F

OREWORDBY DIRECTOR-GENERAL

はじめに

基礎生物学研究所は , 平成 16 年 4 月 1 日から国立大学法と に あ り ま す。 し か

人法による大学共同利用機関法人自然科学研究機構が設置す

し , 一口に基礎的な生

る大学共同利用機関として , 新たに発足しました。

物現象といっても細自然科学研究機構は , 省令に明記された 5 つの大学共同利胞の増殖や分化 , 生物用機関 ( 国立天文台 , 核融合科学研究所 , 基礎生物学研究所 ,の形の成り立ち , 環境

生理学研究所 , 分子科学研究所 ) によって構成されています。

の変化や , 外界の刺激

四半世紀の歴史を持つ , 岡崎国立共同研究機構の消滅は残に対する生物の反応

念なことですが , しかし 3 研究所には切っても切れない岡崎など実に多様です。まのキャンパスがあります。共通研究施設もありますし , 独立

た , 一つ一つの現象をに運営すべき事務と , 共通に運営することによって効率が上追求するためには , そがり節約になる事務内容があります。そして , 何より今後はれらにふさわしい実

新しい自然科学の創成を目指した連携による課題発掘があり

験システムや研究材ます。これらを今から時間をかけて作っていくことになりま料を選ばなければなした。

りません。生物学に於

法人化後も , 人件費を始め研究遂行に必要な資金は , すべ

いては , バイオリソースの選択と開発 , その国際的な自由なて国から支出されますが , 法人になり , 非公務員になったこ交換が重要である理由です。さらに現代の科学に於いては ,とから , その使い方に自由度が増したとされています。他方 ,DNA・タンパク質のデータベースなどの大量情報の活用が

法人は , 6 年間の中期目標を文科大臣から定められ , その実必要になってきました。これらもバイオリソースとして国の現に向けての中期計画および年度計画の提出を義務づけられ施策に取り上げられてきましたので , 生きたリソースを中心ており , 大学評価委員会による評価に基づく資源配分が行わに , メダカ , アフリカツメガエル , マウスなどのモデルおよれます。当然のことですが , この目標と計画に沿って制度改びシロイヌナズナ , アサガオ , イネなどのモデル植物をはじ革を行わなければなりません。

めとするバイオリソースの開発拠点を目指す計画です。

しかし , 1 年を経過して様々な問題が出て来ました。それ

また現在は , 基礎生物学にとって , 新しい分野を開拓すべ

は , あまりに準備期間が短かったための混乱に起因することき時を迎えています。ゲノムやポストゲノムと言われる要素がほとんどですが , 国によって守られてきた公務員の枠の意

還元型の方法論が次々と開発されていますが , 生物現象の多識からなかなか脱却できないことも原因と思われます。

くはこれらの要素の性質によって説明できるほど単純ではな

自然科学研究機構の組織は , 法人の長である自然科学研究

いことも明らかです。ゲノムやポストゲノムの発展をしっか

機構長が強い権限を持つと同時に , 大きな責任を課せられたりと理解し , 見据えた上で , 生物学の問題を発見し , それを存在として , 役員会 ( 自然科学研究機構では , 機構会議が実課題に変えて研究を進めるのが私たちの役割です。この問

質的な最高意志決定機関 ) を構成する理事および副機構長と題発見こそ , 学問の最も重要なことですが , それには , それともに運営の責任を果たすことになりました。機構長は , 重

ぞれの分野で優れた人たちが , 解決しようとする問題を設定

要事項について , 経営協議会 ( 過半数の機構外部委員で構成 )し , 1 か所に集まり , 人間的な接触を通して徹底的に討論す

および教育研究評議会 ( 機構に属する大学共同利用機関と同ることが良い方法です。最近では ,「複雑系」や「自己組織一の研究分野からの委員で構成 ) に諮り , 意見を聞くことに化」を課題に設定したサンタフェの会議が有名ですが , 生物

なっています。

学にもそのようなときが来たと考えられます。基礎生物学研

基礎生物学研究所では , 創設後の分子生物学の大きな進展究所では , これを「生物学国際高等コンファレンス :Okazakiに伴い , 研究所発足当時から続いてきた 3 つの研究系と形質

Biology Conference」という仕組みを作って実践すること

統御実験施設とを見直し , すべての教授研究室を独立の部門にしました。第 1 回として , 一昨年度に「絶滅の生物学 :としました。これまでの施設・センターは組織としてはそのBiology of Extinction」, 昨年度は「地球圏微生物学 :Terra

まま残します。形質統御実験施設はプロジェクト研究を引きMicrobiology」を行い , 新しい息吹を得ることができました。

続き実行する 4 部門を兼務させることにします。

さらにこの方式での会議を継続的に推進して行く予定です。

岡崎 3 機関の共通研究施設である統合バイオサイエンス

基礎生物学研究所は , 優秀な多くのスタッフがなお一層のセンターのうち , 基礎生物学研究所と密接な関連をもつ 3 教

努力を通して , 自由闊達な雰囲気のなかで , 学問を志す人々

授 , 1 助教授部門については , 基礎生物学研究所の一部としに開かれた研究環境を準備するつもりです。これからも生物て引き続き運営に協力します。またアイソトープ実験セン

学に新しい視点を加える発見や理解の方法の創造において ,ターは , これも引き続き基礎生物学研究所が責任を持って運従来と変わるところのない学問に対する自由な姿勢を堅持し営に当たります。

ながら , 新しい生物学の樹立に貢献するつもりです。

当研究所の目的は , 生物現象の営みの基礎となる諸現象について , それらの物質的な基礎とその作用機構を解明するこ

基礎生物学研究所長

勝

木

元

也

基礎生物学研究所 要覧 2005

1O

UTLINEOF THE INSTITUTE

概 要

基礎生物学研究所は大学における学術研究の発展に資するため , 基礎生物学に関する総合研究を行うことを目的として設置された。生物現象の基礎的事項の究明を目標とし , 動物・植物を対象に , 生物の基本単位である細胞の構造・働き・増殖・分化 ,器官の形成 , 外界からの刺激に対する生体の反応・制御等について総合的研究を行う。

組織の概要
設置形態

研究組織

国立大学法人法 ( 平成 15 年法律第 112 号 ) の制定に

21 研究部門 ,10 研究室 2 研究施設及び 1 研究センター

より , 大学共同利用機関法人自然科学研究機構が創設されと技術課を置いている。全国の大学の教員その他の者で ,た。

研究所の目的たる研究と同一の研究に従事する者の利用に供するとともに共同研究を行う。

運営組織
自然科学研究機構に , 経営 , 教育研究及び機構運営に関する重要事項を審議するため経営協議会 , 教育研究評議会
及び機構会議を置く。また , 研究所に , 研究教育職員の人
事等研究所の運営に関する重要事項で , 所長が必要と認めるものについて所長の諮問に応じる運営会議を置く。

事務組織
研究所の事務は , 自然科学研究機構岡崎統合事務セン
ターが処理する。

研究体制の概要
基礎生物学研究所における研究体制
昨年 ( 平成 16 年 4 月 ), 大学共同利用機関が法人化され上記の研究体制見直しによる基盤研究の充実と , 新しい分たのを機会に , 基礎生物学研究所および統合バイオサイエ

野の創成に対してそれぞれの研究者が自由に変更できる柔軟

ンスセンターの基礎生物学関連研究領域における研究体

な研究協力体制の構築は , 研究所をあげての新たな研究プロ

制の大幅な見直しを行った。その目的は , 基礎生物学研究

ジェクト創設のための堅固な基盤となる。国際的に重要かつ所における基盤研究を一層充実させることにあり , そのた

緊急に進展させる必要のある基礎生物学のプロジェクトにつめに研究部門を再編成するとともに , 新たに研究室を設け

いて , 研究領域 , 部門 , 室の枠を越えた研究プロジェクトをた。このうち「研究部門」については , 従来どおりの教授実施する。

のリーダーシップの下に基盤研究を推進する研究グループ

本年度は , 自然科学研究機構 志村令郎機構長の提案もあである。その名称については現在の基礎生物学分野を考慮

り , 欧州分子生物学研究所 (EMBL) との共同研究事業を , 基

しつつ , 実際の研究活動を反映したものに改めた。一方 ,礎生物学研究所が実質的な責任機関として来年度から受けも「研究室」は , 施設やセンターなどに所属する個々の研究

つことになった。そのための新たな運営組織として , 連携・者から構成される比較的小さな研究グループである。研

広報企画運営戦略室を設置した。また , 国内共同利用研究に

究部門と研究室は研究単位であり , いわば研究の現場であ重点 2 課題を採択した。

る。それらの研究活動の実績と現状は「研究活動」の項に述べてある。
21 研究部門と 10 研究室とをさらに 6 研究領域に分類
したが , これらは中期計画のなかで , 今後さらに強化 , 発展させる必要があると判断された基盤研究領域と一致する。

2

基礎生物学研究所 要覧 2005

共同利用
全国の大学の教員その他の者で , 研究所の目的たる研究

ジェクトについて現状分析を行うと共に , 将来の具体的研究
計画を討議し , 研究推進のための国内及び国際的研究体制確と同一の研究に従事する者の利用に供するとともに共同利立に寄与する。

用研究を行う。

●施設利用●グループ共同研究・個別共同研究
研究所の教授又は助教授と共同して行う共同事業で , グ
ループ間で行うグループ共同研究と各研究者個人間で行う
個別共同研究がある。

●共同利用実験研究所の施設は個別に利用できる。分析室については , 平
成 8 年度からその有する機器をより有効に活用するため , 公
募による利用の申し込みを受け付けている。
以上の共同利用研究 ( グループ共同研究 , 個別共同研究 )及び研究会並びに , 共同利用実験 , 施設利用は年 1 回 , 研究研究所の大型スペクトログラフや形質統御実験施設を用

課題を公募している。なお , 平成 17 年度から従来のグルー

いた特定実験計画に基づく実験・研究であり , 大型スペクトプ共同研究 , 個別共同研究 , 研究会 , 大型スペクトログラフ

ログラフは昭和 56 年度から開始し , 形質統御実験施設は平

共同利用実験 , 形質統御実験施設共同利用実験 , 環境耐性植

成 2 年度から試行し , 平成 7 年度から本格的に実施している。

物共同利用実験と細分化していたものを , 新たに重点共同利●研究会

用研究を設けるとともに , 個別共同利用研究 , 研究会 , 大型

基礎生物学及びその関連分野での緊急かつ重要なプロ

総合研究大学院大学

スペクトログラフ共同利用実験に整理統合することとした。

大学院教育協力

総合研究大学院大学に参加し , 同大学と緊密な連携・協大学共同利用機関として , 広く基礎生物学及びこれに関力の下に , 国立遺伝学研究所及び生理学研究所とともに生連する分野における研究者の共同利用に供されるととも

命科学研究科を組織し , 基礎生物学専攻を担当し教育研究に , 研究者の養成に関しては , 国・公・私立大学の要請にを行う。

応じて「特別研究学生」を受け入れ , 大学院における教育

同大学は , 学部を持たない大学院だけの大学である。大に協力を行ってきた。

学院の課程は後期 3 年及び 5 年一貫制の博士課程で , 平成

近年における , 研究所の研究活動への大学院学生の参画

元年度から学生を受け入れており , また平成 3 年度から博の重要性に鑑み , 平成 9 年度からは当該大学院学生を「特士 ( 理学 ) の学位取得者をだしている。

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る。

国際交流
基礎生物学の分野の国際的な学術交流を活発化するため , 研
究者の交流や国際シンポジウム等を開催している。

●国際共同研究平成 17 年度から学術研究を取り巻く環境に適応し , より大●生物学国際高等コンファレンス
現代の生物学は , 分子生物学的な還元的な方法論に依拠しながら , 大きな発展を遂げてきた。それは同時に , 新しい生物学の問
題発掘の重要性を示している。

きな目標達成のため機関外との連携 , 特に国際的な協力関係を我が国の基礎生物学を先導する基礎生物学研究所では , 生物学形成すべく , 欧州分子生物学研究所 (EMBL) との共同研究室をコミュニティの大きな組織の一つである生物科学連合に意見を聞設置し , 生体シグナル可視化を主体とした重要な課題について ,きながら , 生物学の新しく発展する分野の国際的コミュニティ形

共同研究を実施する。

成のため , 現在のフェーズにあった国際研究集会を開催すること●国際研究拠点を提唱してきた。

基礎生物学分野の国際研究拠点として , 日本学術振興会先端生物科学連合の推薦を受けて , 基礎生物学研究所は , 平成 15

研究拠点事業 ( 課題 : アフリカツメガエル・ニシツメガエルを

年度から国内外の第一線級の研究者の参加を得て生物学国際用いた機能ゲノム学の推進 ) を始めとした国際研究拠点として

高等コンファレンス (OBC)(http://obc.nibb.ac.jp/) を主催しての事業を積極的に行っている。

いる。第 1 回 OBC は , 平成 16 年 1 月に「絶滅の生物学 (The

●基礎生物学研究所コンファレンス

Biology of Extinction)」と題して開催され , 国外からの招待者

平成 9 年度まで特定研究経費により , 国際研究集会として「基40 数名を含め 70 数名の参加者のもとに活発な発表 , 討論が行礎生物学研究所コンファレンス」を毎年開催して 40 回に及んわれた。OBC に関しては ,Nature 誌が本コンファレンス直後だ。しかし特定研究が平成 9 年度限りで打切られたため , 平成に News Article "Extinction meeting kicks oﬀ Japan's plans for

10 年度からは国際シンポジウム (COE) 及びリーダーシップ

networking (February 5, 2004)" として取り上げるなど , 国内外支援経費を活用して ,「基礎生物学研究所コンファレンス」をからの期待はきわめて大きい。平成 16 年 9 月には , 第 2 回「Terra

続けていくこととなった。すでにこの線に沿って 10 回のコン

Microbiology」が開催され , さらに平成 17 年度には第 3 回のファレンスが国内外多数の研究者の参加を得て行われている。

OBC 開催を予定している。

基礎生物学研究所 要覧 2005

3

H

ISTORYOF THE INSTITUTE

沿 革

昭和 37 年頃から生物学研究者の間に研究所設立の要望が高まり , 関連学会 ( 日本動物学会 , 日本植物学会等 ) を中心に種々検討がなされた。

昭和 41 年 5 月

昭和 48 年 10 月

日本学術会議は , 第 46 回総会において ,昭和 53 年 4 月

生物研究所 ( 仮称 ) 並びに生物科学研究

り , 生物科学総合研究機構の事務を併せ

交流センター ( 仮称 ) の設立について内処理することとなった。3 研究部門設置。

閣総理大臣に勧告した。

細胞生物学研究系 ( 細胞融合研究部門 )発生生物学研究系 ( 細胞分化研究部門 )学術審議会は , 分子科学研究所 , 基礎生制御機構研究系 ( 感覚情報処理研究部門 )物学研究所 ( 仮称 ) 及び生理学研究所 ( 仮称 ) を緊急に設立すべき旨 , 文部大臣に報告した。
昭和 50 年 4 月

