅藻 Cyanidioschyzon merolae の窒素欠乏ストレス時における生体内物質のリサイクリング系機構の解明に関する研究田中 寛

東京工業大学 科学技術創成研究院

マメ科植物根粒共生系の脂質代謝に関する研究今井 博之

甲南大学 理工学部

精子形成における膜リン脂質組成の重要性に関する研究

菱川 大介

国立国際医療研究センター研究所 脂質シグナリ
ングプロジェクト

タウタンパク質過剰発現メダカの行動解析

上野 智弘

京都大学大学院 医学研究科

メダカにおける血球の分化と機能および造血制御に関する解析加藤 尚志

早稲田大学 教育・総合科学学術院

水生動物を用いた発生中の細胞ダイナミクスの解析

根岸 剛文

東北大学大学院 生命科学研究科附属浅虫海洋生
物学教育研究センター

2017 年度

統合ゲノミクス共同利用研究

p53 誘導性プロテインホスファターゼ PPM1D およびそのファミリーの機能解明

坂口 和靖

北海道大学大学院 理学研究院

プラナリア Dugesia ryukyuensis における有性化機構の解明

小林 一也

弘前大学 農学生命科学部

女王蜂における寿命制御機構の解明

鎌倉 昌樹

富山県立大学 工学部

薬用植物トコンの不定芽形成過程に発現する遺伝子の RNA － seq を用いた網羅的解析

梅原 三貴久東洋大学 生命科学部

スギの全ゲノム配列の解読

上野 真義

森林総合研究所

半翅目昆虫と共生細菌の相互作用に関する網羅的遺伝子発現解析

深津 武馬

産業技術総合研究所 生物プロセス研究部門

冬眠可能状態を規定する遺伝子発現の誘導シグナル同定と解析

山口 良文

東京大学大学院 薬学系研究科

ショウジョウバエ種群における精子形成機構と脳神経系の発生機構の遺伝的多
様性の解析

粟崎 健

杏林大学 医学部

アリ類の新奇カーストの分化決定を司る遺伝的基盤の解明

宮崎 智史

玉川大学 農学部

In

小川 毅彦

横浜市立大学大学院 生命医科学研究科

若林 憲一

東京工業大学 科学技術創成研究院

vitro 精子形成を改善するための因子の同定

クラミドモナス新奇運動性異常突然変異株の mapping-free 遺伝子同定に向けて116

研究代表者名・所属

根、及び根圏における植物ｰ微生物相互作用の分子機構の解明

白須 賢

理化学研究所 環境資源科学研究センター

ゼブラフィッシュ精原細胞で発現する rRNA の解析

酒井 則良

情報・システム研究機構 国立遺伝学研究所

ショートリードシークエンサーによる解析が困難な藻類のゲノム解析広瀬 侑

豊橋技術科学大学 環境生命工学系

生物進化の分子機構の解明

長谷部 光泰自然科学研究機構 基礎生物学研究所

昆虫新奇形質の形成メカニズムの解明

新美 輝幸

自然科学研究機構 基礎生物学研究所

アーバスキュラー菌根菌における宿主依存的な胞子形成制御機構と窒素シグナ
リングの解明

川口 正代司自然科学研究機構 基礎生物学研究所

RAD シーケンスを用いたウズラ遺伝連鎖地図の作製と突然変異遺伝子の同定

松田 洋一

名古屋大学大学院 生命農学研究科

メダカ生殖細胞性決定に関する遺伝子の網羅的解析田中 実

名古屋大学大学院 理学研究科

マメ科植物が窒素固定しない cheating 根粒菌を排除するメカニズムの解明

中川 知己

名古屋大学大学院 理学研究科

爬虫類における温度依存型性決定のメカニズム解析

宮川 信一

和歌山県立医科大学 先端医学研究所

ミズタマショウジョウバエ模様形成因子の探索

越川 滋行

北海道大学大学院 地球環境科学研究科

実用珪藻キートセラスの比較ゲノム解析とゲノムデータベースの構築

伊福 健太郎京都大学大学院 生命科学研究科

ゼニゴケゲノム情報を基盤とする植物発生および環境応答機構の解析

河内 孝之

京都大学大学院 生命科学研究科

日本産ミヤコグサとダイコン野生種における開花時期制御の種内多型に関わる
遺伝的背景の解明

瀬戸口 浩彰京都大学大学院 人間・環境学研究科

全ゲノム情報の解読によるショウジョウバエ narigoma 突然変異の責任遺伝子
の同定

松野 健治

大阪大学大学院 理学研究科

発生時・分化後に腸神経サブタイプを特異化する遺伝子コードのトランスクリ
プトームによる解明

二階堂 昌孝兵庫県立大学大学院 生命理学研究科

茎寄生植物アメリカネナシカズラと宿主植物間での small RNA 移行の解析青木 考

大阪府立大学大学院 生命環境科学研究科

ラン科植物シランを用いた寄生的菌根共生システムの解明

上中 弘典

鳥取大学 農学部

イベリアトゲイモリの遺伝情報整備に向けた RNA シークエンスと始原生殖細胞の決定を制御する遺伝子の探索

林 利憲

鳥取大学 医学部

チャの遺伝的多様性を育種に活用するための大規模 DNA マーカー開発

荻野 暁子

農業・食品産業技術総合研究機構 果樹茶業研究部門

棘皮動物ウミユリ綱動物の NGS 解析

吉国 通庸

九州大学大学院 農学研究院

異なる染色体レース間に見られる遺伝構造：サッポロフキバッタを用いた解析

立田 晴記

琉球大学 農学部

脳の左右を決める遺伝子の同定

重本 隆一

IST Austria

ゼノパスの四肢再生と皮膚再生で発現する遺伝子の網羅的解析横山 仁

弘前大学 農学生命科学部

機能モジュールと比較ゲノム解析に基づく代替パスウェイ探索法の開発

高見 英人

海洋研究開発機構 海底資源研究開発センター

臨床分離黄色ブドウ球菌のゲノム比較に関する研究

菅井 基行

広島大学大学院 医歯薬保健学研究科

Rhizobium radiobacter(syn.Agrobacterium tumefaciens) の ゲ ノ ム 分 化
ならびに根頭癌腫病原性との相関に関する解析鈴木 克周

広島大学大学院 理学研究科

トランスクリプトーム解析による赤潮鞭毛藻類における強光防御機構の解明

紫加田 知幸

水産研究・教育機構 瀬戸内海区水産研究所

黄川田 隆洋農業・食品産業技術総合研究機構 生物機能利用
研究部門

中鉢 淳

豊橋技術科学大学 エレクトロニクス先端融合研
究所

極限環境生物の統合ゲノミクス解析
ゲノム・トランスクリプトーム解析に基づく昆虫ー細菌間「融合型防衛共生系」の基盤研究
出生前後におけるライディッヒ細胞の分化転換機構の解明

嶋 雄一

川崎医科大学 医学部

地衣類共生系の確立に必要な遺伝子発現の網羅的探索とその分子進化学的特性颯田 葉子

総合研究大学院大学 先導科学研究科

クロマチン構造のシーケンス解析

宮成 悠介

自然科学研究機構 基礎生物学研究所

Xenopus 属の異質倍数化機構の解析と X.laevis ゲノム情報の活用

平良 眞規

東京大学大学院 理学系研究科

オミクス解析を用いたシジミチョウーアリ共生系の分子基盤研究北條 賢

関西学院大学 理工学部

MBGD データベースを利用した微生物遺伝子のドメイン融合解析

千葉 啓和

情報・システム研究機構 ライフサイエンス統合
データベースセンター

オルガネラの新規獲得と膜交通経路開拓機構の解明

上田 貴志

自然科学研究機構 基礎生物学研究所

送粉適応した花形質の進化：夜咲きの遺伝子基盤と進化過程の解明

矢原 徹一

九州大学大学院 理学研究院

ショウジョウバエ生殖系列のゲノムメチル化領域の特定およびメチオニン代謝の影響の解明林 良樹

筑波大学 生命領域学際研究センター

アキノキリンソウ群（キク科）の生態ゲノム学的研究伊藤 元己

東京大学大学院 総合文化研究科

新規植物脂質制御因子の探索と機能解析

島田 貴士

千葉大学大学院 園芸学研究科

カメムシ類の共生器官で特異的に発現する免疫関連遺伝子の網羅的解明

菊池 義智

産業技術総合研究所 生物プロセス研究部門

ミドリゾウリムシ独立栄養培養系を用いた光合成を基盤とする任意細胞内共生維持機構の解析

宮城島 進也

情報・システム研究機構 国立遺伝学研究所

トゲオオハリアリのゲノム解読およびエピゲノム解析

岡田 泰和

東京大学大学院 総合文化研究科

休眠中卵母細胞の健常性維持に必須な酵索 Prmt5 の機能解析

鈴木 仁美

東京医科歯科大学 統合研究機構

発生期マウス生殖細胞集団の単一細胞解像度での系譜追跡

吉田 松生

自然科学研究機構 基礎生物学研究所

キューバアノールトカゲのゲノム配列比較による進化可能性

河田 雅圭

東北大学大学院 生命科学研究科

一塩基分解能メチローム解読に基づくピロリ菌エピゲノム進化の解析

大崎 敬子

杏林大学 医学部

The transcriptomic analyses of specific cell-types that contribute
Mackay Medical CollegeInstitute of
TSAI, Huai-jen
the neuronal regeneration of zebrafish after spinal cord injury
Biomedical Sciences
道管液のベプチドミクス・プロテオミクスを用いた地下部－地上部聞の相互作
用の探索