昭和 50 年 5 月

昭和 54 年 4 月

昭和 50 年度予算に岡崎基礎総合研究所( 細胞内エネルギー変換機構研究部門 )( 仮称 ) 調査費が計上された。

制御機構研究系( 計時機構研究部門 , 行動制御研究部門 )事務次官裁定により , 岡崎基礎総合研究

岡崎基礎総合研究所 ( 仮称 ) 調査会議から文部大臣に報告が行われた。

昭和 51 年 5 月

アイソトープ実験施設
昭和 55 年 4 月

細胞生物学研究系に細胞情報研究部門設置。

昭和 56 年 4 月

岡崎国立共同研究機構創設。
国立学校設置法の一部を改正する法律

昭和 51 年度予算に分子科学研究所調査( 昭和 56 年法律第 23 号 ) の施行により ,室経費が計上され ,5 月 10 日 , 文部大臣

分子科学研究所及び生物科学総合研究機

裁定により分子科学研究所に調査室 ( 定構 ( 基礎生物学研究所 , 生理学研究所 )員 5 人 ) 及び岡崎総合研究機構調査会議は , 昭和 56 年 4 月 14 日をもって総合設置。
昭和 51 年 6 月

化され , 3 研究所は岡崎国立共同研究機

岡崎総合研究機構調査会議においては ,構として一体的に運営。

昭和 50 年度の岡崎基礎総合研究所 ( 仮

細胞生物学研究系に細胞増殖研究部門設置。

称 ) 調査会議の報告を踏まえ , 岡崎地区
における総合研究機構はさしあたり基礎
生物学及び生理学の 2 研究所より構成することとし , その具体的事項について調査検討した。
昭和 52 年 5 月

昭和 57 年 4 月

発生生物学研究系に形態形成研究部門設置。

昭和 58 年 4 月

発生生物学研究系に発生生物学研究部門設置。

昭和 63 年 4 月

制御機構研究系に遺伝子発現統御研究部
門設置。

生物科学総合研究機構 ( 基礎生物学研究
所 , 生理学研究所 ) 創設。
国立学校設置法の一部を改正する法律

昭和 63 年 10 月

科分子生物機構論専攻が置かれる。

生物科学総合研究機構創設。
機構に基礎生物学研究所及び生理学研究

総合研究大学院大学が創設。
基礎生物学研究所に同大学生命科学研究( 昭和 52 年法律第 29 号 ) の施行により平成元年 5 月

遺伝子発現統御研究部門が廃止され , 形所設置。基礎生物学研究所創設と同時に質統御実験施設 ( 遺伝子発現統御第一研

3 研究系 , 3 研究部門 , 1 研究施設及び技究部門 , 遺伝子発現統御第二研究部門 )

術課設置。

設置。

細胞生物学研究系 ( 細胞機構研究部門 )発生生物学研究系 ( 生殖研究部門 )平成 4 年 4 月

培養育成研究施設
技術課

基礎生物学研究所 要覧 2005

形質統御実験施設に種分化機構第一研究部門設置。

制御機構研究系 ( 情報制御研究部門 )43 研究部門及び 1 研究施設設置。
細胞生物学研究系

所 ( 仮称 ) 調査会議設置。
昭和 50 年 12 月

分子科学研究所の管理部が管理局とな

平成 8 年 5 月

形質統御実験施設に種分化機構第二研究部門設置。

平成 10 年 5 月

形質転換生物研究施設設置。

平成 11 年 4 月

生命環境科学研究センター設置。

平成 12 年 4 月

アイソトープ実験施設 , 生命環境科学研

所 , 生理学研究所及び分子科学研究所が究センター廃止。

統合再編され , 大学共同利用機関法人自共通研究施設として , 統合バイオサイエ

然科学研究機構となった。岡崎国立共同

ンスセンター , 計算科学研究センター ,研究機構管理局が大学共同利用機関法人

動物実験センター , アイソトープ実験セ

自然科学研究機構岡崎統合事務センター

ンター設置。

となった。

情報生物学研究センター設置。

3 研究系の廃止とともに研究部門名を変

平成 13 年 4 月

平成 16 年 4 月

国立大学法人法の施行により , 国立天文台 , 核融合科学研究所 , 基礎生物学研究

更し , 新たに研究室を設けた。
平成 17 年 4 月

M

大学共同利用機関法人自然科学研究機構創設。

連携・広報企画運営戦略室設置。

ANAGEMENTOF THE INSTITUTE

運

営

運営会議
研究教育職員の人事等研究所の運営に関する重要事項で , 所長が必要と認めるものについて所長の諮問に応じる。
※◎は議長 , ○は副議長
相 澤

慎 一

理化学研究所 発生・再生科学総合研究センター

巌 佐

庸

九州大学大学院理学研究院

教授

○ 岡 田

清 孝

京都大学大学院理学研究科

教授

黒 澤

良 和

藤田保健衛生大学総合医科学研究所

米 田

好 文

東京大学大学院理学系研究科

近 藤

壽 人

大阪大学大学院生命機能研究科

グループディレクター

教授

相 賀 裕 美 子

国立遺伝学研究所

瀬 原

淳 子

京都大学再生医科学研究所

町 田

泰 則

名古屋大学大学院理学研究科

教授
教授

教授
教授
教授

村 上 富 士 夫

大阪大学大学院生命機能研究科

飯 田滋

分子遺伝学研究部門

上 野

直 人

形態形成研究部門

大 隅良 典

分子細胞生物学研究部門

高 田

慎 治

分子発生学研究部門 ( 岡崎統合バイオサイエンスセンター )

長 濱

嘉 孝

生殖生物学研究部門

西 村

幹 夫

高次細胞機構研究部門

野 田

昌 晴

統合神経生物学研究部門

教授
教授
教授

教授

堀 内

嵩

ゲノム動態研究部門

教授

諸 橋 憲 一 郎

性差生物学研究部門

教授

教授

生物進化研究部門

哲 雄

脳生物学研究部門

教授

教授

長 谷 部 光 泰

◎ 山 森

教授

教授

教授

基礎生物学研究所 要覧 2005

5

O

RGANIZATION

OF THE INSTITUTES

組 織

自然科学研究機構
国 立 天 文 台

監 事
石井 新一
石井 紫郎

機構長
選考会議

核融合科学研究所

教育研究評議会

所 長
機構長
志村

機構会議

令郎

基礎生物学研究所

長濱

宣男
修
元也
昇
宏樹

経営協議会

嘉孝

上野

直人

大隅

良典

西村

幹夫

野田

昌晴

運営会議

諸橋憲一郎
山森

霜鳥
海部
本島
勝木
水野

連携・広報企画運営戦略室

研究主幹（併）

生理学研究所理元也

副所長（併）

副機構長
海部
本島
勝木
水野
中村

勝木

哲雄

事
秋則
宣男
修
元也
昇

分子科学研究所

岡崎共通研究施設（基礎生物学研究所関連）

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

6

基礎生物学研究所 要覧 2005

研

究

部

門

・

研

究

室

高 次 細 胞 機 構 研 究 部 門
分 子 細 胞 生 物 学 研 究 部 門
細 胞 増 殖 研 究 部 門 ＊細 胞 情 報 研 究 部 門 ＊
細
胞
構
造
研
究
室
細 胞 社 会 学 研 究 室

細

胞

生

物

学

領

域

■
■
■
■
■
■

発

生

生

物

学

領

域

■
■
■
■
■
■
■

生
性
形
発
分
発
生

域

■
■
■
■
■

統 合 神 経 生 物 学 研 究 部 門
脳 生 物 学 研 究 部 門
行 動 生 物 学 研 究 部 門 ＊神 経 生 理 学 研 究 室
神 経 生 化 学 研 究 室

進 化 多 様 性 生 物 学 領 域

■
■
■
■
■

分 子 遺 伝 学 研 究 部 門
ゲ ノ ム 動 態 研 究 部 門
生 物 進 化 研 究 部 門
種 形 成 機 構 研 究 部 門 ＊構 造 多 様 性 研 究 室

環

境

生

物

学

領

域

■ 分 子 環 境 生 物 学 研 究 部 門■ 植 物 発 生 遺 伝 学 研 究 部 門■ 光
情 報 研 究 部 門 ＊
■ 光
環
境
学
研
究
室
■ ス ト レ ス 応 答 機 構 研 究 室

理

論

生

物

学

領

域

■ 理
■ ゲ

神

経

生

物

学

領

殖 生 物 学 研 究 部 門
差 生 物 学 研 究 部 門
態 形 成 研 究 部 門
生 遺 伝 学 研 究 部 門
子 発 生 学 研 究 部 門
生 生 物 学 研 究 部 門 ＊殖 遺 伝 学 研 究 室

■ 所

名誉教授
太田 行人
中
研一
岡田 節人
江口 吾朗
竹内 郁夫
鈴木 義昭
毛利 秀雄

名誉技官
服部 宏之

論 生 物 学 研 究 部 門
ノ ム 情 報 研 究 室
長

研

究

室

＊客 員 研 究 部 門

研
培

養

育

成

研

究

施

究

施

設

細
胞
器
官
培
養
室
人
工
気
象
室
実
験
圃
場
下 等 真 核 細 胞 培 養 室
大 型 ス ペ クト ロ グ ラ フ 室
電
子
計
算
機
室

形 質 転 換 生 物 研 究 施 設
情 報 生 物 学 研 究 センタ ー

技

術

課

岡崎統合バイオサイエンスセンター

計 算 科 学 研 究 セ ン タ ー
動

物

実

験

セ

ン

タ

設

■
■
■
■

時 系 列 生 命 現 象 領 域Ⅰ・発 生 遺 伝
時 系 列 生 命 現 象 領 域Ⅱ・分 子 発 生
生 命 環 境 研 究 領 域Ⅰ・生 命 環 境
生 命 環 境 研 究 領 域 Ⅱ・植 物 発 生ーア イ ソト ー プ 実 験 セ ン タ ー

■ 分
■ 洗
■ 廃

棄

析
滌
物 処

理

室
室
室

■ 電 子 顕 微 鏡 室■ 機 器 研 究 試 作 室

基礎生物学研究所 要覧 2005

7

研究活動

細胞生物学領域

www.nibb.ac.jp/celmech/jp

高次細胞機構研究部門
し，それを用いて各組織における遺伝子発現プロファイルを明らかにしている。これらポストゲノム解析から，ペルオキ
シソーム機能分化に関わるタンパク質リン酸化酵素や新規代謝系の存在が明らかにされつつある。

発

芽子葉は陽にあたると緑化し，また木の葉は秋になると紅葉する。こうした植物の営みには，細胞内オルガ

ネラの機能および形態の変動が伴っている。緑化にはエチオ
プラストからクロロプラストへの，また紅葉にはクロロプラ
ストからクロモプラストへの転換が生じ，葉の色が変わっていく。このようなオルガネラの変換は，植物細胞の成長・分化に伴って頻繁に観察される現象であり，オルガネラ分化の可塑性として捉えられる。このオルガネラ分化の可塑性こそが植物細胞分化の特徴である柔軟性を支える基本的性質とみなすことができる。本研究部門では，分子から植物個体まで巾広いレベルから高等植物におけるオルガネラ分化の可塑性を理解することを目指している。

ペルオキシソームの機能変換
暗所で発芽した幼植物体は光照射により緑化し，光合成によって成長に必要なエネルギーを得ることになる。この緑化過程には，クロロプラストの発達のみならず，他の構成オル
ガネラの機能も大きく変動する。一重膜で囲まれたオルガ
ネラのペルオキシソームでは，糖新生に関与するグリオキシ
ソームが光合成に関与する緑葉ペルオキシソームへと機能転換する。一方，セネッセンス（老化）時には，緑葉ペルオキ
シソームからグリオキシソームへの全く逆の機能転換が起こることを見いだし，このペルオキシソームの機能変換が可逆的であることを明らかにしている。これまで，このペルオキ
シソーム機能変換の可逆性を支える新規の機能分子を同定するとともに，この機能変換がペルオキシソームタンパク質の8

図１. ２つのペルオキシソームタンパク質輸送レセプターはペルオキ
シソーム機能維持に対して異なる役割を果たす（文献 5）
ＲＮＡ抑制法による PEX5 遺伝子と PEX7 遺伝子のノックダウン株（pex5i，pex7i）および機能不全型 PEX5 遺伝子産物の過剰発現株（PEX5Δ7）を作製した。pex5i と PEX5Δ7 は，緑葉ペルオキシ
ソームの光呼吸活性が低下し，CO2 要求性を示すが，pex7i は野生株
（cont）と同等の光呼吸活性を持っている (A)。pex5i，PEX5Δ7 では GFP-PTS1 (B)，PTS2-GFP (C) ともにペルオキシソームへの輸送が阻害される。一方，pex7i では PTS2-GFP の輸送は阻害される(E) が，GFP-PTS1 は正常にペルオキシソームへ輸送される (D)。

遺伝子発現，mRNA のスプライシング，細胞内輸送（図 1），

PEX 遺伝子はさまざまな生物で解析が進んでいるペルオ

ペルオキシソーム内でのタンパク質分解という各段階で調節

キシソーム制御遺伝子の総称で，PEX1 をはじめ，30 を越されていることを示してきた。また，シロイヌナズナのペルえる遺伝子が知られている。DNA データベースの検索を行

オキシソーム機能欠損変異株（文献 2）やペルオキシソーム

い，シロイヌナズナゲノムから全部で 21 個の PEX 遺伝子

形態不全変異株（文献 3）を用いたペルオキシソーム機能分候補を同定した。これらの遺伝子のうちでペルオキシソーム化の解析や，ペルオキシソーム形成の鍵となるペルオキシン

タンパク質の細胞内輸送に関与すると考えられる PEX5 おタンパク質群の機能解析に加え，高純度に精製したシロイヌ

よび PEX7 遺伝子について RNAi 法によるノックダウン株

ナズナのペルオキシソームを用いたプロテオーム解析によりを作製し，これら遺伝子産物の機能解析を行った。その結

ペルオキシソームの構成成分を網羅的に同定し，ペルオキシ

果，Pex5p と Pex7p がサイトゾルでレセプター複合体を形

ソーム局在タンパク質の組織別発現マップを作成している。

成して，PTS1 や PTS2 を持つペルオキシソームタンパク

さらにシロイヌナズナゲノム配列から推測されるペルオキシ質の識別を行っていること，ペルオキシソームへのタンパク

ソーム局在タンパク質遺伝子のマイクロアレイを独自に作製

質輸送には Pex5p とペルオキシソーム膜タンパク質である

基礎生物学研究所 要覧 2005

Pex14p の結合が必要であることを明らかにした。さらに，が起こる前に液胞が崩壊することから，過敏感細胞死には植物がその生育段階に応じて PTS1 と PTS2 のタンパク質