岡本 暁

新潟大学 農学部

オオミジンコのエピゲノム解析

渡邉 肇

大阪大学大学院 工学研究科

2017 年度

統合イメージング共同利用研究研究代表者名・所属

脳血管形成に関与する遺伝子を破壊したゼブラフィッシュ胚の DSLM を用いた
表現型解析

木村 英二

岩手医科大学 医学部

MDCK シストの 3 次元ライブイメージングと透明化臓器における蛍光蛋白質発
現細胞の観察市川 壮彦

金沢医科大学 医学部

繊毛虫 Lacrymaria olor の細胞伸縮に伴う細胞膜の動態と細胞内 Ca2 ＋濃度の変化の解析

園部 誠司

兵庫県立大学大学院 生命理学研究科

アフリカツメガエルの四肢再生の研究に対する IR-LEGO の適用

横山 仁

弘前大学 農学生命科学部

IR-LEGO による両生類のシングルセルレベルでの遺伝子破壊法の確立

越智 陽城

山形大学 医学部

始原新口動物のボディプランに関する研究

清本 正人

お茶の水女子大学 湾岸生物教育研究センター

植物における高温感受メカニズムの解析

濱田 隆宏

東京大学大学院 総合文化研究科

霊長類大脳皮質ニューロンの樹状突起構造と自閉症病態モデルにおけるその異
常の調査

一戸 紀孝

国立精神・神経医療研究センター 神経研究所

神経ペプチド放出センサーによる終神経 GnRH ニューロンの機能解析

阿部 秀樹

名古屋大学大学院 生命農学研究科

温度感受性新規蛍光タンパク質と IR-LEGO を用いた細胞内温度計測システムの開発と細胞内外の微小環境制御

中野 雅裕

大阪大学 産業科学研究所

肢芽再生過程の細胞系譜追跡を長期かつマクロレベルで行うための IR-LEGO 実
験系の開発

森下 喜弘

理化学研究所 生命システム研究センター

117

IR-LEGO を用いたメダカ外套の新生ニューロンの細胞系譜の人工操作系及び可視化法の確立竹内 秀明

岡山大学大学院 自然科学研究科

発現リークの起こらない改変型 HSP プロモーターの構築と IR-LEGO 法への応用

林 利憲

鳥取大学 医学部

画像解析とモデル化による RhoGEF,Solo の上皮管腔組織の形態制御における
機能解析

大橋 一正

東北大学大学院 生命科学研究科

マウス ES 細胞における遺伝子発現変動の長期時系列解析

堀江 恭二

奈良県立医科大学 医学部

新生ニューロンの分布と移動方向の 3 次元的大規模解析のための新規画像解析
法の開発

根本 知己

北海道大学 電子科学研究所

植物細胞におけるオルガネラと膜構造の定量化

及川 和聡

理化学研究所 環境資源科学研究センター

電子顕微鏡連続断面画像を用いた細胞内膜性オルガネラの半自動的解析手法の
開発

大野 伸彦

自治医科大学 医学部

損傷した DNA の光電子相関顕微鏡画像からの損傷評価指標に関する研究

安永 卓生

九州工業大学大学院 情報工学研究院

Identification of Subtype-Specific Cells and Their Biological function
Mackay Medical CollegeInstitute of
TSAI, Huai-jen
after Spinal Cord Injury in Zebrafish Embryos --- Part Ⅱ
Biomedical Sciences
葉緑体 DNA の光に依存した凝集・分散反応の解析

甲南大学 理工学部

林 良樹

筑波大学 生命領域学際研究センター

赤外レーザーによる温度操作に基づいた細胞走化性能制御法の探索

広井 賀子

慶應義塾大学 理工学部

4D イメージングを利用した昆虫翅進化機構の解明

大出 高弘

京都大学大学院 農学研究科

ゼニゴケの形態記述法の開発

塚谷 裕一

東京大学大学院 理学系研究科

ゼノパス中枢神経系の細胞新生とそのオリジンの解明

北田 容章

東北大学大学院 医学系研究科

光シート顕微鏡における電気式焦点可変レンズ制御系構築及び評価

広井 賀子

慶應義塾大学 理工学部

メダカ突然変異体を用いた腸管閉鎖機構のイメージング小林 大介

京都府立医科大学 生体機能形態科学

バイオサーモロジー研究会

濱田 隆宏

東京大学大学院 総合文化研究科

第 3 回 ユニークな少数派実験動物を扱う若手が最先端アプローチを勉強する会

飯田 敦夫

京都大学 ウイルス・再生医科学研究所

第3回

佐藤 伸

岡山大学 異分野融合先端研究コア

2017 年度

研究会

次世代両生類研究会

2017 年度

研究代表者名・所属

大型スペクトログラフ共同利用実験研究代表者名・所属

マウス皮膚における紫外線誘発突然変異の作用スペクトル解析：皮膚特異的変異誘発抑制応答の機構解明

池畑 広伸

東北大学大学院 医学系研究科

南極の気生緑藻 Prasiola crispa の光合成の波長依存特性

小杉 真貴子中央大学 理工学部

錐体オプシン欠損メダカにおけるスペクトル感受性の検証

深町 昌司

日本女子大学 理学部

エダアシクラゲの配偶子放出を誘起または抑制する光刺激に関わる光受容タン
パク質の同定立花 和則

東京工業大学 生命理工学院

藻類の光防御メカニズムの光強度・波長応答性の探索

皆川 純

自然科学研究機構 基礎生物学研究所

紫外線単独、ならびに化学物質共存下での突然変異・DNA 損傷誘起に関する研究

有元 佐賀惠

岡山大学大学院 医歯薬学総合研究科

光照射が及ぼす渦鞭毛藻類へのウイルス感染の影響評価

中山 奈津子

水産研究・教育機構 瀬戸内海区水産研究所

寄生植物ネナシカヅラの寄生根誘導に関わる青色光の作用スペクトルの解析

真野 昌二

自然科学研究機構 基礎生物学研究所

ミドリイシ属サンゴの幼生における走光性の解析

高橋 俊一

自然科学研究機構 基礎生物学研究所

2017 年度

118

西村 いくこショウジョウバエ始原生殖細胞の定量的画像解析法の確立

生物遺伝資源新規保存技術開発共同利用研究研究代表者名・所属

魚類遺伝資源の保存：汎用的なサケ科精子凍結法と雄性発生由来胚細胞凍結法の
開発

藤本 貴史

北海道大学大学院 水産科学研究院

生殖幹細胞のガラス化保存法と借り腹生産技術の開発（メダカ、ネッタイツメガ
エル、アフリカツメガエル）

関 信輔

秋田大学 バイオサイエンス教育・研究サポートセンター

ガラス化法を用いた植物遺伝資源の効率的超低温保存技術の開発と応用研究田中 大介

農業・食品産業技術総合研究機構 遺伝資源セン
ター

保存困難生物の凍結保存に向けた新規凍結保護物質および手法の開発

松村 和明

北陸先端科学技術大学院大学 先端科学技術研究科

サトイモの茎頂凍結保存法の確立と世界中から収穫した 2000 系統の維持

本橋 令子

静岡大学 学術院農学領域

非モデル昆虫における汎用性の高い新規凍結保存技術の開発

新美 輝幸

自然科学研究機構 基礎生物学研究所

エビゲノム解析によるトマトの最適超低温保存技術の開発

細川 宗孝

京都大学大学院 農学研究科

ラット未受精卵および初期胚における凍結保存法の開発

金子 武人

岩手大学 理工学部

希少霊長類遺伝資源の保存方法の確立

平井 啓久

京都大学 霊長類研究所

魚類の卵巣と卵子の凍結保存ー高浸透圧傷害メカニズムの解明から応用へー

枝重 圭祐

高知大学 教育研究部

ゾウリムシの凍結保存法の開発

藤島 政博

山口大学大学院 創成科学研究科

哺乳動物体細胞の凍結乾燥保存技術の実用化に関する研究

松川 和嗣

高知大学教育研究部 総合科学系生命環境医学部門

受賞2017 年度
第 22 回

総合研究大学院大学 長倉研究奨励賞

松田 隆志（統合神経生物学研究部門 NIBB リサーチフェロー）
アステラス病態代謝研究会 平成 29 年度最優秀理事長賞
椎名 伸之（神経細胞生物学研究室 准教授）
Taiwan-Japan Plant Biology 2017 Outstanding
Poster Award
法月 拓也（細胞動態研究部門 特別共同利用研究員）
第２回生体の科学賞
野田 昌晴（統合神経生物学研究部門 教授）119プレスリリース一覧＜ 2017 年度＞
2017 年 4 月 12 日
リアルなヴァーチャルメダカ、メダカの群れ形成メカニズム解明に貢献（基礎生物学研究所 神経生理学研究室）
2017 年 5 月 15 日
幹細胞化する細胞がとなりの細胞の幹細胞化を抑制することをコケ植物で発見（名古屋大学、基礎生物学研究所 生物進化研究部門、金沢大学）
2017 年 5 月 31 日
多能性幹細胞について、転写因子 ZIC2 を中心とした、定説を覆す新しい制御機構を発見 〜 iPS 細胞をはじめとした多能性幹細胞の研究の新展開を期待〜（京都産業大学、基礎生物学研究所 生物機能解析センター）
2017 年 7 月 17 日
神経膠腫（グリオーマ）のがん幹細胞に対する創薬標的分子 PTPRZの同定と、そのアロステリック阻害剤の研究開発（基礎生物学研究所 統合神経生物学研究部門）
2017 年 7 月 20 日
女王アリの精子貯蔵器官ではたらく遺伝子を特定 〜 10 年以上もの間、精子を常温で貯蔵できる謎の解明の鍵〜（甲南大学、基礎生物学研究所 生物機能解析センター、筑波大学、香川大学、琉球大学）
2017 年 7 月 25 日
遺伝子撹拌装置をタイミング良く染色体から取り外す仕組み ～減数分
裂期に相同染色体間の遺伝情報交換を促す高次染色体構造の解体を指揮するシグナリングネットワークを特定～（基礎生物学研究所 幹細胞生物学研究室、東京工業大学）
2017 年 8 月 1 日
哺乳類高次クロマチンでの RNA の機能を発見 〜タンパク質をコードしない RNA が染色体の安定化に寄与〜（理化学研究所、基礎生物学研究所 クロマチン制御研究部門）
2017 年 8 月 8 日
地球とは異なる光環境における光合成：系外惑星における生命探査の指標となる波長の新たな予測（自然科学研究機構アストロバイオロジーセンター、基礎生物学研究所
環境光生物学研究部門、東京大学、国立天文台）
2017 年 8 月 30 日
セントロメア領域の組換え制御を発見 ～染色体異常を防ぐメカニズムの解明につながる成果～（大阪大学、基礎生物学研究所 クロマチン制御研究部門）
2017 年 9 月 4 日
メダカの色覚が季節によってダイナミックに変化することを発見（基礎生物学研究所 季節生物学研究部門、名古屋大学）
2017 年 9 月 6 日
シンプルな物理現象「拡散」で葉の形や大きさが決まる仕組みを解明（基礎生物学研究所 植物発生生理研究室、東京大学）
2017 年 9 月 14 日
肥満をつかさどる脳内メカニズムを発見（基礎生物学研究所 統合神経生物学研究部門）
2017 年 9 月 20 日
植物細胞の大きさを決めるサイコロゲームを発見（基礎生物学研究所 植物発生生理研究室、東京大学）
2017 年 10 月 6 日
陸上植物の祖先の特徴をもつ苔類ゼニゴケの全ゲノム構造を解明（京都大学、近畿大学、神戸大学、国立遺伝学研究所、基礎生物学研究
所 細胞動態研究部門、東北大学）
2017 年 10 月 6 日
植物の細胞分裂方向調節機構を発見 〜陸上植物進化の謎のひとつを解明〜（名古屋大学、基礎生物学研究所 生物進化研究部門）
2017 年 10 月 24 日
ラン藻由来の光合成色素を動物細胞で効率よく合成させることにより
赤色光 / 近赤外光による細胞機能の光操作の簡便化に成功（基礎生物学研究所／岡崎統合バイオサイエンスセンター 定量生物学
研究部門、京都大学）

120

2017 年 11 月 7 日
細胞の集団移動の方向性を決める仕組みの発見 ～ ERK 分子活性の細胞間伝搬とは逆方向に細胞が動く～（基礎生物学研究所／岡崎統合バイオサイエンスセンター 定量生物学
研究部門、京都大学）
2017 年 11 月 21 日
長期記憶形成に必須な分子メカニズムを特定 ～タンパク質の設計図を
神経樹状突起へ局在化させる因子が不可欠～（基礎生物学研究所／岡崎統合バイオサイエンスセンター 神経細胞生物学研究室、新潟大学）
2017 年 12 月 7 日
からだの前後のパターンは " 点描 " で描かれていた 〜シグナル分子（モルフォゲン）の足場となる点状構造の発見とその役割の解明〜（東京大学、基礎生物学研究所／岡崎統合バイオサイエンスセンター
分子発生学研究部門）
2017 年 12 月 8 日
コンドロイチン硫酸プロテオグリカンに対するプロタミンの中和作用の発見 〜髄鞘再生を促す薬剤開発のための細胞スクリーニング系の開発〜（基礎生物学研究所 統合神経生物学研究部門）
2018 年 1 月 9 日
花を作る遺伝子の起源推定に成功（基礎生物学研究所 生物進化研究部門、総合研究大学院大学、金沢大学、
東京工業大学、宮城大学）
2018 年 1 月 11 日
不活性染色体の基盤構造を解明 〜癌、メタボリックシンドローム、
感染症などをターゲットとした創薬研究に重要な基盤情報を提供〜（早稲田大学、沖縄科学技術大学院大学、基礎生物学研究所 クロマチン
制御研究部門）2018 年 1 月 18 日
栄養状態に応答して有性生殖を開始させる経路上で、tRNA の前駆体が TOR 複合体 1 の活性制御の鍵を握る（基礎生物学研究所 細胞応答研究室）
2018 年 1 月 26 日
植物の生殖細胞をつくる鍵因子を発見 〜花粉の精細胞をつくる仕組
みは花の咲かないコケ植物に起源があった〜（京都大学、基礎生物学研究所 生物機能解析センター）
2018 年 2 月 5 日
根粒菌との共生にかけるマメ科植物のエネルギー節約術 ～窒素栄養に応じて根粒共生を制御する仕組みの発見～（筑波大学、基礎生物学研究所 共生システム研究部門）
2018 年 2 月 7 日
原腸形成時の細胞移動を指令する仕組み 〜細胞集団の先端の細胞で生じる細胞内カルシウムイオン濃度の上昇が細胞運動を調節する〜（基礎生物学研究所 形態形成研究部門）
2018 年 2 月 13 日生殖細胞形成に関わる遺伝子の新規発現制御機構 〜減数分裂遺伝子の転写産物は体細胞分裂期には核内点状構造に隔離され、発現抑制される〜（基礎生物学研究所 細胞応答研究室）
2018 年 2 月 20 日
植物細胞不易流行 ～変わらないものと新しいものの協調が細胞内交通網の進化を駆動する～（基礎生物学研究所 細胞動態研究部門）
2018 年 3 月 15 日
簡単な物理モデルで解き明かす微生物の生存戦略 〜繊毛虫テトラヒメ
ナの壁面付近への集積メカニズムを解明〜（京都大学、東北大学、基礎生物学研究所 時空間制御研究室）
2018 年 3 月 20 日
植物が強すぎる光エネルギーを逃がす新たな仕組みが見つかる（基礎生物学研究所 環境光生物学研究部門、神戸大学）
2018 年 3 月 20 日
深層学習によって「蛇の回転錯視」の知覚再現に成功（基礎生物学研究所 神経生理学研究室、立命館大学、生理学研究所）

基礎生物学研究所コンファレンス
基礎生物学研究所コンファレンスは、所内の教授等がオーガナイザーとなり、海外からの招待講演者を交えて開催される国際会議です。研究所創立の 1977 年に開催された第１回以来、基礎生物学分野の国際交流の場として 60
回を超える会議が開催されています。最先端の研究成果発表と議論の場として、国内外から多くの研究者が参加しています。

第 65 回基礎生物学研究所コンファレンス
Renaissance of Marchantia polymorpha ‐the genome and beyond‐「ゼニゴケ ルネッサンス‐ゲノムを越えて‐」
開催期間：2017 年 12 月 16 日〜 18 日
会場：岡崎コンファレンスセンター
オーガナイザー：
上田 貴志 ( 基礎生物学研究所 )河内 孝之 ( 京都大学 )John L. Bowman (Monash University, Australia)

招待講演者
Mario Arteaga-Vazquez (Universidad Veracruzana, Mexico)
Frederic Berger (Gregor Mendel Institute, Austria)
John Bowman (Monash University, Australia)
Feng Chen (University of Tennessee, USA)
Liam Dolan (University of Oxford, UK)
Ueli Grossniklaus (University of Zurich, Switzerland)
Jill Harrison (University of Bristol, UK)
Shih-Shun Lin (National Taiwan University, Taiwan)
Hirofumi Nakagami (Max Planck Institute for Plant Breeding
Research, Germany)
Roberto Solano (CNB-CSIC, Spain)
Dolf Weijers (Wageningen University, the Netherlands)
安喜 史織 ( 奈良先端科学技術大学院大学 )荒木 崇 ( 京都大学 )出村 拓 ( 奈良先端科学技術大学院大学 )長谷部 光泰 ( 基礎生物学研究所 )石崎 公庸 ( 神戸大学 )児玉 豊 ( 宇都宮大学 )河内 孝之 ( 京都大学 )朽津 和幸 ( 東京理科大学 )中村 保一 ( 国立遺伝学研究所 )楢本 悟史 ( 東北大学 )西浜 竜一 ( 京都大学 )西谷 和彦 ( 東北大学 )太田 啓之 ( 東京工業大学 )榊原 恵子 ( 立教大学 )開催報告
所内オーガナイザー 上田 貴志( 細胞動態研究部門 )第 65 回 NIBB コ ン フ ァ レ ン ス“Renaissance ofMarchantia polymorpha - the genome and beyond- ”が、2017 年 12 月 16 日（土）から 18 日（月）の日程で、河内孝之教授（京都大学）、John Bowman 教
授（モナーシュ大学）と細胞動態研究部門の上田をオー
ガナイザーとして岡崎コンファレンスセンターにて開催された。コケ植物タイ類に属するゼニゴケ（Marchantia
polymorpha ）は、古代ギリシャの薬学の文献に既にその記述が見られ、この 200 年ほどにおいては、近代生物学におけるモデル植物として研究が重ねられてきた。その地
位は 20 世紀終盤にはシロイヌナズナなど他のモデル植物に一旦は取って変わられることとなったが、近年その生活環や体制の有利性や研究材料としての扱いやすさが再評価され、多様な分子遺伝学的研究手法の確立とあいまって、
植物科学研究者達からの熱い視線を浴びている。さらに、2017 年 10 月 5 日号の Cell 誌にゼニゴケゲノム論文が出版され、ゼニゴケ研究復興の環境が調った。本 NIBB
コンファレンスは、このような状況の下で植物の基本的な機能や生命現象についての濃密な議論を展開するとともに、今後の共同研究を促進することを目的として企画された。
コンファレンスは、10 カ国から 30 名の招待講演者、9カ国から 115 名の一般参加者を迎えて行われた。基調講演 3 演題、
口頭発表 27 演題、ポスターから選ばれたショー
トトーク 16 演題に加え、テクニカルワークショップおよびポスター発表、さらには最終日のバンケットに至るま
での全会期を通し、個別の生命現象からゼニゴケが今後果たすべき役割やさらにその先の植物科学のあり方に至るまで、様々な視点から中身の濃い議論が展開された。会を終えた後、内外の参加者から、大変有意義なコンファレンスであったというメッセージを多く頂いた。このような国際会議を NIBB コンファレンスとして開催できたことは、オーガナイザーにとって大きな喜びである。コンファレン
スを盛り上げてくださった参加者の方々はもちろん、コン
ファレンスを財政面でサポートしてくださった文科省科学研究費補助金新学術領域「植物発生ロジック」、大学連携
バイオバックアッププロジェクト、京都大学 SPIRITS プ
ログラム、大幸財団、コンファレンスの円滑な運営にご尽力頂いた基礎生物学研究所研究力強化戦略室の方々に、深く御礼申し上げる。

坂山 英俊 ( 神戸大学 )関本 弘之 ( 日本女子大学 )嶋村 正樹 ( 広島大学 )上田 貴志 ( 基礎生物学研究所 )大和 勝幸 ( 近畿大学 )121

EMBL との連携活動
欧州分子生物学研究所 (EMBL) は欧州 19 ヶ国の出資により運営されている研究所で、世界の分子生物学をリードする高いレベルの基礎研究を総合的に行っています。基礎生物学研究所は、2005 年に締結された自然科学研究機
構と EMBL との共同研究協定に基づき、シンポジウムの開催や研究者・大学院生の相互訪問および実験機器の技術導入などを通じて、人的交流と技術交流を行っています。
2011 年 11 月 16 日〜 19 日
The 2nd NIBB-EMBL PhD Mini-Symposium 2011 andThe 13th International EMBL PhD Symposium（Heidelberg Germany）
2013 年 11 月 21 日〜 23 日
The 15th International EMBL PhD Symposium へ の 学
生派遣（Heidelberg Germany）と EMBL ラボ訪問
2015 年 10 月 22 日〜 24 日
The 17th International EMBL PhD Symposium への学生派遣（Heidelberg Germany）と EMBL ラボ訪問
研究協定調印式での Iain Mattaj EMBL 所長と志村令郎前機構長