VPE による液胞崩壊が必要であることが明らかとなった（図輸送経路を使い分けていることが示され，ペルオキシソーム

2B）。植物のプログラム細胞死に関わるプロテアーゼを初めを介した高次機能発現にタンパク質輸送レベルの調節が働いて同定するとともに，植物のカスパーゼ活性の実体が VPEていることが示唆された。

によるものであることが初めて示された（文献 4）。

液胞の機能変換
高等植物の液胞は形態的にも機能的にも大きく変動する能力を備えている（文献 1）。この液胞の機能変換機構の解明について研究を進めている。種子には，2S アルブミンなどの貯蔵タンパク質を蓄積するタンパク質蓄積型液胞が存在している。このタンパク質蓄積型液胞への貯蔵タンパク質の輸送に特殊な小胞が関与していることを見出し，PAC(precursor-accumulating) 小胞と命名した。PAC 小胞は登熟期の種子に多くみられる。一方，2S アルブミンを改変したタンパク質を大量発現させることで葉などに PAC 小胞を誘導することができる。現在，シロイヌナズナを用いて PAC
小胞の形成に関わる因子の解析を行っている。
小胞体 (ER) を緑色蛍光タンパク質で可視化することで，小胞体由来の新規オルガネラ，ER ボディを発見した。ER
図 2. VPE は液胞崩壊による過敏感細胞死を誘導する(A) タバコ (Nicotiana benthamiana ) 野生株 (WT) と VPE 欠損株

ボディは傷害で誘導されるため，食害防御に関与すると考えられる。また，ER ボディが形成されないシロイヌナズナ(-VPE) にタバコモザイクウイルス (TMV) を感染させ 24 時間後に

nai1 変異体を単離した。NAI1 遺伝子は bHLH 型の転写制御観察した。アステリスクはウイルス感染部位を示す。(B) 野生株にTMV を感染させ 9 時間後に電子顕微鏡観察を行った。赤の矢頭は液因子をコードしており，ER ボディ形成のための因子の発現

胞膜が無くなっている部分を示す。バーは 1 μ m。v は液胞，vm は調節に関わると考えられる。現在，ER ボディの誘導，形成，

液胞膜，pm は細胞膜，ch は葉緑体，sg はデンプン粒，cw は細胞壁を示す。

崩壊に関与する因子の単離，解析を試みている。
液胞プロセシング酵素 (VPE) はアスパラギンまたはアス

参考文献
1. Nishimura, M. and Beevers, H. (1979). Hydrolysis of protein in
vacuoles isolated from higher plant tissue. Nature 277 , 412-413.
2. Hayashi, M., Nito, K., Toriyama-Kato, K., Kondo, M., Yamaya ,T., and Nishimura, M. (2000). AtPex14 maintains peroxisomal
functions by determining protein targeting to three kinds of plant
peroxisomes. EMBO J. 19 , 5701-5710.
3. Mano, S., Nakamori, C., Kondo, M., Hayashi, M., and Nishimura, M.
(2004). An Arabidopsis dynamin-related protein, DRP3A, controls
both peroxisomal and mitochondrial division. Plant. J. 38 , 487-498.
4. Hatsugai, N., Kuroyanagi, M., Yamada, K., Meshi, T., Tsuda, S.,
Kondo, M., Nishimura, M., and Hara-Nishimura, I. (2004). A plantvacuolar protease, VPE, mediates virus-induced hypersensitive cell
death. Science 305 , 855-858.
5. Hayashi, M., Yagi, M., Nito, K., Kamada, T., and Nishimura,
M. (2005). Differential contribution of two peroxisomal protein
receptors to the maintenance of peroxisomal functions in
Arabidopsis . J. Biol. Chem. 280 , 14829-14835.

パラギン酸残基の C 末端側を特異的に切断するプロテアー
ゼで，液胞タンパク質の成熟化に関与する。シロイヌナズナ
より 3 つの VPE ホモログ ( α VPE, β VPE, γ VPE) を同定し，それぞれの VPE 欠損株の解析から 3 つの VPE が協調して種子貯蔵タンパク質のプロセシングを行っていることが明らかとなった。一方，VPE は病原体の感染によっても誘導される。植物は，病原体に感染すると自ら感染部位を枯死させ，全身への感染を防ぐ。この現象は過敏感細胞死と呼ばれ，プログラム細胞死の一つである。VPE は動物のプログラム細胞死に関わるカスパーゼの基質を認識し，VPE の発現が低下したタバコではウイルスによる過敏感細胞死が抑えられた（図 2A）。ウイルスが感染した細胞では細胞死
STAFF

技術課技術職員

技術支援員

近藤

新井 祐子
神垣あかね
及川 和聡
LU, Zhongpeng

中森ちひろ
八木 美奈
義則 有美
鈴木
育
深澤美津江
加藤 恭子
仁科 桃子

総合研究大学院大学院生

事務支援員

小笠原希実

上田 千弦
久保木悠子

真紀

博士研究員

西村
教

幹夫
授

林

誠
助教授

真野
助

昌二
手

山田
助

健志
手

鎌田

知江

研究員

基礎生物学研究所 要覧 2005

9

研究活動

細胞生物学領域

www.nibb.ac.jp/enehen/index-j.html

分子細胞生物学研究部門

オートファジーに関与する ATG 遺伝子群
酵母は遺伝学的な手法に優れ，細胞内の複雑な現象を分子レベルで理解する上で先導的な役割を果たしてきた。我々

自はオートファジーの分子機構を解明するため，酵母のオー

然界において，生命体は常に栄養の枯渇の危険性に晒トファジー不能変異株（apg 変異株）を分離し，それをもとされており，飢餓環境下にいかに生き延びるかは，極に，オートファジーに関わる 16 個の APG 遺伝子を同定しめて重要な問題である。オートファジー（Autophagy）はた。最近これらオートファジー関連遺伝子を ATG と呼ぶこ

そのような栄養飢餓に対する適応機構の１つであり，広く真とが国際的に合意された。これらの遺伝子産物の解析を進め核生物に保存されている。生物は外界の栄養源の飢餓を関知た結果，Atg タンパク質が４つの機能群を形成していることすると，自己細胞の細胞質の構成成分やオルガネラをリソが明らかとなった。これらはユビキチン様のタンパク質修飾

ソーム / 液胞内で分解し，その分解産物をリサイクルして飢システム（後述），タンパクキナーゼ複合体，ホスファチジ

餓耐性の細胞の再構築に用いる。細胞内のタンパク質は常にルイノシトール３リン酸 (PI3) キナーゼ複合体からなり，全合成と分解のバランスの上に成り立っており，バルクのタンての反応系が正常に作動することがオートファジーの進行に

パク質分解を担うオートファジーの生理的な役割は生命活必須である。しかし，それぞれの反応系がいかに時間的空間動の様々な局面に重要な働きをしていることが近年明らかと的に制御され，オートファゴソーム形成過程で働いているのなっている。例えば我々の肝細胞では，空腹時に活発なオー

かは未だほとんど分かっていない。我々は Atg タンパク質のトファジーが誘導され，血糖値の維持が図られている。酵母

細胞内局在を系統的に調べ，多くの Atg タンパク質が Pre-細胞では，窒素源の枯渇を引き金として胞子形成が誘導されautophagosomal structure (PAS) と呼ばれる液胞近傍の構造

るが，このように細胞分化には既存のタンパク質のオート体に集積していることを明らかにしてきた。現在，PAS 形

ファジーによる大規模な分解が不可欠である。細菌感染，様々成における Atg タンパク質間の機能ネットワークを明らかにな病態との関係も注目を集めている。我々の研究室はオートすべく，局在解析，遺伝的・物理的相互作用，Atg タンパクファジーの分子機構解明を目指して様々な手法を駆使して研質の構造機能相関に焦点を当てた研究を進めている。オート究を進めている。

ファジーに必須なタンパク質キナーゼ Atg1 の制御機構，
オー
トファジーの膜動態に関わる PI3 キナーゼに関しても詳細

モデル細胞 , 酵母のオートファジー
酵母細胞は栄養飢餓に応答してオートファジーを誘導する。酵母のオートファジーは窒素（アミノ酸），炭素，
イオウ，
リン酸など様々な飢餓によって誘導される。

な解析を進めている。

オートファジーに必須なユビキチン様タンパク質
我々は４つの Atg タンパク質が新しいタンパク質の結合反応 に 関与 していることを 見出 した。Atg12 タンパ ク 質

オートファジーをめぐる最大の課題はオートファジーに伴(Atg12p) は C 末端の Gly 残基を介して Atg5p の中央にある

う膜動態の解明である。オートファジーの膜動態は従来解析

Lys 残基の側鎖とイソペプチド結合を形成する。この結合体が進んできた小胞輸送系とは明らかに異なっており，細胞内の生成はオートファジーの進行に必須である。Atg12p はユに新たなコンパートメント，オートファゴソームを形成する

ビキチンと相同性はないが，結合反応はユビキチン経路と過程が誘導される。細胞質の一部を取り囲む二重膜のオート類似の反応からなっており，Atg7p，Atg10p はその Atg12p

ファゴソーム膜が何に由来し，どのように形態形成されるのの活性化（E1 酵素）と結合反応（E2 酵素）に関与していか，いかにして液胞／リソソームと特異的に融合するのか，る（図 1）。Atg12 の構造解析，ドメイン解析が進みつつあ

オートリソソーム内でなぜオートファジックボディ膜が容易る。第２のユビキチン様タンパク質 Atg8p は，プロテアーに分解されるのか，オートファジーの進行がどのように制御

ゼ Atg4p によって C 末端 Arg が切断された後 Atg7p によっされているのかなど，興味深い課題が数多く残されており，て活性化を受け，特異的 E2 酵素 Atg3p に結合した後，最常に挑戦が求められている。

終的にリン脂質ホスファチジルエタノールアミンに結合する（図 1）。これら２つの新しいユビキチン様反応系は真核生物に広く保存されている。現在２つの系の相互関係，結合体形成の意味を in vitro 再構成系を用いて解析を進めている。

10

基礎生物学研究所 要覧 2005

に必須であり，オートファゴソームの前構造である隔離膜の伸長に関わっていることを見いだした。さらに Atg5-GFPの実時間観察により，生細胞の中でオートファゴソームが形成される過程の可視化にも成功した。
一方，植物の生活環において，液胞での分解は重要な役割を果たしていることが予想され，実際 ATG 遺伝子を欠損したシロイヌナズナは，飢餓応答に異常をきたし，枯死の進行が促進される。さらに，植物においても GFP-Atg8p によりオートファジーを可視化する系を確立し，植物個体においてもオートファジーの生理的意義が解明されつつある（図 2）。

図 2．atatg 変異株はオートファジー能を欠損している野生株（A）と atatg4a4b-1 変異株（B）の根にコンカナマイシン
A を処理した。野生株の液胞の中にはミトコンドリアやゴルジ体や小胞体といったオルガネラに加え，細胞質を含むオートファジックボ

図 1．Atg タンパク質の機能
オートファゴソーム形成に関わる１６個の Atg タンパク質群は相互作用をする４つの機能単位からなっている。

ディが多数観察されるが，atatg4a4b-1 変異株では観察されない。
バーは 10µm。

参考文献
1. Takeshige, K., Baba, M., Tsuboi, S., Noda, T., and Ohsumi, Y.
(1992). Autophagy in yeast demonstrated with proteinase-deficient mutants and its conditions for induction. J. Cell Biol. 119 ,301-311.
2. Mizushima, N., Noda, T., Yoshimori, T., Tanaka, T., Ishii, T., Gerge,
M. D., Klionsky, D. J., Ohsumi, M., and Ohsumi, Y. (1998). A novel
protein conjugation system essential for autophagy. Nature 395 ,
395-398.
3. Ichimura, Y., Kirisako, T., Takao, T., Satomi, Y., Shimonishi, Y.,
Ishihara, N., Mizushima, N., Tanida, I., Kiminami, E., Noda, T., andOhsumi, Y. (2000). Ubiquitination-like system mediates novel protein lipidation, Nature 408 , 488-492.
4. Mizushima, N., Yamamoto, A., Hatano, M., Kobayashi, Y., Kabeya,Y., Suzuki, K., Tokuhisa, T., Ohsumi, Y., and Yoshimori, T. (2001).
Dissection of autophagosome formation using Apg5-deficientmouse embryonic stem cells. J. Cell Biol. 152 , 657-668.
5. Yoshimoto, K., Hanaoka, H., Sato, S., Kato, T., Tabata, S., Noda,
T., and Ohsumi, Y. (2004). Processing of ATG8s, ubiquitin-likeproteins, and their deconjugatioin by ATG4s are essential for plant
autophagy. Plant Cell 16 , 2967-2983.

酵母におけるオートファジーの生理機能
オートファジーがいかなる生理機能を果たしているかについても，分解基質の選択性の問題，ミトコンドリアの分解への関わり，飢餓下の細胞死などについて検討を開始した。

多細胞系のオートファジー
オートファジーは多細胞生物ではさらに多面的な生理的意
義をもつとの予想のもとに，我々は酵母で得られた知見を，高等動植物へと発展させた研究も行っている．酵母で同定された ATG 遺伝子の多くは，高等動植物にもホモログが存在する。哺乳動物の Atg8 ホモログである LC3 は，動物細胞オー
トファゴソームの初めての指標タンパク質として多くの解析に用いられている。また，我々は Atg5 ノックアウト ES 細胞を構築し，Atg12 結合系が哺乳動物でもオートファジー
STAFF

助手 ( 休職中 )野田健司

技術課技術職員

壁谷

幸子

大根田 守
小野寺 純
尾板 英子
奥
公秀
特別協力研究員

博士研究員

大隅
教

良典
授

鎌田
助

芳彰
手

鈴木
助

邦律
手

中戸川
助

手

仁

小原

圭介

研究員

関藤
吉本
藤木
花田

孝之
光希
友紀
孝雄

馬場

美鈴

特別共同利用研究員

川俣

朋子

技術支援員

市川
近藤

理恵
千香

事務支援員
総合研究大学院大学院生

陰山
松井

卓哉
誠

附柴
原

久美
洋子

基礎生物学研究所 要覧 2005

11

研究活動

細胞生物学領域

細胞増殖研究部門( 客員部門 )細胞増殖研究部門では，平成 15 年 4 月より大阪大学大学
院医学系研究科教授 長田重一先生を客員教授として迎えた。
長田重一教授はサイトカインによって誘導される細胞の増殖，分化，細胞死の分子機構，その生理作用などの研究を通じ，これまでに数多くの業績を上げてこられた。これらの業
績の中にはヒトインターフェロン遺伝子の単離，ヒト顆粒球
コロニー刺激因子遺伝子の単離など，分子生物学の正統的手法を駆使した多くの生体活性物質の発見がある。しかし注目すべきは，最近の細胞死の分子機構に関する研究で，生化学に対する「死化学」の構築というべき新しい生命に関する概
念の実体を明らかにし，分子生物学に新たな一面を加える大業績をあげてこられた。基礎生物学研究所においては客員教
授として研究所の運営，将来計画等に対しご助言を頂く。
( 文責 勝木元也 )

STAFF

長田

重一

阪井

康能

教 授
助教授
（大阪大学大学院 生命機能研究科）（京都大学大学院農学研究科 応用生命科学専攻）

12

基礎生物学研究所 要覧 2005

細胞生物学領域

研究活動

細胞構造研究室

細胞内には細胞骨格と呼ばれる繊維状構造物がはりめぐらされている。アクチン繊維や微小管といったものがそうだ。このうち微小管は中心体から細胞周辺に伸びている。
小胞前駆体はこの微小管にそって細胞中心あるいは細胞周辺

図 1. フラグメント A の構造
4 つ の Walker モ ジ ュ ー ル（ピンク）と 2 つの AAA モに運ばれる。細胞骨格は幹線鉄道，幹線道路としての役割も果たしている。日本を一つの細胞と考え，中心体を東京駅とジュール（グリーン）からなるダイニンのモーター領

すると幹線鉄道には下り列車と上り列車がある。ダイニンは上り列車だ。下り列車に相当するのがキネシンであるが，キ域（フラグメント A）

ネシンの中には上り列車になるものがある。
繊毛や鞭毛の横断面の電子顕微鏡写真では中心に 1 本の（精子運動活性化コンプレックス）のモデルを示している。

微小管と周辺にある９本のダブレット微小管と中心にある一

こうした研究を通して鞭毛運動における屈曲波形成と伝搬の対の中心小管からできている。またダブレット微小管からは仕組みを分子レベルで明らかにしようとしている。

アームと呼ばれるハンマー状のものが 2 本出ている。これを外腕アーム，内腕アームと呼んでいる。これらのアームがTctex1Smoac

ダイニンだ。
ダイニンは繊毛の運動モーターとして発見されたが，抗体を用いた研究から細胞質にも存在することが明らかになった。前者を軸糸ダイニン，後者を細胞質ダイニンと呼んでいる。例えば細胞では微小管は中心体より細胞周辺へとのびている。細胞質ダイニンは細胞質にあっては周辺部から中心部へと微小管をレールとして積荷を運ぶ。同じように精子では頭部より鞭毛がのびている。軸糸ダイニンは積荷（この場合自分が結合している周辺微小管）を隣の周辺微小管をレールにして頭部へと運ぶ。ただ軸糸ダイニンの場合この動きは無制限でなく構造的な制約を受けている。この時に屈曲が形成されると考えられている。
ウニ精子ダイニンは分子量が 150 万に及ぶ巨大で複雑なタンパク質である。分子量 50 万の 2 つの重鎖，8 万から12 万の 3 つの中間鎖，3 万以下の 6 つの軽鎖よりできている。
重鎖は酵素活性があり，ATP のエネルギーを力に変える
分子モーターだ。クローニングの結果，ATP を結合すると予測される配列が分子中央に 4 つあった。その後イーストの全ゲノム配列が決定されたことにより AAA- ファミリーに属することがわかり，分子の C 端に更に 2 つの AAA- モ
ジュールが同定され，結局重鎖は 6 つの AAA- モジュールがDimer の Tctex2

Tctex2
図 2. Smoac 形成のモデル

ダイニン軽鎖は Smoac を形成し鞭毛運動開始の際情報を重鎖に伝達する役目を果している。
参考文献
1. Ogawa, K. (1991). Four ATP-binding sites in the midregion of theβ -heavy chain of dynein. Nature 352 , 643-645.
2. Ogawa, K., Kamiya. R., Wilkerson, C.B., and Witman, G.B. (1995).
Interspecies conservation of outer arm dynein intermidiate chain
sequences defines two intermidiate chain subclasses. Mol. Cell
Biol. 6 , 685-696.
3. Ogawa, K., Takai, H., Ogiwara, A., Yokota, E., Shimizu, T., Inaba,K., and Mohri, H. (1996). Is outer arm dynein intermediate chain 1
multifunctional? Mol. Cell Biol. 7 , 1895-1907.
4. Ogawa, K. and Inaba, K. (2003). Sperm motility-activating complex
formed by t-complex distorters. Biochem. Biophys. Res. Commun.
310 , 1155-1159.

STAFF

分子内でヘキサマーを作っていると推測された（図 1）。このヘキサマーこそ運動モーター部分であり，1973 年に発表したフラグメント A に他ならない。
中間鎖にはチオレドキシン活性があり，重鎖の活性を制御していると考えられている。WD 配列をもった中間鎖は細胞質ダイニンにも存在する。また軽鎖（Tctex2 ホモログ）はリン酸化されることでダイニンの活性化に関与していると考

小川

和男

助教授

えている。図 2 は Tctex1 と Tctex2 から形成される Smoac

基礎生物学研究所 要覧 2005

13

研究活動

細胞生物学領域

細胞社会学研究室

動物の発生とは一つの受精卵から分裂，増殖をしながら（A）

いろいろな種類の細胞に別れていく過程である。その（B）過程の中では均一な細胞集団の中から異なる性質を持つ細胞へ別れて行く。この過程，もしくはその結果を細胞分化と呼ぶが，この分岐に関与する遺伝子の中に細胞運命決定遺伝子と呼ばれているものがある。
動物の器官は決まった種類の複数の細胞から出来上がっている。その上，それぞれの細胞種の比率は恒に一定に保たれている。これはその器官を構成する細胞間に相互に監視する機構が存在すると考えられる。我々は器官形成における細胞図１. 母親の赤血球を食べる栄養芽細胞の電顕像 (A) と光顕像 (B)
食作用は胎盤が機能する胎児に栄養を供給するためだと考えられている。

の種類，及びその数の決定に細胞運命決定遺伝子（Ｎｏｔｃｈ）が関与していると考え，その機能を探ることによって器官形成のメカニズムを解明しようとしている。
図 ２. Notch2 の 変 異体の中腎胎盤の形態形成

この変異体では中腎細管の構造が全く作られ哺乳類の胎児の生長には胎盤は不可欠な組織である。胎児ていない。繊維芽細胞
が上皮細胞に変換する

は胎盤を通して母親から栄養物，酸素等を受け取り，その代謝物を母親に渡す。その目的のために母親の血液が胎児由来能力が全く欠如していの栄養芽細胞の間を流れ，それらの栄養物等を胎児の全身にるわけではなく，この変換を進める因子が欠如していると考えられ流すための胎児の血管が胎盤の中に細かく張り巡らされている。細胞運命決定遺伝子の変異体では母親の血流が不完全でる。

あることが判明している。また母親の血球と栄養芽細胞とが相互作用することが知られている（図１）。しかしながら母親の血流が胎盤内で作られる仕組みや，母親と胎児の血液が混ざり合わない仕組みにこの遺伝子の関与を示唆する結果はあるが，その機構はよく解明されていない。胎盤の形態形成には興味深い生物現象が多く含まれているので，その中の一つでも解明できればと考えている。

腎臓の形態形成
中腎は哺乳類では泌尿器系統の発生においてのみ見られ，腎としての機能はその後発生する後腎が担当することになる。中腎は雌では退化し，雄では精巣上体として残る。
中腎は中胚葉性の細胞のみから作られる。その中の管構造は繊維芽細胞が上皮細胞に変換して出来上がる。繊維芽細胞

参考文献
1. Hamada,Y.,Kadokawa,Y.,Okabe,M.,Ikawa,M.,Coleman,J.R., andTsujimoto,Y.(1999). Mutation in ankyrin repeats of the mouse
Notch2 gene induces early embryonic lethality. Development 126 ,3415-3424.
2. Saito,T.,Chiba,S.,Ichikawa,M.,Kunisato,A.,Asai,T.,Shimizu,k.,Yamaguchi,T.,Yamamoto,G.,Seo,S.,Kumano,K.,NakagamiYamaguchi,E.,Hamada,Y.,Aizawa,S.,and Hirai,H.(2003). Notch2
Is Preferentially expressed in mature B cells and indispensable for
marginal zone B lineage development. Immunity 18 , 675-685.
3. Kumano,K.,Chiba,S.,Kunisato,A.,Sata,M.,Saito,T.,NakagamiYamaguchi,E.,Yamaguchi,T.,Masuda,S.,Shimizu,K.,Takahashi,T.,Ogawa,S.,Hamada,Y., and Hirai,H.(2003). Notch1 but Not
notch2 Is essential for generating hematopoietic stem cells fromendothelial Cells. Immunity 18 , 699-711.

STAFFから上皮細胞への変換は血管内皮細胞の形成等にもみられる現象である。細胞運命決定遺伝子の変異体ではこの変換が全く行われないことが判明しているので（図２），この変異体マウスを使ってその変換のメカニズムを主として細胞レベルで解明したい。
濱田助

14

基礎生物学研究所 要覧 2005

義雄
手

研究活動

www.nibb.ac.jp

基礎生物学研究所 要覧 2005

15

研究活動

発生生物学領域

www.nibb.ac.jp/repbio

生殖生物学研究部門
る。さらに , 孵化直後から内因性エストロゲンの生成 ( ファドロゾール処理 ) やエストロゲン受容体の働き ( タモキシ
フェン処理 ) を抑制すると , 遺伝的雌は機能的雄に不可逆的に性転換する。従って魚類では , エストロゲンが卵巣の分化

生に中心的な役割を果たす。一方 , 遺伝的雄 (XY) の性分化期

殖生物学研究部門では , 性決定 / 分化 / 転換 , および前の生殖腺で , ステロイド代謝酵素の発現は明確ではなく ,配偶子形成を制御する分子種の同定とそれら因子の生かわって , DMRT1 が雄特異的な発現を示すことから , 魚類

成と作用の分子機構の解明に重点を置き研究を進めている。

の精巣分化には DMRT1 が重要な役割を果たすと考えられ研究対象としては , 卵生から胎生まで様々な生殖様式を示る。今後 , 全雌 , 全雄ティラピアを用いて , 形態的性分化期

し，生殖研究に優れた生物モデルとなる魚類を用いている。

に先だち起こるステロイド代謝酵素と DMRT1 の雌雄差発

これまでの研究から , メダカの性決定遺伝子 , 配偶子形成を現の機構を詳しく解析する必要がある。

制御するステロイド性因子 , およびヒトデの生殖巣刺激物質

サンゴ礁に生息するオキナワベニハゼ (Trimma okinawae )が同定された。現在 , これらの因子の作用メカニズムを明ら

は , 社会構造の変化により自然条件下で双方向の性転換を行かにする研究が展開されている。

う。我々は , 同様な機能的性転換を実験室内でも誘導できる系を確立した ( 雌から雄への性転換は 5 日間 , 逆に雄から雌性決定と生殖腺の性分化 / 性転換

への性転換は約 10 日間 )。この実験系を駆使して , 1) この魚の性転換が個体の大きさをもとに視覚によって起こるこ

メダカの性決定遺伝子 : 我々は最近 , 哺乳類と同じ XX/と，2) 視覚刺激の入力から 8 時間以内に性行動の転換 , 12

XY システムで性決定がなされるメダカ (Oryzias latipes ) か

時間以内に生殖腺における生殖腺刺激ホルモン受容体遺伝子

ら脊椎動物で二番目となる性決定遺伝子 DMY を発見した。

の急激なシフトが起こることを明らかにした。オキナワベニ

この遺伝子は , SRY とはまったく構造が異なり , ショウジョ

ハゼは , 性転換の分子メカニズム , 性的可塑性の分子基盤を

ウバエと線虫の性発達に関わる DM ドメインを持つことか明らかにするための優れた研究モデルとなる。

ら DMY (DM-related gene on the Y chromosome) と命名さまた我々は , 生殖細胞の起源や分化の問題についても研究れた ( 文献 5)。DMY 遺伝子は性分化期の XY 個体の生殖腺を進めており , 生殖細胞に特異的発現を示す Vasa や Nanos

体細胞 ( セルトリ細胞 ) に強く発現する。遺伝的雌 (XX) に遺伝子を利用してDMY を導入したトランスジェニックメダカでは , DMY がクメダカを世界に先駆けて作製することにも成功した ( 文献

生殖腺に発現し , 正常な精巣が形成される。また , 遺伝的雄4)。

(XY) で DMY をノックダウンすると性分化期の生殖腺で雌特異的遺伝子が発現するようになる ( 図 1)。DMY の作用メ
カニズムを明らかにすることが今後の中心的課題である。

光る生殖細胞をもつトランスジェニッ

配偶子形成
ゴナドトロピン放出ホルモン : 配偶子形成と性行動はともに , 脳内で合成されるゴナドトロピン放出ホルモン (GnRH)のはたらきにより引き起こされる。我々は , GnRH を産生す
るニューロンを可視化したトランスジェニックメダカを作製することに成功し , 同ニューロンの発生機構を in vivo で解析することが可能になった。その結果 , 成体の視索前野と終神経節に見られる GnRH ニューロンは , 初期発生過程で鼻図 1. 孵化直後のメダカ遺伝的雄 (XY) の生殖腺

DMY をノックダウンすると雌特異的遺伝子が発現する ( 右図 )。正常の XY 雄の生殖腺 ( 左図 )。

部から移動してくること，終脳腹側の GnRH ニューロンは
終脳前端部から移動してくることが明らかとなった。また ,初期胚においては母性由来の GnRH が多く存在することが明らかとなった ( 図 2)。

16生殖腺の性分化 / 性転換 : 可塑的な性を示す魚類は , 性

卵の成熟 : 先に我々が脊椎動物で最初にサケ科魚類ア

決定 / 分化に関する格好な研究モデルとなる。ティラピア

マ ゴ (Oncorhynchus rhodurus ) の 卵 巣 か ら 単 離， 同 定 し(Oreochromis niloticus ) の遺伝的雌 (XX) の生殖腺では , 卵