NIBB-EMBL 合同会議
第１回 2005 年 7 月 1 日〜 2 日Mini-symposium on Developmental Biology（Heidelberg, Germany）
第２回 2006 年 3 月 22 日〜 23 日
Frontiers in Bioimaging（岡崎）
第３回 2006 年 4 月 19 日〜 20 日
Monterotondo Mouse Biology Meeting（Monterotondo, Italy）
第４回 2006 年 12 月 3 日〜 5 日
Biology of Protein Conjugation: Structure and Function（岡崎）
第５回 2007 年 5 月 24 日〜 26 日
Cell and Developmental Biology（岡崎）
第６回 2008 年 3 月 17 日〜 19 日
Evolution of Epigenetic Regulation（Heidelberg, Germany）
第７回 2008 年 4 月 18 日〜 19 日
Systems Biology and Functional Genomics Workshop（Barcelona, Spain）
第８回 2008 年 11 月 21 日〜 23 日
Evolution: Genomes, Cell Types and Shapes（岡崎）第９回 2009 年 4 月 20 日〜 22 日
Functional Imaging from Atoms to Organisms（岡崎）第 10 回 2013 年 3 月 17 日〜 19 日
Quantitative Bioimaging（岡崎）NIBB-EMBL PhD 学生交流プログラム
2009 年 10 月 28 日〜 31 日
The 1st NIBB-EMBL PhD Mini-Symposium and 11th
International EMBL PhD Student Symposium（Heidelberg, Germany）

122

2017 年 10 月 19 日～ 21 日
The 19th International EMBL PhD Symposium へ の 学
生派遣（Heidelberg Germany）と EMBL ラボ訪問

EMBL ゲストセミナー
2005 年 10 月 26 日
"A Database for Cross-species Gene Expression
Pattern Comparisons"Thorsten Henrich 博士
2005 年 11 月 8 日"Control of Proliferation and Differentiation in theDeveloping Retina"
Jochen Wittbrodt 博士
2006 年 4 月 12 日
"Assembly of an RNP Complex for Intracellular mRNA
Transport and Translational Control"
Anne Ephrussi 博士
2006 年 6 月 24 日
NIBB Special Lecture (for young scientists)"A late developer; My career in science"
Iain Mattaj 博士 (EMBL 所長 )2006 年 11 月 29 日
"A post translationally modified protein as biomarker
for the caucasian form of moyamoya disease"
Thomas Andreas Franz 博士
2006 年 12 月 27 日
"Understanding of biological systems as dynamics"
Kota Miura 博士
2008 年 4 月 17 日
"Light sheet based Fluorescence Microscopes (LSFM,
SPIM, DSLM) - Tools for a modern biology" Ernst
Stelzer 博士
2008 年 7 月 29 日
"In toto reconstruction of Danio rerio embryonicdevelopment"
Philipp Keller 大学院生

2016 年 7 月 12 日
"An atypical RNA-binding Tropomyosin recruits
kinesin-1 to oskar mRNA for transport in the
Drosophila oocyte”
Anne Ephrussi 博士

基生研訪問

EMBL 学生シンポジウム参加報告
石井 智子（核内ゲノム動態）2017 年 10 月 18 日〜 25 日に、ドイツ • ハイデルベ

2006 年 9 月 19 日
Rudolf Walczak 大学院生
Julie Cahu 大学院生

ルグにある EMBL を訪問し、EMBL PhD symposium2008 年 1 月 10 日
Thorsten Henrich 博士

ミュニケーションの専門家が講演をしてくださいました。

EMBL 訪問2005 年 10 月 10 日〜 22 日
斎藤 大助（生殖遺伝学研究部門）
田中 実（生殖遺伝学研究部門）
2013 年 12 月 4 日〜 6 日
村田 隆（生物進化研究部門）
2015 年 3 月 10 日〜 11 日
上野 直人（形態形成研究部門）
野中 茂紀（時空間制御研究室）
亀井 保博（光学解析室）

EMBO ミーティング参加
2013 年 6 月 26 日～ 29 日
三井 優輔（分子発生研究部門）
2014 年 1 月 18 日～ 27 日
宮川 一志（分子環境生物学研究部門）
角谷 絵里（分子環境生物学研究部門）
2014 年 10 月 6 日～ 9 日
陳 秋紅（分子発生研究部門）
2014 年 10 月 9 日～ 12 日
伊神 香菜子（生殖細胞研究部門）
2015 年 5 月 6 日～ 9 日
藤森 俊彦（初期発生研究部門）

共同研究
豊橋近郊の野生メダカ集団の集団遺伝学解析
成瀬 清（バイオリソース研究室）
SPIM 顕微鏡を用いたメダカ胚における特定細胞系列観察田中 実・斉藤 大助（生殖遺伝学研究室）
ライトシート型顕微鏡 DSLM の基礎生物学研究所への導入
野中 茂紀・市川 壮彦（時空間制御研究室）

への参加および Noh 研究室の訪問をおこないました。
シンポジウムでは、様々な分野の多くの研究者や科学コ
これだけの規模のシンポジウムを EMBL の学生が主催していること、また多くの企業が協賛していることに大変驚きました。数々の講演はもちろん興味深かったのですが、最も印象的だったのはキャリアについてのセッションです。博士号取得後アカデミックと企業どちらを選ぶか、キャリアと家庭のバランスをどう取るかなどといった将来の不安や問題は、日本の学生だけでなく、世界中の学生が抱えている共通の事項なのだと知ることができました。このよ
うな問題に対する正解はありませんが、学生だけでなく招待講演者の先生方も活発な議論に参加していたのが心に残りました。
シンポジウムの後、Noh 研究室を訪問し、研究室の皆さんに研究発表をさせていただきました。発表中に多くの質問をいただき、自分の研究について他の視点から考え直す
良いきっかけとなりました。また、当日おこなわれていた
ゲノムバイオロジーユニットのセミナーに参加することができました。このセミナーでは、毎週ユニット内の各研究室のポスドクや学生が持ち回りで発表をするそうです。とてもインタラクティブでオープンな雰囲気のセミナーでした。Noh 研究室訪問後、Ellenberg 研究室の大塚博士とお会いして、研究室の案内をしていただきました。EMBL
やヨーロッパでの研究生活について伺うことができ、今後のキャリアを考える上で大変参考になりました。
今回の EMBL 訪問で、海外の研究者の発表を聞き、自分の研究を紹介したことで、世界中の人達を惹きつけることできる研究をしていきたいと強く思いました。このような素晴らしい機会を与えてくださっ
た、基礎生物学研究
所 お よ び EMBL の
皆様に心より感謝
申し上げます。

123

プリンストン大学との連携活動
2010 年 3 月、自然科学研究機構はアメリカのプリンストン大学と学術交流協定を締結しました。協定に基づき、基礎生物学研究所とプリンストン大学との間で研究者の交流を進めています。

基生研訪問2010 年 3 月 11 日
Prof. A. J. Stewart Smith (Dean for Research,
Princeton University)
Prof. Lynn Enquist (Chair, Department of Molecular
Biology, Princeton University))
2017 年 7 月 18 日〜 22 日
Prof. Ileana M. Cristea (Department of Molecular
Biology, Princeton University
Dr. Todd Greco (Department of Molecular Biology,
Princeton University))

基生研滞在2010 年 3 月〜 5 月
Dr. Dayalan Srinivasan(Ecology and Evolution Dept., Princeton University)
プリンストン大学 Nassau HallNIBB  - プリンストン大学  合同会議
第１回

2011 年 11 月 1 日〜 2 日Proteomics, Metabolomics, and Beyond（岡崎）NIBB - プリンストン大学 合同トレーニングコース
2017 年 7 月 19 日〜 21 日

NIBB - Princeton Joint Proteomics Training Couse
Protein Identification, Quantification andCharacterization（岡崎）プリンストン大学訪問

2011 年 2 月 16 日 〜 19 日
吉田 松生（基礎生物学研究所）
2011 年 2 月 15 日〜 19 日
重信 秀治（基礎生物学研究所）

124

プリンストン大学滞在2016 年 9 月 22 日 〜 2017 年 8 月 31 日
鈴木 誠（基礎生物学研究所 形態形成研究部門）
自然科学研究機構「戦略的国際交流加速事業」
2016 年 10 月 10 日 から 3 年間
橋本 寛 ( 基礎生物学研究所 形態形成研究部門 )自然科学研究機構「戦略的国際交流加速事業」

ゲストセミナー2016 年 9 月 23 日
“Virology meets Proteomics: Understanding
human organelle remodeling in space and time
during viral infection”
Prof. Ileana M. Cristea (Department of Molecular
Biology, Princeton University)

NIBB-Princeton Joint Proteomics
Training Course“– Protein Identification,
Quantification and Characterization –”開催期間：2017 年 7 月 19 日～ 7 月 21 日
会場：基礎生物学研究所
オーガナイザー：
上野 直人（基礎生物学研究所）
重信 秀治（基礎生物学研究所）
Ileana Cristea（プリンストン大学）
講師：
Ileana Cristea（プリンストン大学）
Todd Greco（プリンストン大学）
コーススタッフ：
木下 典行（基礎生物学研究所）
川出 健介（岡崎統合バイオサイエンスセンター
BIO-NEXT プロジェクト）
森 友子（基礎生物学研究所）
牧野 由美子（基礎生物学研究所）
プログラム
Lecture 1: Introduction to Mass Spectrometry andProteomics
Lecture 2: Protein quantification
Lecture 3: Protein interactions
Lecture 4: Protein posttranslational modifications
Tutorial 1: Manual interpretation on MS/MS Spectra
Tutorial 2: Quantification: introduction to software
Tutorial 3: Hands-on data analysis
Hands-on 1: SDS-PAGE staining and imaging, Gelband excision and dehydration, In-gel digestion
Hands-on 2: Peptide extraction, LC/MS/MS
analysis, Demonstration of Mass Spectrometer
受講者数