た 17 α ,20 β - ジ ヒ ド ロ キ シ -4- プ レ グ ネ ン -3- オ ン

巣分化に先行してエストロゲン生成酵素群の発現が認められ(17 α ,20 β -DP) は，今では多くの魚類で共通の卵成熟誘

基礎生物学研究所 要覧 2005

イクリン A，B，E 型 ) を解析している。
ヒトデの生殖腺刺激ホルモン : 我々は三田雅敏助教授 ( 帝
京 大 学 理 工 学 部 ) と の 共 同 研 究 に よ り， イ ト マ キ ヒ ト デ(Asterina pectinifera ) の放射神経から生殖巣刺激物質 (GSS)
を精製し，その化学構造を決定した。ヒトデの GSS は，分子量 4737 で，2 本のペプチド鎖 (24 アミノ酸の A 鎖と 19
アミノ酸の B 鎖 ) からなるヘテロダイマーであり，脊椎動物の生殖腺刺激ホルモとはまったく異なる化学構造を示す。化
学合成した A 鎖と B 鎖をジスルフィド結合によりダイマー化させた合成ペプチドをヒトデに投与することで卵成熟と放卵が誘起されたことから，GSS がヒトデの生殖腺刺激ホル

図２. トランスジェニックによって GnRH 産生ニューロン（緑色）モンであることが確かめられた。GSS は無脊椎動物で単離，を可視化したメダカ胚同定された最初の生殖腺刺激ホルモンである。
起ホルモンとして知られる。17 α ,20 β -DP は，生殖腺刺激ホルモン (GTH) の作用で , 卵成熟期の濾胞組織を構成す
る莢膜細胞と顆粒膜細胞の協同作用 (2 細胞型モデル ) によ

参考文献
1. Miura, T., Yamauchi, K., Takahashi, H., and Nagahama, Y. (1991).
Hormonal induction of all stages of spermatogenesis in vitro in themale Japanese eel (Anguilla japonica) . Proc. Natl. Acad. Sci. USA
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2. Tokumoto, T., Yamashita, M., Tokumoto, M., Katsu, Y., Horiguchi, R.,
Kajiura, H., and Nagahama, Y. (1997). Initiation of cyclin B degradation by the 26S proteasome upon egg activation. J. Cell Biol. 22 ,1313-1322.
3. Guan, G., Todo, T., Tanaka, M., Young, G., and Nagahama, Y.
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20 β -hydroxysteroid dehydrogenase is critical for coenzyme(NADPH) binding. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97 , 3079-3083.
4. Tanaka, M., Kinoshita, M., Kobayashi, D., and Nagahama, Y. (2001).
Establishment of medaka (Oryzias latipes) transgenic lines with theexpression of green fluorescent protein fluorescence exclusively
in germ cells: A useful model to monitor germ cells in a live vertebrate. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 98 , 2544-2549.
5. Matsuda, M., Nagahama, Y., Shinomiya, A., Sato, T., Matsuda, C.,
Kobayashi, T., Morrey, C.E., Shibata, N., Asakawa, S., Shimizu, N.,
Hori, H., Hamaguchi, S., and Sakaizumi, M. (2002). A Y-speciﬁc,DM-domain gene, DMY , is required for male development in the
medaka (Oryzias latipes) . Nature 417 , 559-563.
6. Tokumoto, T., Tokumoto, M., Horiguchi, R., Ishikawa, K., and Nagahama, Y. (2004). Diethylstilbestrol induces ﬁsh oocyte maturation.
Proc. Natl. Acad. Sci. USA 101 , 3686-3690.

りつくられ，卵表に作用して卵成熟を誘起する ( 文献 3)。このように 17 α ,20 β -DP はステロイドでありながら，膜受容体を介して作用することが特徴であり，すでに新規の 7回膜貫通型膜受容体遺伝子がその有力候補としてクローニングされた。17 α ,20 β -DP が卵表に作用すると卵内に新しく卵成熟促進因子 (MPF, cdc2 キナーゼとサイクリンとの複合体 ) が形成される。キンギョ (Carassius auratus ) の未成
熟卵には cdc2 キナーゼのみが存在し , サイクリン B は卵に
17 α ,20 β -DP が作用して後に新しく合成される。サイクリン B mRNA は未成熟卵中にすでに存在し , 17 α ,20 β DP はその翻訳を開始させる。MPF は受精時に不活性化されるが , この際のサイクリン B の分解に , 活性型多機能性プ
ロテアソームが関与する ( 文献 2)。
最近の研究から，内分泌かく乱物質の一種である DES が17 α ,20 β -DP と同じく膜受容体を介して卵成熟を誘起させることが明らかになった ( 文献 6)。
精子の形成と成熟 : 日本産ウナギ (Anguilla japonica ) の未成熟精巣を利用した器官培養系 ( 精原細胞から精子に至る全精子過程を試験管の中で再現できる世界で唯一の in vitro 実
験系 ) を駆使して，精子形成開始の分子カスケードをつきとめた ( 文献 1)。引き続き，ウナギ精巣を用いたホルモンによる精子形成誘起系を駆使して，精子形成の開始と進行，さらには減数分裂移行を制御する細胞周期関連遺伝子 ( 特に，サSTAFF

技術課技術職員

小林弘子

さきがけ研究員

松田

博士研究員

長濱
教

嘉孝
授

吉国

通庸

助教授

大久保範聡
助

手

BASU, Dipanjan
研究員

勝

井尻 成保
酒井 章衣
司馬 桂君
柴田 安司
太田 耕平
鈴木 亜矢
宇佐美剛志
金子 裕代

王
徳寿
劉
恩良
PAUL, Bindhu
易
梅生
BHANDARI, Ramji Kumar
CHAUBE, Radha

平川 恵里
原
郁代
柴田恵美子

個別 研 究

事務支援員

嶋田

ゆう

総合研究大学院大学院生

大室(松山 ) 有紀
栗田加代子
周
林燕
技術支援員

高木千賀子
早川 利枝

大野
助

薫
手

基礎生物学研究所 要覧 2005

17

研究活動

発生生物学領域

www.nibb.ac.jp/celdif

性差生物学研究部門行っている。これらの解析から SUMO 化修飾の生物学的意義が明らかになるものと期待している。
これらの転写関連因子以外に，やはりツーハイブリッド
スクリーニングによって得られた，MAPK カスケード調節

生因子の解析を行ってきた。この因子は Vinexin と呼ばれ，そ

殖腺（精巣と卵巣）は動物の生殖活動にとって不可欠の C- 末側には３つの SH3 ドメインが存在する。Vinexin にな組織であり，その機能は視床下部 - 脳下垂体 - 性腺は複数のスプライシングバリアントが知られていたが，我々から構築される功妙な内分泌系によって調節されている。こが同定した新たなアイソフォーム Vinexin-γは比較的特異的の内分泌系における生殖腺機能の調節は極めて重要で，動物に胎仔生殖腺に発現していた。そこでこの因子が生殖腺の個体の性分化に密接に関わる。性差生物学研究部門では，生分化ならびに性分化の過程で重要な機能を有すると予想し，殖腺で発現する遺伝子に着目し，その発現調節機構を明らか

Vinexin-γ遺伝子のみを破壊したマウスを作製し，その影響にすることで生殖腺における性分化機構，ならびに動物個体を検討した。しかしながら，期待に反して雌雄ともに妊性をの性分化機構の解明を目指している。

有しており，生殖腺には顕著な形態的異常は観察できなかった。そこで胎仔生殖腺のマーカー遺伝子の発現を詳細に検討

生殖腺の形成と機能に必要な因子したところ，雄のマーカー遺伝子である Sox9 の発現が減少していることが明らかになった（図１）。

我々は生殖腺の形成と機能維持に不可欠な転写因子として

しかしながらこの減少は生殖腺が性的に分化する時期に

Ad4BP/SF-1 を同定し，その転写調節機構を研究してきた。

なると次第に消失し，全ての XY 個体が正常に精巣を分化さ

生 殖 腺 の 形 成 に は Ad4BP/SF-1 以 外 に も Dax-1，Sox9，
Emx2，M33 などの転写制御因子が不可欠であるが，これらの因子がいかなる相互関係のもとに生殖腺の形成に関与するかについては不明の点が多かった。そこで，性分化前後のマウス生殖腺から作製した cDNA ライブラリーを用い，これらの転写因子と相互作用する因子をツーハイブリッド法で検索した。このスクリーニングで得られた因子には種々の転写因子や，転写のコファクター，細胞増殖因子からのシグナル伝達に必要な因子などが存在した。これまでに得られた因子の解析を進めてきたが，その結果 Dax-1 は Ad4BP/SF-1 との相互作用を通じて転写を抑制すること，またβ-catenin は

らびにヘテロ (+/-) に比べ Sox9 の発現が減少している。

Ad4BP/SF-1 との相互作用を通じて転写活性を上昇させる

せるのである。これまでのところ，いかなるメカニズムのことで，Wnt シグナルによる転写の活性化を調節することな

もとに Sox9 の一過性の消失がもたらされるのかは不明でどを明らかにした。また，同様のスクリーニングによってホあるが，一方で本因子が Raf や ERK との相互作用を通じて

メオボックスを有する転写因子 Arx が単離されていた。この

MAPK カスケードを調節していることを明らかにした。性因子はライディッヒ細胞自身には発現しないが，胎仔精巣の分化時期の生殖腺では，MAPK カスケードが雄生殖腺でよライディッヒ細胞の分化を調節することから，ライディッヒ

り強く活性化されていることから，Vinexin-γ遺伝子破壊マ細胞の分化メカニズムを理解する上で興味深い因子である。

ウスでの Sox9 遺伝子の発現低下は妥当な結果と言えるかも

これらの転写関連因子とは異なり SUMO (small ubiquitin-しれない。しかしながら，その低下が一過性のものであるた

related modiﬁer) 化修飾関連因子が相互作用することから，

めには Vinexin-γによる調節を補う機構があることを示唆す

Ad4BP/SF-1 の SUMO 化について検討した。興味深いことるものであり，その詳細は今後の課題である。

に Ad4BP/SF-1 は Sox9 と 同 様 に SUMO 化 さ れ， そ の 結
果 Ad4BP/SF-1 と Sox9 との協調的な転写活性が抑制されることが示された。SUMO 化による転写調節機構の解析は現在も継続中であり，SUMO 化 Ad4BP/SF-1 を特異的に認識する因子の単離，更にこの因子を取り巻く複合体の精製を18

図１. Vineixin-γ遺伝子破壊マウスにおける Sox9 の発現
個体差はあるが Vineixin-γ遺伝子破壊マウス (-/-) では，野生型な基礎生物学研究所 要覧 2005

生殖腺でのダイオキシンレセプターの役割
ダイオキシンは種々の強力な毒性を示す化学物質として現代社会に登場した。最近になって，ダイオキシンが内分泌かく乱物質として生殖毒性を示すことが指摘されてきたが，そのメカニズムは不明であった。我々はダイオキシン受容体遺伝子破壊マウスの雌が高頻度に不妊になることに着目し，そのメカニズムを解析した。その結果，ダイオキシン受容体遺伝子破壊雌マウスには性周期の乱れと排卵数の減少が認められた。そこでホルモン処理によって排卵を誘発したが，やはり排卵数は減少したままであった。ところが，この処理と同時に女性ホルモン（エストロジェン）を投与すると排卵数の増加が観察された。この結果はエストロジェン産生能の低下を示唆したため，卵巣におけるエストロジェン濃度を測定したところ，確かにダイオキシン受容体遺伝子破壊雌マウスの図２. ダイオキシンの生殖毒性

卵巣ではエストロジェン濃度が顕著に減少していることが明

ダ イ オ キ シ ン (Ligand) は 受 容 体 (AhR) と 結 合 し， ア ロ マ
ターゼ遺伝子 (CYP19) を活性化することで，エストロジェン

らかになった。エストロジェンはコレステロールを出発物質(Estradiol) 量を上昇させる。エストロジェンは受容体 (ER) と結として数段階の反応を経て合成される。そこで，これらの反合し，標的遺伝子 (Target Gene) の転写を活性化させる。

応に関わる遺伝子の発現を検討したところ，興味深いことに

参考文献
1. Honda, S., Morohashi, K., Nomura, M., Takeya, H., Kitajima, M., andOmura, T. (1993). Ad4BP regulating steroidogenic P-450 gene isa member of steroid hormone receptor superfamily. J. Biol. Chem.
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3. Kitamura, K., Yanazawa, M., Sugiyama, N., Miura, H., Iizuka-Kogo,
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Kato, M., Dobyns, W.B., Yokoyama, M., and Morohashi, K. (2002).
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Yoshioka, H., Swain, A., and Morohashi, K. (2003). Dax-1 genetranscription is regulated by Wnt4 in the female developing gonad.
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6. Komatsu, T., Mizusaki, H., Mukai, T., Ogawa, H., Baba, T.,
Shirakawa, M., Hatakeyama, S., Nakayama, K., Yamamoto, H.,
Kikuchi, A., and Morohashi, K. (2004). SUMO-1 modification of
the synergy control motif of Ad4BP/SF-1 regulates synergistictranscription between Ad4BP/SF-1 and Sox9. Mol. Endocrinol. 18 ,
2451-2462.