17 名

開催報告
オーガナイザー 重信 秀治（基礎生物学研究所 生物機能情報分析室）
プリンストン大学と合同で、プロテオミクストレー
ニ ン グ コ ー ス「NIBB-Princeton Joint Proteomics
Training Course 2017 - Protein identification,
quantification and characterization -」 を 2017年 7 月 19 日〜 21 日に開催しました。これは質量分
析によるタンパク質の同定と定量について、原理と測定技術を習得する、講義と実習から構成される 3 日間のコースです。コールドスプリングハーバー研究所プロテ
オミクスコースの責任者であり、プロテオミクス的アプ
ローチによる先駆的なウイルス研究で著名な、Ileana
Cristea プリンストン大学教授をオーガナイザーのひとりとして迎え、Cristea 研究室の Todd Greco 研究員が講師として参加しました。国内外より 26 名の応募があり、書類選考の結果、17 名が採択されました。受講生の内訳は、4 名が基生研所員でした。学生、ポスドク、
教員、大学等共通機器室の技術職員など幅広い参加者層となりました。また、3 名が外国から日本の大学に留学中の学生・ポスドクでした。
講義セッションは主に Cristea 教授が担当し、プロ
テオミクスの理論的背景から応用研究例までをレク
チャーしました。実習セッションは、基生研チームが担当し、アフリカツメガエル胚から抽出したタンパク質を使って、受講生自らがサンプル調製と分析を行いました。プロテオミクスのバイオインフォマティクスはレクチャーとハンズオン実習ともに Greco 博士が担当
し、受講生は班ごとに配備されたコンピューターを使って実習セッションで得た実際の質量分析結果をもとにデータ解析の演習を行いました。グループごとにわかれて実施したためか、参加者どうしの交流も深まり、活発な議論の中で講義・実習がおこなわれました。
コースの準備と運営を通してプリンストン大学と基生研の研究者通しの結びつきは深まったと思います。また、プリンストン大学で行われている最先端の解析手法をわれわれが学ぶ良い機会にもなりました。質量分析装置を利用した統合ゲノミクス共同利用研究にも生かせ
そうな、数々のヒントを得ることができました。

125

テマセク生命科学研究所との連携活動
2010 年 ８ 月、 基 礎 生 物 学 研 究 所 は、 シ ン ガ ポ ー ル の テ マ セ ク 生 命 科 学 研 究 所 (Temasek Life Sciences
Laboratory, TLL) と学術交流協定を締結しました。協定に基づき、共同研究の推進、学生および研究者の交流、実習コースの共催などを行っています。また、2015 年 8 月には、連携協定の継続期間を 5 年間延長しています。

NIBB-TLL 合同会議

テマセク生命科学研究所訪問2011 年 11 月 21 日〜 22 日
The 3rd NIBB-TLL-MPIZ Joint Symposium 2011 "Cell
Cycle and Development"（Singapore, Singapore）

2010 年 6 月 2 日〜 5 日
岡田 清孝（基礎生物学研究所）
上野 直人（基礎生物学研究所）
長谷部 光泰（基礎生物学研究所）

2012 年 11 月 19 日〜 21 日
The 4th NIBB-MPIPZ-TLL Symposium "Arabidopsis
and Emerging Model Systems"（岡崎）2014 年 11 月 24 日〜 26 日
The 5th NIBB-MPIPZ-TLL Symposium "Horizons in
Plant Biology" (Cologne, Germany)

NIBB-TLL 合同プラクティカルコース
2011 年 11 月 14 日〜 21 日
The 6th NIBB International Practical Course and The
1st NIBB - TLL Joint International Practical Course"Developmental Genetics of Medaka IV"（岡崎）基生研訪問2010 年 11 月 16 日〜 18 日
（Plant Science Communications 2010 に参加）
Dr. Frederic Berger（TLL, Singapore）
Dr. Yu Hao（TLL, Singapore）
Dr. Toshiro Ito（TLL, Singapore）
Dr. He Yuehui（TLL, Singapore）
Dr. Zhongchao Yin（TLL, Singapore）

2012 年 7 月 22 日〜 31 日
The NUS/TLL/NIBB joint practical workshop on"Genetics, Genomics and Imaging in Medaka &Zebrafish"（Singapore）
2014 年 9 月 22 日〜 10 月 1 日
The 8th NIBB International Practical Course, The
3rd NIBB-TLL-DBS/NUS Joint International Practical
Course "Experimental Techniques using Medaka and
Xenopus - The Merits of using both - "（岡崎）2016 年 8 月 18 日〜 30 日
The 9th NIBB International Practical Course, The
4th NIBB-TLL Joint International Practical Course"Genetics and Imaging of Medaka and Zebrafish"（岡崎）

テマセク生命科学研究所  
（TLL 提供）

126

The NUS/TLL/NIBB joint practical workshop on "Genetics,
Genomics and Imaging in Medaka & Zebrafish"(Singapore 2012)

第３回 NIBB-TLL-MPIPZ 合同シンポジウム
Cell Cycle and Development(TLL, Singapore 2011)

インターナショナルプラクティカルコース
NIBB International Practical Course は、国内外の研究者の協力のもとに、基礎生物学研究所で行われる国際実習コースです。1986 年から 2005 年まで 20 回にわたり行われた国内向けの実習「バイオサイエンストレーニ
ングコース」の発展系として 2006 年度より実施されています。設定された一つのテーマに沿った数種類の手法について、所内そして国内外の研究者を講師に迎え、実習を行います。実習は英語で行われ、国際的な研究者交流と技術交流を促進しています。
第１回

2007 年 1 月 15 日〜 24 日

第６回

2011 年 11 月 14 日〜 21 日

The 1st course "Developmental Genetics of Zebrafish

The 6th NIBB International Practical Course and The

and Medaka"（岡崎）1st NIBB - TLL Joint International Practical Course

第２回

2008 年 3 月 3 日〜 12 日

"Developmental Genetics of Medaka IV"（岡崎）The 2nd course "Developmental Genetics of Zebrafish

第７回

and Medaka II"（岡崎）The 7th NIBB International Practical Course, The

第３回2008 年 6 月 30 日〜 7 月 4 日

The 3rd course "The NIBB Laboratory Course andWorkshops on Physcomitrella patens 2008"（岡崎）第４回2009 年 6 月 29 日〜 7 月 3 日

The 4th course "The NIBB Laboratory Course andWorkshops on Physcomitrella patens 2009"（岡崎）第５回

2010 年 1 月 26 日〜 2 月 2 日

The 5th course "Developmental Genetics of Zebrafish
and Medaka Ⅲ "（岡崎）2012 年 7 月 22 日〜 31 日

NUS/TLL/NIBB joint practical workshop on "Genetics,
Genomics and Imaging in Medaka & Zebrafish"（Singapore）
第８回

2014 年 9 月 22 日〜 10 月 1 日

The 8th NIBB International Practical Course, The
3rd NIBB-TLL-DBS/NUS Joint International Practical
Course "Experimental Techniques using Medaka and
Xenopus - The Merits of using both - "（岡崎）
第９回

2016 年 8 月 18 日〜 30 日

The 9th NIBB International Practical Course, The
4th NIBB-TLL Joint International Practical Course"Genetics and Imaging of Medaka and Zebrafish"（岡崎）
第 10 回2018 年 9 月 20 日～ 29 日

The 10th NIBB International Practical Course"Medaka and Amphibian Genome Editting and Imaging
Technologies"（岡崎）（予定）127

生物学国際高等コンファレンス

Okazaki Biology Conference

基礎生物学研究所では、生物科学学会連合の推薦のもと、生物学における新しい研究課題としての問題発掘を目指し、今後生物学が取り組むべき新たな研究分野の国際的コミュニティ形成を支援するための国際研究集会 Okazaki
Biology Conference ( 生物学国際高等コンファレンス 略称 OBC) を開催しています。国内外を問わず集められた 数十人のトップレベルの研究者が、約一週間寝食を共にして議論をつくし、今後重要となる生物学の新たな課題に挑戦するための戦略を検討します。既に開催されたコンファレンスからは、国際的研究者コミュニティが形成されつつあります。

第１回2004 年 1 月 25 日〜 30 日

"The Biology of Extinction"「絶滅の生物学」
第２回

2004 年 9 月 26 日〜 30 日

"Terra Microbiology"「地球圏微生物学」
第３回

2006 年 3 月 12 日〜 17 日

"The Biology of Extinction 2 "「絶滅の生物学 2」
第４回

2006 年 9 月 10 日〜 15 日

"Terra Microbiology 2 "「地球圏微生物学 2」
第5回

2007 年 3 月 11 日〜 16 日

"Speciation and Adaptation - Ecological Genomics ofModel Organisms and Beyond - "「種分化と適応 : モデル生物の生態ゲノミクスとその発展」
第6回

2007 年 12 月 2 日〜 8 日"Marine Biology "「海洋生物学」
第7回

2010 年 1 月 11 日〜 14 日

"The Evolution of Symbiotic Systems "「共生システムの進化」
第８回

2012 年 3 月 18 日〜 23 日

“Speciation and Adaptation II - Environment andEpigenetics –”「種分化と適応 2: 環境とエピジェネティクス」
第９回

2012 年 10 月 14 日〜 19 日

“Marine Biology II”「海洋生物学２」

OBC ホームページ
http://obc.nibb.ac.jp
128バイオイメージングフォーラム
第 12 回 NIBB バイオイメージングフォーラム「AI が拓く生物画像解析の未来」

開催期間：2018 年 3 月 26 日
会場：岡崎コンファレンスセンター
Organizing Committee：
亀井 保博（基礎生物学研究所）
木森 義隆（基礎生物学研究所）
加藤 輝（基礎生物学研究所）
朽名 夏麿（東京大学大学院 / エルピクセル株式会社）

講演者
大関 真之（東北大学）
近藤 洋平（基礎生物学研究所）
深町 昌司（日本女子大学）
堀田 一弘（名城大学）
内田 誠一（九州大学）
安永 卓生（九州工業大学）
朽名 夏麿（東京大学 / エルピクセル株式会社）
間々田 隆介（日本アイ・ビー・エム株式会社）