エストロジェン産生の最終ステップの反応を担うアロマター
ゼ遺伝子の発現に異常が認められた。正常マウスにおいては卵成熟の末期にアロマターゼの発現が上昇する。これに対し，遺伝子破壊マウスではその上昇が認められなかったのである。これらの結果をもとにアロマターゼ遺伝子の転写制御機構を調べたところ，実際にダイオキシン受容体が生殖腺の形成に不可欠とされる Ad4BP/SF-1 とともにアロマターゼ
遺伝子の転写を活性化すること，また卵巣細胞においてこれ
らの因子が相互作用し，かつアロマターゼ遺伝子上に結合していることなどが明らかになった ( 図２)。すなわち，ダイ
オキシン受容体はリガンドの存在下にエストロジェン産生の上昇を引き起こすことで，本来エストロジェンがない時期に高濃度のエストロジェンを供給するのである。このメカニズ
ムは，従来内分泌かく乱物質がエストロジェン受容体と結合することでエストロジェン様作用を引き起こすと理解されてきたものとは全く異なる新たなメカニズムとして注目されるとともに，これまで不明であったダイオキシン受容体の生物学的意義を明らかにした成果として注目される。

技術課技術職員

STAFF

岡

早苗

佐藤
山田

優子
誠

冨田

早苗

技術支援員

諸橋憲一郎
教

授

福井由宇子
助

手

小川
助

英知
手

土屋
研究員

恵

博士研究員

特別共同利用研究員

MOHAMAD, Zubair
馬場
崇
小松 朋子
嶋
雄一

宮林香奈子
幸田 龍紀

総合研究大学院大学院生

日下 雅友
Fatchiyah

杉浦

未央

技術支援員

大脇亜希子
石川あずさ
小池ゆかり
郷野 弘江

基礎生物学研究所 要覧 2005

19

研究活動

発生生物学領域

www.nibb.ac.jp/morphgen

形態形成研究部門
相同遺伝子 XPK が脊椎動物にも存在し，アフリカツメガエ
ルの原腸形成に必須の役割を担っていることを明らかにした（文献 4）。また，これまで原腸形成運動におけるβカテニン
非依存的 Wnt 経路の必要性は報告されていたが，その役割

動については不明であった。我々は胚の細胞において Wnt シ

物はひとつの受精卵が細胞分裂を繰り返して細胞の数

グナルがアクチン細胞骨格に作用し，突起形成など細胞運動を増やし，それぞれの細胞の性質を変えながら，生物に関わる活動に重要な役割を果たしていることを明らかにしとして固有の形づくり（形態形成）を行う。その過程には細た。また，原腸形成運動における細胞接着や細胞突起形成

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必の基礎となる細胞表層アクチンが，胚の細胞においてアク須であることが知られている。細胞間相互作用には細胞増殖

チン結合タンパク質 MARCKS (myristoylated alanine-rich C

因子が介在し，シグナル伝達系を介して転写調節因子の働き

kinase substrate) によって維持されており，それによってを調節することによって細胞分化，細胞運動をダイナミック

Wnt シグナルによる細胞運動制御が可能となることを示したに制御する。我々はこの過程をプログラムとして理解し，動（文献 7）。さらにマイクロアレイや発現クローニング法に物種間で比較することによって，形態形成メカニズムの共通

よって原腸形成運動を制御する新規因子を同定し，その機能性，多様性に迫りたいと考えている。

解析を行っている。最近，Neurotrophin Receptor Homolog(NRH) が細胞のフィロポディア形成を促進し ( 図 1)，原腸

原腸形成の分子機構

形成運動に必須であることを明らかにした（文献８）。
図 1. NRH はフィロポディ
ア形成を介して原腸形成運

原腸形成は生物の形づくりの根幹をなす必須の生命現象で動を制御する
通常フィロポディアを形成 し な い 外 胚 葉（AC） にある。原腸形成は単に腸を形成するための細胞運動ではな
く，そのダイナミックで協調した細胞運動によって三胚葉をその後の形態形成のために正しく配置させ，球形の受精卵をNRH を過剰発現するとフィ
ロポディア形成が促進され頭尾軸に伸長した形態へと導く。この細胞運動は収斂と伸長られている。胚の側方（左右）から細胞が正中線に向かってる（NRH）。 逆 に 背 側 中 胚
葉 細 胞 (DMZ) で NRH モ
ル フ ォ リ ノ オ リ ゴ（NRH収斂し，左右からの細胞が互いに挿入し合うこと（intercala-Mo）を顕微注入すると，フィ（convergent extension）という細胞運動からなることが知ロポディア形成が阻害され，原腸形成が異常になる。

tion）が前方に向かって伸長する原動力となる。これらの細胞運動はどのように制御されているのか，細胞自律的なプログラムなのか，細胞外からの刺激によるものなのか，その分20

脊索形成の分子機構

子機構についてはいまだに不明な点が多い。しかし最近，こ脊索はその名の由来が示すように脊索動物を特徴付ける最れらの細胞運動の分子機構が少しずつではあるが解明されつも重要な形質である。個体発生学的にみて初期発生過程の原

つあり，原腸形成運動は，細胞に組み込まれた自律的プログ

腸形成運動を担い神経誘導を引き起こす器官として，また系

ラムと言うよりはむしろ，細胞外シグナルを受けて，それに統発生学的にみて脊索動物門に含まれる動物群を特徴づける

応答した細胞が正中線に向かって移動する運動であることが最も顕著な形質として，発生学上非常に重要な器官であるとわかってきた。Wnt は Frizzled ファミリーの７回膜貫通型いえる。原始的な脊索動物である尾索類ホヤは原腸胚期から受容体を介してシグナルを細胞内に伝達するが，そのシグナ

尾芽胚期にかけて，オタマジャクシ型幼生の尾部中央にわず

ル伝達経路はβカテニン依存的経路と非依存的経路に分類でか 40 個の脊索細胞が収斂と伸長の細胞運動により一列に並きる。原腸形成は Wnt11 を引き金とする後者によって制御ぶ。これまでに，我々はカタユウレイボヤ脊索特異的遺伝子されていることもわかりつつある。興味深いことにこの伝達

約 40 を転写因子 Brachyury 下流遺伝子群から単離してきた。

経路は，ショウジョウバエの翅の細胞における平面細胞極性

これら遺伝子の脊索形成過程における機能を明らかにする（PCP）の決定に関わるシグナル伝達経路と極めて相同性がために脊索特異的に発現する EGFP 発現ベクターとともに，高く，脊椎動物の原腸形成においても細胞の極性決定が細胞脊索で特異的に発現する約 40 種類の遺伝子の Morpholino

形態の変化や運動の基盤となっていることが示唆されていアンチセンスオリゴをカタユウレイボヤ受精卵に顕微注入しる。実際に，我々はショウジョウバエ PCP 遺伝子の prickleて脊索形成過程における遺伝子機能を解析している。また，

基礎生物学研究所 要覧 2005

各脊索特異的遺伝子と EGFP との融合タンパク質を脊索細タンパク質はショウジョウバエ唾液腺染色体の特定のバンド胞で特異的に発現させ脊索細胞内での分子挙動を解析していに結合している ( 図 3) ことから，他の Trx グループ因子とる ( 図 2)。脊索形成過程の各ステップにおいて働く遺伝子の協調して遺伝子発現制御に関わっていることが推察された。

機能を明らかにすることから，脊索がつくられていく分子的しかしながら，TNA/TONAS が Trx グループの機能に必須

基盤を明らかにすることを試みている。また，この原始的なであるのか，または部分的な調節機構を担っているのかは分脊索動物であるホヤのかっていない。また，タンパク質の SUMO 化修飾が Trx グ

脊索形成過程を解析す

ループの機能，およびエピジェネティック制御にどのようにることは，脊索動物の関わっているのかは，今のところ全く未知の問題である。今

起源と進化を明らかに後も，ショウジョウバエを用いた遺伝学的解析とヒト培養細する道にもつながると胞を用いた解析から，こ考えている。

れらの問題にアプローチ
していく予定である。

図 2. ホヤ幼生の脊索特異図 3. ショウジョウバエ唾的に発現する遺伝子産物

液 腺 染 色 体 に 於 け る TNA
タンパク質の局在の細胞内局在TNA が結合している染色体
バンドの一部を矢印で示す。
TNA( 赤 )，DNA( 青 )エピジェネティック制御因子
Tna/TONAS の解析
高等動物の遺伝子発現の一部は，クロマチンの高次構造変化を伴う機構，すなわち，エピジェネティックな機構により制御されている。エピジェネティック制御に関与する代表的な遺伝子群として，Trithorax (Trx) グループと Polycomb (Pc)
グループ遺伝子群が知られており，どちらもショウジョウ
バエの遺伝学的な解析から見いだされたものである。Trx グ
ループは各種 Hox 遺伝子の発現維持に対して正に，Pc グループはこれとは逆に負に働いていることが知られている。これ
らは，何れも脊椎動物まで広く保存されており，動物の形態形成機構に深く関与している。
我々はショウジョウバエの翅形成に関与する遺伝子の遺伝学的スクリーニングから，Trx グループに属する変異体
tonalli (tna) を単離した。tna は脊椎動物まで保存された分子で，ヒト，マウスには２種類の tna ホモログ (TONAS-1,
TONAS-2) が 存 在 す る。TNA お よ び TONAS タ ン パ ク は，
約 1000-1100 アミノ酸からなる核タンパク質で，SP-RINGと呼ばれるモチーフを中央部分に持っている。SP-RING はタンパク質の SUMO 修飾に関与する機能ドメインであることが知られている。実際に TONAS の SUMO 化 E3 活性を調べてみると，TONAS がそれ自身を基質として，SUMO化を促進する活性があることが明らかになった。また，TNA

参考文献
1. Takahashi, H., Hotta, K., Erives, A., Di Gregorio, A., Zeller, R. W.,
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pathway that regulates Xenopus convergent extension movements.
Genes Dev. 17 , 1663-1676.
7. Iioka, H., Ueno, N., and Kinoshita, N. (2004). Essential role of
MARCKS in cortical actin dynamics during gastrulation movements.
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FGF signal regulates gastrulation cell movements and morphology
through its target NRH . Dev. Biol. in press.
技術課技術職員

STAFF

高木

知世

進藤

麻子

特別共同利用研究員
博士研究員

三浦
田尾

純子
嘉誉

鄭
吉兼

恵英
奈美

技術支援員
総合研究大学院大学院生

上野
教

直人
授

木下

典行

助教授

中村
助

真
手

高橋
助

弘樹
手

飯岡

英和

研究員

宮越
陽
前田 昌人
鯨岡 昌裕
LEE, Rebecca

山本 隆正
市川真理子
高松
香
山田 成宏
谷山 和美

寺坂 知恵
柴本佳緒里
浅野
恵
事務支援員

三宅
柘植

智子
豊子

基礎生物学研究所 要覧 2005

21

研究活動

発生生物学領域

www.nibb.ac.jp/cib1

発生遺伝学研究部門

極細胞の形成に関わる因子の解析
胚発生過程の初期に形成される極細胞と呼ばれる細胞が，ショウジョウバエにおいて生殖細胞に分化できる唯一の細胞一である（図１）。極細胞形成因子の一つとして，ミトコンド

寸の虫にも生殖細胞がある。次代に生命を残すために

リア large ribosomal RNA (mtlrRNA) が同定されている。ミは卵や精子などの生殖細胞が必要である。一方，体細トコンドリア内で転写される mtlrRNA は，極細胞質中でミ胞と呼ばれる細胞は，筋肉や神経などの体のパーツを作り上トコンドリアから極細胞質中にのみ観察される極顆粒と呼ばげ，個体の生存を支えている。しかし，体細胞はやがて個体れる構造物に移送され，極細胞形成に関与した後に分解されの死とともにその役割を終えてしまう。このように運命が大ることを明らかにした。さらに，mtlrRNA が，ミトコンド

きく異なる生殖細胞と体細胞は，１つの受精卵の細胞分裂に

リア small ribosomal RNA (mtsrRNA) とともにミトコンド

より生み出された姉妹同士である。では，どのように生殖細リア・タイプのリボソームを極顆粒上で形成すること，この胞への発生運命が決定されるのか？それを解明するのが私た

リボソームによる翻訳が極細胞形成に必要なことも明らかとちの課題である。多くの動物で生殖細胞の形成に関わる因子なった。現在，このリボソーム上で翻訳される mRNA の同が卵の一部の細胞質に局在することが明らかになっており，

定をおこなっている。

この細胞質を取り込んだ細胞が生殖細胞に，取り込まなかった細胞が体細胞になることが知られている。その中で解析が進んでいるショウジョウバエでは，生殖細胞の分化に関わる因子が卵の後極の細胞質（極細胞質）に局在することが示されている（図１）。当研究室では，生殖細胞の形成に関わる因子を同定し，その機能解析を以下のように行なっている。

図２. Nanos タンパク質を欠く極細胞の発生運命
Nanos を欠く極細胞はアポトーシスをおこす。そこで，アポトーシ
スに必要な遺伝子の機能を欠き（H99 領域の欠失突然変異），かつ
Nanos をも欠く極細胞を正常胚に移植し，発生運命を調べたところ，
体細胞に分化することが明らかとなった。図中，青く染色されているのが移植した極細胞。本来極細胞は丸い形をしているが，それぞれの体細胞組織に取り込まれた極細胞は，周囲の体細胞と同様の形態をとる。また，それら極細胞は，体細胞の分化マーカを発現することも明らかとなっている。

極細胞の分化過程に関与する因子の解析
正常な発生過程において，形成された極細胞は，生殖巣へ
図１. ショウジョウバエ胚における生殖細胞形成過程
卵割期胚の後極の極細胞質（a 中の矢印）は，胞胚期に極細胞中に取り込まれる（c の矢印）
。極細胞は，
やがて生殖巣中に移動し（e中の矢印），成虫の生殖巣中で配偶子形成過程を経た後，卵や精子に分化する。

と移動し，生殖巣中で卵や精子である生殖細胞に分化する。
この極細胞の分化過程に関わる分子の１つとして Nanos と呼ばれるタンパク質が知られている。Nanos は，極細胞質に分布し，極細胞に取り込まれるという挙動を示す。極細胞中で，Nanos は，特定の mRNA の翻訳を抑制する働きを持つ。Nanos により翻訳が抑制される mRNA の一つとして，
Importin α２タンパク質をコードする mRNA を同定した。

22

基礎生物学研究所 要覧 2005

Nanos は，転写因子の核移行に関わる Importin α２タンパク質の合成を抑制することにより，極細胞の転写活性を低くおさえている。Nanos を欠如させた極細胞中では，本来体細胞で発現し体細胞の分化に関わる遺伝子が異所的に活性化
し，実際に体細胞に分化することも明らかとなった（図２）。
生殖細胞には，体細胞に分化しないように，遺伝子発現をサ
イレントな状態に維持する機構が備わっていると長い間考えられてきたが，その機能の一端を担う分子が Nanos であった。Nanos は，極細胞の細胞死，さらに極細胞が体細胞に分化することを抑制することで，極細胞の分化過程を正常に

図３. マイクロアレイ解析の結果進行させる働きがある。

胚発生過程（模式図を上段に示す）を８つの段階に分割し，それぞれの胚から RNA を抽出したのちプローブとして用いた。下段
は，マイクロアレイの結果をまとめたものである。それぞれのス

生殖細胞としての決定に関わる因子の解析

テージでの全遺伝子の発現パターンをクラスタリングの手法で比以上の結果は，Nanos タンパク質以外に，極細胞を生殖較したところ，１〜３のグループと４〜８のグループに大きく分けることができた。これは，前者が極細胞に取り込まれた母性細胞に分化させるように決定する母性因子が存在することをRNA によるもので，後者は極細胞中における胚性の遺伝子発現によるものと考えられる。

示している。おそらく，この因子は，極細胞中で，生殖細胞としての特質を決定する機能を持つと予想できるが，現在のところ，このような因子は明らかになっていない。
生殖細胞としての決定に関わる母性因子は，mRNA として極細胞質に局在し，極細胞内に取り込まれた後に生殖細胞特異的な遺伝子の発現を引き起こすと考えられている。そこで，胚発生過程を８つの時期に分割し，それぞれの発生ス
テージごとに，セルソーターを用いて極細胞のみを単離した。
これら極細胞から抽出した RNA と全胚から抽出した RNAとを DNA マイクロアレイで比較することにより，極細胞に
enrich している転写産物を同定することを試みている。現在までに，１）コントロールとして用いた全胚から抽出した
RNA に比べ，極細胞中の RNA をプローブとして用いたときのシグナル強度が４倍以上の転写産物は，全ステージをまとめると約 500 存在すること，２）このように極細胞中で特に発現が高い遺伝子は，胚発生の中期から後期にかけて極細胞中で発現するもの（胚性遺伝子）（約 300 遺伝子），初期の極細胞中に取り込まれる母性 mRNA をコードするもの（母性遺伝子）（約 180 遺伝子），さらに母性／胚性発現により極細胞中に常に検出される mRNA をコードするもの（約 60遺伝子）に分けられることが明らかとなった（図３）。現在，
これら転写産物の機能解析を開始している。

参考文献
1. Kobayashi, S., Amikura, R., and Okada, M. (1993). Presence of
mitochondrial large ribosomal RNA outside mito-chondria in germ
plasm of Drosophila melanogaster. Science 260 , 1521-1524.
2. Kobayashi, S., Yamada, M., Asaoka, M., and Kitamura, T. (1996).
Essential role of the posterior morphogen nanos for germline
development in Drosophila . Nature 380 , 708-711.
3. Nakamura, A., Amikura, R., Mukai, M., Kobayashi, S., and Lasko, P. F.
(1996). A non-coding RNA component of Drosophila polar granules
required for germ cell establishment. Science 274 , 2075-2079.
4. Iida, T., and Kobayashi, S. (1998). Essential role of mitochondriallyencoded large rRNA for germ line formation in Drosophila embryos.
Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95 , 11274-11278.
5. Mukai, M., Kashikawa, M., and Kobayashi, S. (1999). Inductionof indora expression in pole cells by the mesoderm is required
for female germ-line development in Drosophila melanogaster .
Development 126 , 1023-1029.
6. Asaoka-Taguchi, M., Yamada, M., Nakamura, A., Hanyu, K., andKobayashi, S. (1999). Maternal Pumilio acts together with Nanos
in germline development in Drosophila embryos. Nat. Cell. Biol. 1 ,431-437.
7. Amikura, R., Kashikawa, M., Nakamura, A., and Kobayashi, S. (2001).
Presence of mitochondrial-type ribosomes outside mitochondria ingerm plasm of Drosophila embryos. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 98 ,9133-9138.
8. Tsuda, M., Sasaoka, Y., Kiso, M., Abe, K., Haraguchi, S., Kobayashi,S., and Saga, Y. (2003). Conserved role of nanos proteins in germ
cell development. Science 301 , 1239-1241.
9. Hayashi, Y., Hayashi, M., and Kobayashi, S. (2004). Nanos
supresses somatic cell fate in Drosophila germ line. Proc. Natl.
Acad. Sci. USA 101 , 10338-10342.

STAFF

前澤

技術課技術職員

野田

千代

孝信

技術支援員

植田
土屋
佐藤

博士研究員

佐藤
林

小林
教

悟
授

向

正則
助

手

重信
助

秀治
手

有田

佳代

研究員

仁泰
良樹

佳子
直美
香織

総合研究大学院大学院生

事務支援員

北舘
林
谷津

本多

祐
誠
潤

聡子

基礎生物学研究所 要覧 2005

23

研究活動

発生生物学領域

www.nibb.ac.jp/cib2

分子発生学研究部門
る遺伝子を数多く同定し，その機能解析を行ってきた ( 図 2)。
その一つの成果として，体節の周期性を確立する上で鍵を握る分子の一つ her13.2 を発見している。体節の周期性の確
立には分節時計と呼ばれる Notch シグナル伝達系と転写因多子 Hairy(her1,her7) から形成される負のフィードバックルー

細胞生物の発生が魅力的である理由の一つは，たったプが中心的な役割を果たしており，その維持は Fgf や Wnt

1 個の受精卵が刻々と変化することによって高度に複などの分泌性シグナルにより行われている。我々は，FGF

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

シグナルが her13.2 遺伝子の発現を誘導することを介してでは時間的にも空間的にもよく制御された一連の現象が秩序

分節時計の維持を行っていることを示し，her13.2 が分泌性

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シグナルと分節時計を結び付ける鍵分子であることを明らかしてなされるのであろうか。私たちは体節形成という現象とにした。

細胞間情報伝達という分子機構に焦点を当て，そのしくみの一端を垣間見ようとしている。

もう一つのアプローチは，突然変異体の探索をベースにした体節形成に関わる遺伝子の同定とその機能解析である。
我々はすでに体節の形成に異常をきたす突然変異体を複数脊椎動物の体節形成機構の解析
脊椎動物の体節は筋肉，骨，真皮のもとになるブロック状の組織であり，体幹部の左右に対をなす ( 図 1)。マウスでは60 対以上もの体節が，頭部側から尾部側にかけて逐次，一定のインターバルのもとに形成されていく。このように体節形成はダイナミックなプロセスであるが，個々の体節ユニッ
トが時間経過とともに順次形成されていく仕組みは，すでにその理解が進んでいる多くの発生現象には認められていない
独特なものである。
本部門では体節の形成とその制御の機構を解明することを目的に，そこに関与する遺伝子の探索と機能解析を小型魚類
ゼブラフィッシュを用いた次の 2 つのアプローチにより行っ

図 2. In situ hybridization によるスクリーニングによって得られた未分節中胚葉で発現する遺伝子ている。その一つは未分節中胚葉に発現する遺伝子の探索と系統樹立してきた。そこで，各変異体における原因遺伝子のその機能解析である。我々はこれまでに in situ hybridization

同定とその機能解析を平行して行い，体節形成の様々な局面

により，ゼブラフィッシュの体節前駆細胞に特異的に発現すに関与する遺伝子の機能を多角的に解析することを試みている。その一つの結果として，
Integrin と Fibronectin を同定し，これらのタンパク質が体節境界の維持に必要であることを明らかにした。この結果から，
体節の周期性が確立された後に，形態的に明瞭な境界が形成されるしくみが明らかになった。
現在，これらの 2 つのアプローチを用いて体節形成に関わるさらなる遺伝子の探索と機能解析を進めており，その成果に期待が持たれる。

図 1. 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) が逐次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。

24

基礎生物学研究所 要覧 2005

形態形成シグナルによる細胞間情報伝達れていた。したがって，Wnt シグナルはこの遺伝子の発現

動物の形態形成が一定の秩序のもとに進行する上では，細を介して，外分泌性器官の管の分化を共通に制御しているも胞や組織の間での情報のやりとりが不可欠である。そのようのと考えられる。

な情報伝達には Wnt，FGF，BMP それに Hedgehog といっ

一方，中胚葉形成過程において Wnt や FGF シグナルの標た分泌性シグナルタンパク質が関わることがよく知られてい的遺伝子として T(Brachyury) 遺伝子の発現が誘導されるこる。形態形成が秩序正しく進行するためには，これらのタンとが知られている。この遺伝子は中胚葉以外の組織ではたとパク質の産生，分泌，拡散がきちんと制御されることが不可

え Wnt や FGF シグナルの作用を受けても本来であれば発現欠であるが，その制御の詳細はよくわかっていない。我々はすることはない。そこで，このようなシグナルに対する組織

Wnt タンパク質の分泌機構に着目しその解析を進めている。

特異的応答性に異常を呈するゼブラフィッシュ突然変異体を一方，Wnt をはじめとする分泌性シグナルは，脊椎動物の複数系統樹立し，その解析からシグナルの作用の特異性・多形態形成過程において繰り返し使われ，しかも細胞の増殖，様性が生じるしくみを明らかにしようとしている。

分化，移動，さらには組織の領域形成など多様な役割を担っている。しかし，このようなシグナルの多様性を成立させる

参考文献
1. Yoshikawa, Y., Fujimori, T., McMahon, A. P., and Takada, S. (1997).
Evidence that absence of Wnt-3a signaling promotes neuralization
instead of paraxial mesoderm development in the mouse. Dev. Biol.
183 , 234-242.
2. Ikeya, M., Lee, S. M. K., Johnson, J. E., McMahon, A. P., andTakada, S. (1997). Wnt signalling required for expansion of neuralcrest and CNS progenitors. Nature 389 , 966-970.
3. Ohbayashi, N., Shibayama, M., Kurotaki, Y., Imanishi, M.,
Fujimori, T., Itoh, N., and Takada, S. (2002). Fgf18 is requiredfor cell proliferation and differentiation during osteogenesis andchondrogenesis. Genes Dev. 16 , 870-879.
4. Yamaguchi, Y., Ogura, S., Ishida, M., Karasawa, M., and Takada,S. (2005). Gene trap screening as an effective approach for
identiﬁcation of Wnt-responsive genes in the mouse embryo. Dev.
Dyn. 233 , 484-495.
5. Koshida, S., Kishimoto, Y., Utsumi, H.,Shimizu, T., Furutani-Seiki,M., Kondoh, H., and Takada, S. (2005). Integrin α 5-dependentﬁbronectin accumulation for maintenance of somite boundaries inzebraﬁsh embryos. Dev. Cell 8 , 587-598.
6. Kawamura, A. Koshida, S., Hijikata, H., Sakaguchi, T., Kondoh, H.,
and Takada, S. (2005). Zebraﬁsh Hairy/Enhancer of split protein
links FGF signaling to cyclic gene expression in the periodic
segmentation of somites. Genes Dev. 19 , 1156-1161.

分子的基盤がいかなるものであるのか，我々は未だその実体をほとんど理解していない。そこで，このようなシグナルの機能の多様性が生じる分子メカニズムを解析することを目的として，我々は Wnt シグナルによって発現が調節される遺伝子 ( 以下，標的遺伝子と呼ぶ ) の発現制御機構と機能の解析を行うとともに，標的遺伝子の発現制御に異常を示すゼブ
ラフィッシュの突然変異体に着目し，その原因遺伝子の同定を行っている。
Wnt シグナルの標的遺伝子は遺伝子トラップ法とマイク
ロアレイ法を用いることにより複数の遺伝子を同定しているが，そのうちの一つに腎臓や唾液腺などの外分泌性器官において管構造を形成する上皮細胞で特異的に発現していることが明らかになった CL43 遺伝子がある ( 図 3)。この遺伝子の機能欠質変異体マウスでは，腎臓やいくつかの外分泌腺の管構造の分化に異常が認められ，その生理的な機能が損なわ

図 3. マウスの腎発生過程における Wnt 標的遺伝子 CL43 の発現
A: CL43 は 10.5 日胚から腎管や中腎細管で発現を開始する。
B: その後，13.5 日胚ではウォルフ管，集合管，尿細管にも発現が見られる。
この遺伝子は腎臓以外にも唾液腺や涙腺，乳腺など様々な外分泌腺の導管部に発現し，これらの導管に共通して発現する一連の遺伝子の発現を制御する。

STAFF

技術課技術職員

総合研究大学院大学院生

内海

今井
高橋

秀子

閑
潤

博士研究員

大林
川村
赤沼
山口
高田
教

慎治
授

越田
助

澄人
手

倉田（千野）智子
研究員

典彦
哲規
啓志
良文

技術支援員

特別協力研究員

事務支援員

高田

織田

律子

大林 享子
小田 律子
高代加代子

敬子

基礎生物学研究所 要覧 2005

25

研究活動

発生生物学領域

www.nibb.ac.jp/reprogenetics

生殖遺伝学研究室

特定細胞系譜・遺伝子産物を個体レベルで可視化し，突然変異体解析と組み合わせることで，生殖腺形成・性決定分化過程における細胞相互作用と分子基盤の解明を目指している。可視化することにより，器官形成過程を生きたま
ま統合的に捉え，新たな視点を提示しようとしている。
生殖腺は遺伝情報を次世代に伝達する配偶子を形成する
重要な器官である。この生殖腺の発生過程では性的区別のない生殖腺原基がまず形成され，次に，環境や遺伝子の作用を受けて性的に区別される
卵 巣 か 精 巣 へ と（ 性 的 二 型：雌雄）分化する。この生殖腺分化過程は個体レベル（外見）でも影響を与え，雌雄の違い 図 1. 生殖細胞が蛍光を発する形質を生み出している。このよう 転換メダカ
な性的二型が生じる過程を性決定分化過程と言い，多くの生物に見られる普遍的な現象である。一方で比較ゲノム研究からは脊椎動物間の遺伝子の違
いがほとんどないことが示されつつあり，生殖腺発生過程の分子機構基盤もかなりの部分が脊椎動物共通と考えられる。
我々はモデル動物メダカの特徴を生かして生殖腺を構成する細胞系列や遺伝子産物の可視化を行い，生殖腺という器官形
成・性分化過程を，生きたままで細胞・分子レベルで詳細かつ包括的に解析できる系を確立してきた。その結果，脊椎動物で不明であった性決定分化・生殖腺形成に関与する細胞系
譜解析が可能となり，発生過程のダイナミックな細胞動態や細胞内遺伝子産物の相互作用・動態が個体レベルで解析可能となりつつある（図１）。
さらに我々は，メダカの特質を活かして生殖腺形成突然変異体単離を行ってきた。その変異体原因遺伝子探索を進める
一方で，可視化の系と組み合わせることにより，性決定分化機構を例とした発生学における新たな器官形成解析方法を目指している。
（１）性分化・生殖腺形成突然変異体の単離と原因の探索
大規模変異体単離を行う
ことのできるメダカを用いて，生殖腺形成不全をきたす変異体を数系統単離した。 そ の う
ち の ひ と つ 図２. 突然変異
totoro は 脊 体 totoro
椎動物において生殖細胞が性決定分化過程と密接に関わっていることを示す初めての例と考えられ，この変異体では生殖細胞の異常増殖だけでなく，性転換も伴っていることが明らかとなりつつある（図２）。また totoro とは逆に，生殖細胞

26

基礎生物学研究所 要覧 2005

が生殖腺で維持できない変異体も単離されており，現在その遺伝様式ならびに表現型の解析を行っている。
（２）生殖腺性分化過程の可視化
生殖腺はまず生殖腺原基として確立し，その後性分化過程を経る。この性分化過程における構成細胞系列の増殖・分化過程の可視化を行うことにより，全く予期されていないダイ
ナミックな動きが観察されつつある。現在その動態と分化過程とを解析している。
（３）生殖腺構成細胞の系譜解析
特定細胞系列を生きたまま可視化し追跡することにより，生殖腺を構成する細胞系列系譜と分化過程とが明らかとなりつつある。メダカ生殖細胞系列はほ乳類のように誘導で生ずると考えられてきた。しかし，生殖細胞特異的構造物変化と遺伝子発現過程とを in vivo の単一細胞レベルで追跡することにより，卵細胞から生殖細胞系譜が追えることが明らかとなり，複数の分化段階を経て生殖腺を構成する生殖細胞になることが明らかとなった。一方の生殖腺体細胞系列は，側板
中胚葉後端部が生殖腺形成場として確立，この中で空間的に配置された細胞が，生殖腺体細胞として決定されることが明らかとなりつつある。さらに，生殖細胞系列はこの生殖腺形成場へと移動し，生殖腺を構成する２つの細胞系列がそこで初めて出会うことが明らかになった。
（４）特定発生段階一細胞からの網羅的発現解析と主要な遺伝子の機能解析
生殖細胞が生きたまま可視化できるので，様々な分化段階の数個の細胞を単離して，発現遺伝子を網羅的に調べ，プロファイルを解析しつつある。
参考文献
1. Mitani, H., Shima, A., Naruse, K., and Tanaka, M. (2004). Medaka genome
mapping for functional genomics. In Fish Development and Genetics.
pp.612-636. (eds: Gong, Z and Korzh, V) World Scientiﬁc.
2. Morinaga, C., Tomonaga, T., Sasado T., Suwa H., Niwa K., Yasuoka, Y.,
Henrich, T., Watanabe, T., Deguchi, T., Yoda, H., Hirose, Y., Iwanami,N.,
Kunimatsu, S., Okamoto, Y., Yamanaka, T., Shinomiya, A., Tanaka, M.,
Kondoh, H., and Furutani-Seiki, M. (2004). Mutations aﬀecting gonadal development in Medaka, Oryzias latipes . Mech. Dev. 121 , 829-839.
3. Naruse, K., Tanaka. M., Mita, K., Shima, A., Postlethwait, J., and Mitani,
H. (2004). A Medaka gene map: The trace of ancestral vertebrate protochromosomes revealed by comparative gene mapping. Genome Res. 14 ,
820-824.
4. Wakamatsu, Y., Pristyazhnyuk, S., Kinoshita, M., Tanaka, M., and Ozato, K.,(2001). The see-through medaka: A ﬁsh model that is transparent throughout life. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 98 , 10046-10050.
5. Tanaka, M., Kinoshita, M., Kobayashi, D., and Nagahama, Y. (2001). Establishment of medaka (Oryzias latipes ) transgenic lines with the expressionof green ﬂuorescent protein ﬂuorescence exclusively in germ cells: A usefulmodel to monitor germ cells in a live vertebrate. Proc. Natl. Acad. Sci. USA
98 , 2544-2549.
6.「RNA 翻訳制御による生殖細胞形成 : メダカを中心に」
田中実 木下政人 青木裕美子 中村修平
細胞工学 10 月号 (2003) 22, 1073-1076.