開催報告
オーガナイザー 亀井 保博（生物機能解析センター 光学解析室）
基礎生物学研究所バイオイメージングフォーラムは今回
で 12 回目となります。これまでに画像解析の新技術、補償光学の顕微鏡への応用、物理特性のイメージングなど
様々な先進的なバイオイメージング技術をテーマに開催
してきました。今回は、近年発展が目覚ましい人工知能（AI）分野をテーマにしました。今後バイオイメージング
分野に AI がどのように関わるのか、つまり「AI が拓く生物画像解析の未来」を感じられるフォーラムとしました。
生物学においてイメージングの重要性は増々高まっていま
すが、同時に様々な壁も見えてきています。例えば、顕微
鏡画像における空間解像度、時間分解能の高まりとともにデータ量も莫大になっており、これを解析するためにはコンピューターサイエンスが必須となり、さらには AI が重要となることでしょう。その未来のために、生物学とコン

小西 功記（株式会社ニコン）

ピューターサイエンスの両分野の相互理解と協調が重要に

参加者 65 名 （一般企業参加者 32 名、所内 18 名）

術紹介と画像解析分野の専門家の方々にご講演をお願いなります。今回のフォーラムでは、AI 技術の最先端の技し、一方で、生物学者がどのような解析に AI を活用しようとしているのかもご講演頂きました。最後に総合討論を行い、画像解析の専門家や IT 企業の講演者の方々との相互理解の機会を設けました。
本会は昨年度より共催として新学術領域研究・学術研
究支援基盤形成「先端バイオイメージング支援プラット
フォーム（ABiS）」の支援を受けて実施しています。今回
は ABiS 画像解析支援のメンバーの多くの方々にご講演いただきました。この場を借りて御礼申し上げます。

129

ゲノムインフォマティクス・トレーニングコース
ゲノムインフォマティクス・トレーニングコースは、生物情報学を必ずしも専門としない生物研究者が、ゲノムイ
ンフォマティクスを活用することによってそれぞれの研究を発展させるための基礎的技術・考え方を習得することを目的として開催される国内向けのコースです。講義とコンピュータを用いた演習を組み合わせて実施しています。

ゲノムインフォマティクス・トレーニングコース
2017 夏「大規模な生物データ解析のための UNIX 入門」

ゲノムインフォマティクス・トレーニングコース
2017 秋「BLAST 自由自在～配列解析の極意をマスターする」

開催期間 ：2017 年６月 22 日～６月 23 日

開催期間 ：2017 年９月 14 日～９月 15 日

オーガナイザー：講師：

内山 郁夫（基礎生物学研究所 生物機能解析センター）

重信 秀治（基礎生物学研究所 生物機能解析センター）講師：

内山 郁夫（基礎生物学研究所 生物機能解析センター）

三輪 朋樹（基礎生物学研究所 生物機能解析センター）
西出 浩世（基礎生物学研究所 生物機能解析センター）

概要

中村 貴宣（基礎生物学研究所 生物機能解析センター）

BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) は、
DNA の塩基配列もしくはタンパク質のアミノ酸配列のアラ

概要

イメントやデータベース検索を高速に行う汎用的配列解析ソ

次世代シーケンサ (NGS) のデータ解析をはじめとした大規

フトウェアで、バイオインフォマティクスの世界で最も広く模な生物データの解析を、UNIX オペレーティングシステム

使われているプログラムの１つです。大規模な配列解析にお上で行うことを目指したコースです。基礎生物学研究所の計

いて BLAST を使いこなすノウハウの習得について、また、

算機 ( 生物情報解析システム）を用いて、Unix オペレーティ

BLAST の内部（アルゴリズムなど）も解説しました。さらングシステムの基本的な使い方から、一連の処理の流れを記に、BLAST を使ったゲノム解析の応用例として、遺伝子ア

述する簡単なスクリプトの作成や、ジョブ管理システムの利

ノテーションやオーソログ解析を、スクリプトを書きながら用法までを学習しました。

実習しました。

実習内容

実習内容

UNIX 基礎

BLAST basics

NGS データ解析入門

BLAST inside ー 配列検索の理論的背景

テキスト処理大規模 BLAST 検索の効率化

シェルスクリプト

BLAST 結果の処理法：（１）テキストデータの処理 （２）ジョブ管理システムの利用法

可視化

演習

配列データベース機能
BLAST を使ったオーソログ解析

受講生 22 名（応募総数 45 名）

BLAST を越えて受講生 21 名（応募総数

130

22 名）

ゲノムインフォマティクス・トレーニングコース
2018 春「RNA-seq 入門 - NGS の基礎から de novo 解析まで」
開催期間 ：（準備編）2018 年２月 22 日～２月 23 日
（実践編）2018 年３月８日～３月９日
オーガナイザー：
重信 秀治（基礎生物学研究所 生物機能解析センター）
内山 郁夫（基礎生物学研究所 生物機能解析センター）
講師：
佐藤 昌直（北海道大学大学院農学研究院）
山口 勝司（基礎生物学研究所 生物機能解析センター）
西出 浩世（基礎生物学研究所 生物機能解析センター）
中村 貴宣（基礎生物学研究所 生物機能解析センター）
尾納 隆大（基礎生物学研究所 生物機能解析センター）

開催報告
ゲノムインフォマティクス・トレーニングコース
オーガナイザー 重信 秀治（生物機能解析センター 生物機能情報分析室）
基生研のゲノムインフォマティクス・トレーニング
コース（略して NIBB GITC と呼びます）は、実験生物
学者向けのバイオインフォマティクスのトレーニング
コースです。次世代シーケンシング (NGS) 等の近年のゲノミクス技術の進歩は著しく、ビッグデータの波は生物学分野にも到来しています。しかしながら、大規模かつ複雑なデータから生物学的な情報を抽出するには、従来の実験生物学者にはあまり馴染みのなかった、コンピュータや統計学の知識とスキルが求められます。
NIBB GITC は、それらの知識とスキルを、末長く使える「基礎力」と、すぐに自分のデータを解析できる「即実習内容（準備編 ： UNIX・R・NGS の基本）
UNIX 基礎戦力」の両方をバランスよく習得できるように工夫されている点が大きな特徴です。講義とコンピュータを用いた演習を組み合わせて実施しています。平成 29 年度

R 入門には、初級者向けの UNIX 入門、RNA-seq 入門（NGSNGS データ解析入門

解析の基礎を含む）と、中級者向けの BLAST 自由自テキスト処理在を開講しました。

シェルスクリプト

大規模解析には UNIX やプログラミングのスキルが必演習（実践編 ： RNA-seq 解析パイプライン）
RNA-seq 入門 概論
NGS 基本データフォーマット
NGS 基本ツール：Bowtie2、samtools、IGV など
統計学入門
RNA-seq 基礎、ゲノムベース、トランスクリプトベース
多変量解析

要ですが、実験生物学者にはなかなかハードルが高いものです。UNIX 入門では UNIX オペレーティングシス
テムの基本的な使い方から簡単なスクリプトの作成ま
でを、初心者向けに丁寧にトレーニングしました。また、昨年度に引き続き、中級者向けの「BLAST 自由自
在～配列解析の極意をマスターする」を開催しました。
BLAST は、代表的な配列解析ソフトウェアです。本コースでは、大規模な配列解析において BLAST を使いこ実践演習

なす技術の習得を目指し、さらにその理論的背景も解説まとめしました。類似のトレーニングコースや書籍はほかに例

準備編

：

受講生

22 名（応募総数 106 名）

実践編

：

受講生

22 名（応募総数 106 名）がありません。「BLAST はよく使っていたがこんな使い方もあるのだという発見があった」などの声が受講生から寄せられました。次世代シーケンシングによるトラ
ンスクリプトーム解析である RNA-seq は生物学の各方面へ浸透してきたことを反映してか、NIBB GITC のRNA-seq 入門は毎回とても人気の高いコースです。今回、過去最高の定員の 7 倍の競争率となりました。今
回は RNA-seq のバイオインフォマティクスの進歩を考慮し、新しい解析パイプラインをコースに取りいれました。この分野は進展が早いため、業界動向を見極めて、今後もコースをブラッシュ
アップしていきたいと思います。

131

生物画像データ解析トレーニングコース
生物画像データ解析トレーニングコース 2017
開催期間：2017 年 11 月 20 日〜 11 月 22 日
会場：基礎生物学研究所
オーガナイザー・講師：
代表：加藤 輝（自然科学研究機構 新分野創成センター）
野中 茂紀（基礎生物学研究所）
村田 隆（基礎生物学研究所）
亀井 保博（基礎生物学研究所）
小山 宏史（基礎生物学研究所）
木森 義隆（自然科学研究機構 新分野創成センター）

スーパーバイザー
上野 直人（基礎生物学研究所）
藤森 俊彦（基礎生物学研究所）
プログラム
はじめに （加藤）クイックスタート１（野中）
いくつかの実例を使い実際に ImageJ による画像処
理を実演
クイックスタート２（村田）顕微観察画像のデジタル化についての講義
画像処理・解析の基礎 講義・実習（木森）ノイズ，コントラスト，分解能の意味
画像の基礎（フーリエ変換と畳み込み演算，カーネルの畳み込みの意味）
偽解像（エイリアス，モアレパターン）への注意
前処理の基礎（カーネル処理（線形），非線形フィル
タ（メジアン，バイラテラル）
広視野と高分解能（パノラマ）
定量化（２値化（自動閾値（大津の方法）），ラベリン
グ，面積，数などの決定）
ImageJ マクロ講義・実習（野中）マクロとは何か，そしてマクロの使い方，書き方について講義と実習を行う
画像の定量化について 講義・実習（木森，加藤，小山）
定量的生物画像解析について実践的な演習
Intensity の定量
動きの定量
数の定量
形の定量
画像の特性（模様など）の定量
講義「画像解析のための顕微鏡の基礎知識」（村田）
講義「顕微鏡概論」（亀井）
顕微鏡見学会（亀井）ディスカッション
受講者数

132

18 名

開催報告
オーガナイザー 加藤 輝
（新分野創成センター イメージングサイエンス研究
分野）
新分野創成センター・イメージングサイエンス研究分野、基礎生物学研究所、ならびに新学術領域研究「学術研究支援基盤形成」先端バイオイメージング支援プラットフ
ォームの共催により、「生物画像解析トレーニングコース
2017」を 11 月 10 日〜 22 日 に開催しました。本コースは、顕微観察画像の取り扱いについて比較的初心者である生物系の研究者を対象に、画像処理・解析に関し「簡単な問題は自分で解決できる」あるいは「技術的に高度な課題についてはその道の専門家と生産的な議論ができる」
ための基盤を習得することを目標に定めています。第５回目の開催となった本年度開催分では、16 名の定員に対し47 名の応募があり、本コースが設定する課題への需要の高さを窺わせるものとなりました。
本コースでは、解析に用いる画像を取得する際に留意すべき点をはじめ、画像処理・解析の基礎に至る一連の過程についての講義を行いました。さらに、生物画像処理・解析のための代表的なソフトウェアの一つである ImageJと教材を予めインストールした PC を参加者全員に貸与
し、ImageJ の基本操作、画像処理・解析について実習を行いました。また、これらの作業を ImageJ マクロプ
ログラムとして記述、自動化することで、近年の顕微観察
画像の多次元化・大容量化に対応できるプログラミング技法についての講義と実習を行いました。
コースの締め括りとして、各々の受講者が実際に取り組んでいる研究テーマの画像について講師による解析例を示し、解説と議論を行いました。
例年、参加者の方々から「たいへん」、「かなり疲れた」とご好評を頂いている内容ですが、画像解析技術をより身近なものとする上で一定の効果はあったと思われます。また、生物画像解析にかかる共同研究の契機となればと期待致しております。

NIBB Internship Program
NIBB Internship Program は、基礎生物学研究所を海外の学2017 年度は 57 名の応募があり、選抜された７名のインター生にも広く知ってもらい、将来の研究交流の核となる人材を育て

ンシップ生を受け入れました。国籍はドイツ、セルビア、コロン

ようという幅広い意図のもとに、体験入学の海外版を引き継ぐ形

ビア、マレーシア、インドネシア、ベトナムで、研究室メンバー

で 2009 年から始まったプログラムです。総合研究大学院大学の一員として２週間から３ヶ月ほどの研究生活を送りました。まの大学院生の国際化も意図しており、このプログラムによって大た自身のグラントを利用して中国から２名とフランスから１名が学院生はさまざまな文化習慣を持ったインターンシップ生と知りインターンシップ生として１週間から３ヶ月ほど滞在しました。

合う機会を得ています。
このプログラムでは、基礎生物学研究所で研究を行ってみたいと思う応募者が希望研究室を記し、希望理由や推薦状などとともに応募します。その申請書にもとづいて選抜された応募者は、一定期間研究室に滞在し研究室が独自に設定した研究を体験します。総合研究大学院大学のサポートにより、往復の旅費とロッジ
利用の滞在費が補助されます。

大学生のための夏の実習
大学生のための夏の実習は、大学生向けのアウトリーチ活動として 2011 年度より開始されました。2 泊 3 日の日程で、公募により集まった大学生（1 年〜 4 年生）が基礎生物学研究所の教員の指導の下で実習に取り組み、最終日には成果発表を行います。2017 年度は７コースが行われ、全国から応募した 25 名が参加しました。
2017 年度 実習内容
「植物のオルガネラを見る、操作する」
上田 貴志（細胞動態研究部門）「細胞内で起こっている化学反応を可視化しよう」
青木 一洋（定量生物学研究部門）「神経細胞を蛍光で観察しよう」
椎名 伸之（神経細胞生物学研究室）「ES 細胞の細胞周期を解析しよう」
坪内 知美（幹細胞生物学研究室）「超高速４次元顕微鏡で生物の運動を観察してみよう」
野中 茂紀（時空間制御研究室）「コンピュータでゲノム情報を解析する」
内山 郁夫（情報管理解析室）「科学映像を作ろう！（科学コミュニケーション入門）」
倉田 智子（広報室）

133

社会との連携
基礎生物学研究所では、次世代の科学者の育成の視点から、小・中学校や高等学校の生徒に向けて、生物学の面白さを伝える活動を行っています。また、広く一般に向けて、研究内容や成果を発信しています。

出前授業

中学生職場体験学習

基礎生物学研究所は岡崎市教育委員会との連携活動として、全国の中学校で実施されている小中学校への出前授業を行っています。

職場体験学習の受け入れを行って2017 年度

います。

常盤中学校

「遺伝と動く遺伝子の話」 栂根 一夫

岡崎市立矢作中学校

２名

葵中学校

「植物の不思議をアサガオで調べる」

関西学院千里国際中等部

１名

知立市立知立南中学校

２名

岡崎市立美川中学校

２名

星野 敦
新香山中学校 「光合成から見る地球環境」 得津 隆太郎
北中学校「多様な植物の共通点」 金澤 建彦

竜南中学校「多様な昆虫には不思議がいっぱい！」
新美 輝幸

矢作北中学校 「体の右と左を決めるしくみ」 野中 茂紀
竜海中学校「細胞を操るしくみ」 坪内 知美

矢作中学校「植物の巧妙な生き方」 中川 知己

国研セミナー翔南中学校「進化と人生と植物」 長谷部 光泰

国研セミナーは、岡崎市内の小中学校の理科教員に対象に、

三島小学校「アサガオの花のいろのひみつ」 星野 敦

最新の研究状況を講演するセミナーです。岡崎南ロータリーク

六ツ美中部小学校「地球の植物と宇宙の植物」 滝澤 謙二

ラブおよび岡崎市教育委員会との連携活動として開催されています。
2017 年度

2018 年 2 月 2 日「多様な昆虫ワールド」
新美 輝幸

愛知県立岡崎高等学校スーパーサイエンスハイスクールへの協力2017 年 10 月２日
英語交流会
Raymond Burton - Smith

2017 年 11 月 28 日
特別授業
授業の先に何があるか「実験動物としてのゼブラ
フィッシュ、およびそれを用いた運動系神経回路動作様
式の解析」
東島 眞一

134

2017 年 12 月 11 日
特別授業

愛知科学技術教育推進協議会
協力および展示

授業の先に何があるか

2017 年 12 月 27 日

「酵母の研究をとおして」（岡崎コンファレンスセン

鎌田 芳彰

ター）

科学三昧 in あいちへの

発表指導
立松 圭

奈良県立奈良高等学校スーパーサイエンスハイスクールへの協力2017 年 12 月 27 日

ニコニコ生放送番組の実施（インターネット生中継番組）

講演2017 年５月３日 - ５日

安齋 賢

みんなで数えよう（アフリ檜山 隆史

カツメガエルの細胞分裂

実習〜受精から孵化まで〜）

片岡 研介【基礎生物学研究所×

倉田 智子

niconico】
上野 直人・高木 知世・
林 健太郎・鈴木 誠・倉田 智子
来場者数；231,186 人

コメント数；119,375 件

2017 年８月４日 - ５日
カブトムシの変態を観察しよう（蛹化編〜幼虫からサナギへ）【基礎生物学研究所× niconico】
新美 輝幸・間瀬 睦月・
森田 慎一・千頭 康彦・
倉田 智子
来場者数；85,506 人

コメント数；39,639 件

2017 年８月 17-20 日

子ども霞が関見学デーへの出展

カブトムシの変態を観察

2017 年８月２日

しよう（羽化編〜サナギかカブトムシ帽子をつくろら成虫へ）【基礎生物学研

う究所× niconico】
新美 輝幸・森田 慎一・
倉田 智子
来場者数：248,530 人

コメント数：118,674 件

観察教室の実施2017 年８月６日「カブトムシを観察してオ
リジナル電子ブックをつ
くろう」
間瀬 睦月
倉田 智子

135

大学共同利用機関シンポジウム 2017

第 24 回自然科学研究機構シンポジウム“研究者に会いに行こう！”（アキバ・スクエア）“極限環境における生命

2017 年 10 月８日（東京国際交流館）

講演

2017 年９月 18 日

～生命創成の探究に向けて～”「細胞の情報伝達を可視化し操作する」
青木 一洋

ブース展示

第 25 回自然科学研究機構シンポジウム“プラズマが拓く無限の可能性～エネルギー、医療、産業、そして宇宙～”（名古屋大学 坂田・平田ホール）
2018 年３月 11 日
ブース展示

自然科学研究機構若手研究者賞記念講演 2017“「宇宙・生命・脳・物質・エネルギー」若手研究者による
Rising Sun Ⅵ”（日本科学未来館

未来館ホール）2017 年６月 11 日
講演
「移動運動の神経制御をゼブラフィッシュで探る」
木村 有希子

136

ブース展示

研究所の現況
研究所で働く人たち ( 2018 年 4 月 16 日 現在 )研究所の財政規模 ( 2017 年度 決算額 )total 320 人

total 2,853

所長 1

教授

（客員・特任を含む）

准教授

16

（特任を含む）

技術及び
事務支援員

36

108

26
技術職員
特別実習生

3

63

寄付金 36

受託研究費 28718

その他補助金 90

助教（特任を含む）
外部資金計

916

科学研究費

503

運営費交付金

1,357

研究員
間接経費

36
総研大大学院生

単位：百万円151

特別共同利用研究員

13

施設費 365
自己収入 1

総研大経費

63

基礎生物学研究所では国からの補助 ( 運営費交付金、総研大経費 ) に加え、各研究者の努力により科学研究費、受託研究費など多くの競争的資金を獲得して研究を行っています。

配置図① 基礎生物学研究所 実験研究棟
A 大型スペクトログラフ
B 動物実験センター ( 水生動物室 )② 形質統御実験棟③ 共通施設棟Ⅰ( アイソトープ実験センター・生物機能情報分析室・電子顕微鏡室 )④ 共通実験棟Ⅱ ( 機器研究試作室 )⑤ 動物実験センター ( 陸生動物室 )⑥ 実験廃液処理施設
⑦ 圃場

⑯

明大寺地区
愛知県岡崎市明大寺町字西郷中 38⑧ 山手 1 号館 A
⑨ 山手 1 号館 B
⑩ 山手 2 号館⑪ 山手 3 号館⑫ 山手 4 号館⑬ 山手 5 号館⑭ IBBP センター棟⑮ 高圧配電施設⑯ 実験排水処理施設

山手地区
愛知県岡崎市明大寺町字東山 5-1

137

自然科学研究機構 岡崎統合事務センター
岡崎統合事務センター組織

岡崎統合事務センターは、自然科学研究機構岡崎 3 機関 ( 基総務部

礎生物学研究所・生理学研究所・分子科学研究所 ) の総務、研究連携及び財務等に関する事務を担当しています。

総務課
総務係
企画評価係
情報サービス係
人事係
労務係
給与係
国際研究協力課
国際係
大学院係
共同利用係
研究戦略係
産学連携係
研究助成係
財務部
財務課
総務係
財務第一係
財務第二係
財務第三係
出納係
物品検収室
調達課
基生研・
生理研チーム分子研・
事務センターチーム
旅費計算室

施設課
資産管理係
施設環境係
電気係
機械係
岡崎統合事務センター

138

研究教育職員・技術課技術職員 ＩＮＤＥＸ
あ 青木 一洋

19教授

定量生物学研究部門

安齋 賢

51

助教

バイオリソース研究室

安藤 俊哉

49

助教

進化発生研究部門

飯沼 秀子

93, 95, 96

技術職員

技術課、安全衛生管理室、アイソトープ実験センター

石川 雅樹

45

助教

生物進化研究部門

上田 貴志

17

教授

細胞動態研究部門

上野 直人

31, 77, 86, 88

教授・副所長形態形成研究部門、新規モデル生物開発センター、研究力強化戦略室

内山 郁夫

64, 74

助教

ゲノム情報研究室、生物機能解析センター

内海 秀子

32, 95

技術主任

技術課、分子発生学研究部門

海老根 一生17

助教

細胞動態研究部門

大澤 園子

78, 95

技術係長

技術課、モデル生物研究センター

大坪 瑶子

15

特任助教

細胞応答研究室

大野 薫

53

助教

多様性生物学研究室

岡 早苗

34, 95

技術主任

技術課、初期発生研究部門

か 片岡 研介

21

助教

クロマチン制御研究部門

金澤 建彦

17

助教

細胞動態研究部門

加藤 輝

58

特任助教

多様性生物学研究室、生命創成探究センター

壁谷 幸子

44, 95

技術係長

技術課、生物進化研究部門

鎌田 芳彰

54

助教

多様性生物学研究室

亀井 保博

73, 76, 86

特任准教授

生物機能解析センター、研究力強化戦略室

川口 正代司47, 77, 87

教授

共生システム研究部門、新規モデル生物開発センター、研究力強化戦略室

川出 健介

69

特任准教授

植物発生生理

北舘 祐

37

助教

生殖細胞研究部門

木下 典行

31

准教授

形態形成研究部門

木村 有希子41

助教

神経行動学研究部門

倉田 智子

89

特任助教

研究力強化戦略室児玉 隆治

52, 87, 96

准教授

構造多様性研究室、研究力強化戦略室、アイソトープ実験センター

小峰 由里子90

助教

研究力強化戦略室

小山 宏史

35

助教

初期発生研究部門

近藤 真紀

73, 95

技術係長

技術課、生物機能解析センター

近藤 洋平

19

助教

定量生物学研究部門

73, 95

技術職員

技術課、生物機能解析センター

さ 齋田 美佐子
作田 拓

39

助教

統合神経生物学研究部門

澤田 薫

93, 95, 96

技術主任

技術課、安全衛生管理室、アイソトープ実験センター

椎名 伸之

25

准教授

神経細胞生物学研究室

重信 秀治

72, 75, 77, 86

特任准教授

生物機能解析センター、新規モデル生物開発センター、研究力強化戦略室

四宮 愛

63

特任助教

季節生物学研究部門

定塚 勝樹

57

助教

多様性生物学研究室

新谷 隆史

39

准教授

統合神経生物学研究部門

杉浦 宏樹

74, 95

技術職員

技術課、生物機能解析センター

鈴木 賢一

77

特任准教授

新規モデル生物開発センター

鈴木 誠

31

助教

形態形成研究部門

征矢野 敬

47

准教授

共生システム研究部門

た 高木 知世30, 95

技術主任

技術課、形態形成研究部門

高田 慎治

33, 91教授

分子発生学研究部門、研究力強化戦略室

滝澤 謙二

70

特任准教授

自然科学研究機構 アストロバイオロジーセンター

高橋 俊一

61

准教授

環境光生物学研究部門

高橋 弘樹

31

助教

形態形成研究部門

竹内 靖

38, 95

技術主任

技術課、統合神経生物学研究部門

竹鶴 裕亮

80

特任助教

IBBP センター

139

研究教育職員・技術課技術職員 ＩＮＤＥＸ
立松 圭

88

特任助教

研究力強化戦略室

田中 幸子

46, 95

技術係長

技術課、共生システム研究部門

玉田 洋介

45

助教

生物進化研究部門

栂根 一夫

56, 79助教

多様性生物学研究室、モデル生物研究センター

坪内 知美

27, 91

准教授

幹細胞生物学研究室、研究力強化戦略室

得津 隆太郎61

助教

環境光生物学研究部門

37

助教

生殖細胞研究部門

中村 貴宣

74, 95

技術職員

技術課、生物機能解析センター

中村 太郎

49

助教

進化発生研究部門

中山 啓

25

助教

神経細胞生物学研究室

中山 潤一

21

教授

クロマチン制御研究部門

成瀬 清

51, 80

特任教授

バイオリソース研究室、IBBP センター

新美 輝幸

49, 77教授

進化発生研究部門、新規モデル生物開発センター

西出 浩世

74, 95

技術主任

技術課、生物機能解析センター

野口 裕司

78, 95

技術職員

技術課、モデル生物研究センター

野田 千代

60, 95

技術職員

技術課、環境光生物学研究部門

野田 昌晴

39

教授

統合神経生物学研究部門

野中 茂紀

65

准教授

時空間制御研究室

野々村 恵子

35

助教

初期発生研究部門

は 長谷部 光泰
濱田 京子

45, 96

教授

生物進化研究部門、アイソトープ実験センター

21

助教

クロマチン制御研究部門

林 晃司

16, 95

技術主任

技術課、細胞動態研究部門

東島 眞一

41

教授

神経行動学研究部門

尾納 隆大

72, 95

技術職員

技術課、生物機能解析センター

檜山 武史

39

助教

統合神経生物学研究部門

藤田浩徳

47

助教

共生システム研究部門

藤森 俊彦

35, 79, 89, 90

教授

初期発生研究部門、モデル生物研究センター、研究力強化戦略室

星野 敦

55, 77, 79

助教

多様性生物学研究室、新規モデル生物開発センター、モデル生物研究センター

72, 95

技術主任

技術課、生物機能解析センター

松田 淑美

93, 95, 96

技術係長

技術課、安全衛生管理室、アイソトープ実験センター

真野 昌二

29, 86

准教授

研究力強化戦略室、オルガネラ制御研究室

三井 優輔

33

助教

分子発生学研究部門

水口 洋子

36, 95

技術職員

技術課、生殖細胞研究部門

水谷 健

48, 93, 95

技術班長

技術課、進化発生研究部門、安全衛生管理室

皆川 純

61, 77, 93

教授

環境光生物学研究部門、新規モデル生物開発センター

宮成 悠介

67

特任准教授

核内ゲノム動態

三輪 朋樹

93, 95

技術課長

技術課、安全衛生管理室

村田 隆

45

准教授

生物進化研究部門

森 友子

72, 95

技術班長

技術課、生物機能解析センター

森田（寺尾）美代 23

教授

細胞情報研究部門

諸岡 直樹

79, 93, 95

技術係長

技術課、モデル生物研究センター、安全衛生管理室

33

助教

分子発生学研究部門

山口 勝司

72, 95

技術主任

技術課、生物機能解析センター

山下 朗

15

特任准教授

細胞応答研究室

山本 正幸

2, 15, 103

所長

細胞応答研究室

吉田 松生

37, 73, 86

教授

生殖細胞研究部門、研究力強化戦略室、生物機能解析センター

吉村 崇

63

客員教授

季節生物学研究部門

43, 78, 79

准教授

神経生理学研究室、モデル生物研究センターな 中川 俊徳

ま 牧野 由美子

や 矢部 泰二郎

わ 渡辺 英治

140

名古屋鉄道至 大阪

東海道新幹線

小牧IC

高速道路

春日井IC

神宮前

名古屋
名鉄名古屋

名古屋IC
三好IC
岡崎IC

東岡崎

音羽蒲郡IC

三河安城

豊川IC

至 東京

中部国際空港豊橋

基礎生物学研究所

至 東京

愛知県岡崎市交通案内● 鉄道を利用した場合
東京方面から
豊橋駅下車、名古屋鉄道 ( 名鉄 ) に乗り換えて、
東岡崎駅下車 ( 豊橋駅 - 東岡崎駅間約 20 分 )。
大阪方面から名古屋駅下車、名古屋鉄道 ( 名鉄 ) に乗り換えて、
東岡崎駅下車 ( 名鉄名古屋駅 - 東岡崎駅間約 30 分 )。
明大寺地区へは
東岡崎駅の改札を出て、南口より徒歩で 7 分。
山手地区へは
東岡崎駅南口バスターミナルより名鉄バス「竜美丘循環」に乗り竜美北 1 丁目下車 ( 所要時間 5 分 )、さらに徒歩で3 分。

● 自動車を利用した場合
東名高速道路の岡崎 IC を下りて国道 1 号線を名古屋方面に約 1.5km、市役所南交差点を左折。
IC から約 10 分。

● 中部国際空港 ( セントレア ) から
< 鉄道 >
名鉄にて神宮前駅経由、東岡崎駅下車。所要時間約 65 分。
< バス >
空港バス JR 岡崎行きを利用し、東岡崎駅下車。
所要時間約 65 分
至 名古屋
岡崎市役所
市役所南

至 豊橋
至 東名岡崎インター

乙川

東岡崎駅

基礎生物学研究所
明大寺地区

六所神社
案内板
名

鉄

名

正門

古
本

屋

明大寺地区

岡崎統合事務センター
分子科学研究所

線生理学研究所

三島ロッジ

岡崎コンファレンス
センター

基礎生物学研究所
山手地区

東門

山手地区

大学共同利用機関法人 自然科学研究機構

基礎生物学研究所 要覧 2018

ローソン

発行・編集 :  広報室

〒 444-8585
愛知県岡崎市明大寺町字西郷中 38
TEL 0564-55-7000
FAX 0564-53-7400

基礎生物学研究所 明大寺地区〒 444-8585
愛知県岡崎市明大寺町字西郷中 38
基礎生物学研究所 山手地区
〒 444-8787
愛知県岡崎市明大寺町字東山 5-1

培養細胞

フクロユキノシタ

メダカ胚

ゼニゴケ
カメノコテントウ