STAFF
特別共同利用研究員

青木裕美子
中村 修平
有田かおり
黒川 紘美
事務支援員

田中
助教授

実

斉藤

大助

研究員

織田

敬子

研究活動

www.nibb.ac.jp

基礎生物学研究所 要覧 2005

27

研究活動

神経生物学領域

www.niwww3.nibb.ac.jp

統合神経生物学研究部門

当研究部門では，個体発生の過程で脊椎動物の中枢神経系が形成される仕組みや，完成した成体の脳が機能する仕組みについて研究している。脳・神経系における神経回
路網は動物における情報の受容，認識，統合，記憶，ひいては情動，行動の基盤であり，その基礎研究はライフサイエン
スにおいて重要な研究分野に位置付けられる。

網膜における領域特異化の分子機構
脳・神経系には，領野，神経核等と呼ばれる数多くの部域区分が存在し，それぞれ独自の機能を担っている。また，そ図 1B. 網膜における領域特異化の遺伝子カスケード
発生段階は左から右へと進む。Ventroptin (VOPT) はまず背腹軸方向に勾配をなして BMP-4 と拮抗するが，次の段階では両軸に対して勾配をなして，BMP-2 と拮抗する。このように連続的な２つの BMP シグナルが領域特異的視神経投射に重要な働きをしている。

れぞれの中には更に細かい領域差が存在することが判っている。しかしながら，その形成の仕組みは未だ充分に解明されていない。我々は，脳の一部から発生する眼の網膜におけるトポグラフィック投射路が見られる。網膜視蓋投射の系でる領域特異化の問題を取り上げ，網膜において前後軸（鼻耳は，網膜の鼻側（前側）あるいは耳側（後側）の領域から発軸）並びに背腹軸方向の領域特異性獲得の分子機構の解明をした視神経は，視蓋（哺乳類では上丘）のそれぞれ後側，前目指してきた。ニワトリ胚の網膜において領域特異的に発現側の領域に選択的に神経結合を形成する。同様に，背側からする分子群を，RLCS 法によって網羅的に単離・同定し（図は腹側，腹側からは背側の領域に投射が起こる。この視神経

1A），得られた新規分子を中心に，その機能と相互関係を明のトポグラフィックな投射は，網膜の領域特異化がその基盤らかにする研究を展開している。この中には数多くの転写調となっている。上述の網膜において領域特異的発現を示す分子群の中には，正しい投射先の認識に働く分子，神経軸索の分岐やシナプス形成に働く分子が見出されており，その分子・細胞機構を明らかにする研究を行っている（図 2A）。

図 1A. 網膜内で領域特異的に発現する遺伝子群
in situ hybridization による個々の遺伝子の発現部域の解析。それ
ぞれ，網膜の前側，後側，背側，あるいは腹側で特異的に発現している遺伝子の例を示す。

節因子，膜受容体分子，分泌因子，シグナル伝達因子，細胞骨格関連分子等が存在する。これまでの研究で，前後軸と背腹軸は独立に決定されると当初考えられていたが，発生の過程で前後軸から背腹軸への働きかけがあり，背腹軸は，視神経が投射する発生ステージでは右廻りに回転して，前後軸とは直交しないことが判ってきた（図 1B）。

領域特異的神経結合形成の分子機構
神経系では様々な領域で，ある部域の神経細胞から発した神経軸索が，別の特定の部域の神経細胞に対して二次元的相対位置関係を保存した形で正確に対応して結合する，いわゆ

28

基礎生物学研究所 要覧 2005

図 2. 遺伝子変換マウスによる遺伝子機能の研究
A: 網膜神経節細胞に選択的に発現するプロモーターを用いてマーカー分子を視神経に発現したマウスの眼球と脳。左右の視神経が交差して脳へ投射する様子が判る。
B: Ptprz 遺伝子をマーカー遺伝子と置き換えたマウスの胎仔。Ptprz
が脳神経系に発現していることが判る。
C: Nax 遺伝子をマーカー遺伝子と置換したマウスの胎仔。Nax が脳の一部の領域，三叉神経節，脊髄後根神経節，肺に発現していることが判る。

受容体型プロテインチロシンホスファターゼζ (Ptprz) の関わる生命現象とそのシグナ
ル伝達経路
Ptprz は 主 に 中 枢 神 経 系 に 発 現 す る プ ロ テ オ グ リ カ ンに 属 す る 唯 一 の 受 容 体 型 PTP 分 子 で あ る。 我 々 は Ptprzのリガンド分子として，ヘパリン結合性増殖因子である
Pleiotrophin と Midkine を同定するとともに，基質分子として Git1, p190 RhoGAP 等，会合分子として PSD-95 ファミリー等を同定してきた。また，Ptprz 遺伝子ノックアウトマ
ウス（図 2B）の作成・解析によって，胃粘膜上皮細胞に発現している本分子が H. pylori 菌の分泌する VacA 毒素の受容体として働き，胃潰瘍の形成に関与していることを明らか

図 3. 食塩水選択率の Na 濃度依存性にした。更に最近，本ノックアウトマウスには空間学習・記

絶水後，野生型マウス（+/+）は塩分を避けるように嗜好性が変化するが，Nax 遺伝子欠損マウス（-/-）ではこの行動適応が見ら憶に関わる海馬の機能に異常があることを見出した。今後，れない。

本分子の脳機能，特に記憶，情動，行動における役割の解明とその分子機構に迫る。

塩分摂取行動制御の脳内機構
Nax チャンネルは電位依存性 Na チャンネルファミリーに属するが，膜電位の変化によっては開口しない。我々はこのチャンネルが，細胞外の Na イオン濃度の生理的範囲での上昇に応答して開口する特異な Na チャンネルであることを明らかにした。このチャンネルは脳室周囲器官に発現しており，Nax 遺伝子欠損マウス（図 2C）は，脱水条件下に置いた後でも塩分（0.3M 食塩水）の摂取を止めないという行動異常を示す（図 3）。このように Nax は脳室周囲器官において，体液中の Na

濃度の上昇を検知するセンサーとして働いていると考えられる。アデノウィルスベクターを用いた機能回復実験から，塩分摂取行動の制御には脳弓下器官の Naxが特に重要であることが判明した。今後は，体液塩濃度の恒常性維持に関わる脳内機構と行動制御機構の詳細を明らかにする研究を展開する。

参考文献
1. Yuasa, J., Hirano, S., Yamagata, M., and Noda, M. (1996). Visualprojection map speciﬁed by expression of transcription factors in
the retina. Nature 382 , 632-635.
2. Sakuta, H., Suzuki, R., Takahashi, H., Kato, A., Shintani, T., Iemura,S., Yamamoto, T.S., Ueno, N., and Noda, M. (2001). Ventroptin: A
novel BMP-4 antagonist expressed in a double-gradient pattern in
the retina. Science 293 , 111-115.
3. Shintani, T., Kato, A., Yuasa-Kawada, J., Sakuta, H., Takahashi,
M., Suzuki, R., Ohkawara, T., Takahashi, H., and Noda, M. (2004).
Large-scale identification and characterization of genes withasymmetric expression patterns in the developing chick retina. J.
Neurobiol. 59 , 34-47.
4. Kawachi, H., Fujikawa, A., Maeda, N., and Noda, M. (2001).
Identification of GIT1/Cat-1 as a substrate molecule of protein
tyrosine phosphatase ζ/β by the yeast substrate-trapping system.
Proc. Natl. Acad. Sci. USA 98 , 6593-6598.
5. Fujikawa, A., Shirasaka, D., Yamamoto, S., Ota, H., Yahiro, K.,
Fukada, M., Shintani, T., Wada, A., Aoyama, N., Hirayama, T.,
Fukamachi, H., and Noda, M. (2003). Mice deficient in protein
tyrosine phosphatase receptor type Z are resistant to gastriculcer induction by VacA of Helicobacter pylori . Nature Genet. 33 ,375-381.
6. Watanabe, E., Fujikawa, A., Matsunaga, H., Yasoshima, Y., Sako,N., Yamamoto, T., Saegusa, C., and Noda, M. (2000). Nav2/NaG
channel is involved in control of salt intake behavior in the central
nervous system. J. Neurosci. 20 , 7743-7751.
7. Hiyama, T.Y., Watanabe, E., Ono, K., Inenaga, K., Tamkun, M.M.,
Yoshida, S., and Noda, M. (2002). Nax channel involved in CNS
sodium-level sensing. Nature Neurosci. 5 , 511-512.
8. Hiyama, T.Y., Watanabe, E., Okado, H., and Noda, M. (2004). The
subfornical organ is the primary locus of sodium-level sensing by
Nax sodium channels for the control of salt-intake behavior. J.
Neurosci. 24 , 9276-9281.

STAFF

技術課技術職員

竹内

靖

博士研究員

藤川
鈴木
深田
中村
山本
野田
教

昌晴
授

新谷
助

隆史
手

作田
助

拓
手

檜山
助

武史
手

高橋

弘雄

研究員

顕寛
亮子
斉秀
隆弘
泰憲

特別協力研究員田村洋

CHOW, Pak Hong Jeremy
総合研究大学院大学院生

井原
米原
榎谷
清水
中村

賢
圭祐
和真
秀忠
佳世

山田
綾部
片山

薫
夕子
知美

事務支援員

小玉

明子

技術支援員

溝口
後藤

正枝
恵

基礎生物学研究所 要覧 2005

29

研究活動

神経生物学領域

www.nibb.ac.jp/divspe1

脳生物学研究部門
解析することが極めて有効と考え，研究を行っている。渡
我部等は，マクロアレイ法により，１０８８遺伝子中，ヒトの３領野（前頭葉，運動野，後頭葉）に於いて，どの程度の遺伝子発現の差異が見られるのか検討した（那波新潟大脳研

大教授との共同研究）。その結果，個体差を平均化した上で領脳皮質は，ヒトを含めた霊長類でもっとも顕著に進化

野間の差を比較すると，最大３〜４倍の差異を示すものが１しており，高次脳機能の発現に重要な役割を果たして

つ，２〜３倍のものが１つある以外は，全て２倍以内の差異いる。私達は，大脳皮質の形成と進化に興味を持ちその解明しかなかった。従って，大脳皮質の遺伝子発現は，意外な程を目指して研究を行っている。

領野間での差がないことが分った。しかし，この結果は，領野間での発現パターンが異なるものが存在しないということ

大脳皮質領野の形成と進化（１）大脳皮質領野はどのようにしてできるか？

を必ずしも意味するものではない。数は少なくとも領野間で顕著な発現の差を示す遺伝子が存在する可能性はある。そこ
で，Diﬀerential Display 法を用いて，霊長類（マカカ属）の

前世紀初頭にブロードマンが大脳皮質を領野と呼ばれる機大脳皮質の代表的領野間（前頭葉，運動野，側頭葉，視覚野

能的単位に分けて以来，各領野の機能的役割が次第に明らか等）で発現に顕著な差が見られる遺伝子を探索した。その結になって来た。一方，大脳皮質領野の形成については，従来，果，領野間で最大１０倍以上の差のある遺伝子を見出した。

２つの異なる考え方がある。一つは，将来大脳皮質を構成す

そのうちの一つは，視覚野に特異的に発現する遺伝子 occ1る細胞が腦室の分裂層にある時にすでにその運命が決定され（occipital 1；文献 2）であり，他の一つは，運動野特異的ているという考え方である。
今一つは，視床からの入力によっに発現する遺伝子（gdf7）である（文献３）。occ1 は，一て視覚野，聴覚野等への領域特異性が決定されるという考え

次視覚野 (V1) に顕著に発現がみられ，２次視覚野 (V2) では，方である。この１０年余りの間に，げっ歯類を材料に用いた急激にその発現が低下し，更に腹部側頭葉に移行するに従っ研究から，大脳皮質の領域（この場合領野よりは広い）に特て，その発現量は急速に低下する。これは，大脳皮質のブロー

異的に発現する遺伝子が幾つか調べられ，視床からの投射とドマン領野に厳密に対応する発現パターンを示すおそらく最は独立に遺伝的にその発現が制御されていることが明らかに初の例である。興味深いことに，occ1 遺伝子は，TTX によっなった。しかし，大脳皮質領野の決定がどの程度まで遺伝的て，網膜からの電気的活動を遮蔽すると，視覚野での発現がにプログラムされており，どの程度まで環境入力によって可顕著な低下を見せる。また，霊長類以外の哺乳類では，視覚変的かは，依然未解決の問題である。

野特異的な発現は観察されない。従って，occ1 は，大脳皮質の視覚野がどのように発生と進化的制御を受けているのか（２）大脳皮質の進化
大脳皮質は，ヒトで最も顕著に発達している。例えば，体を明らかにする上で，大変有効なマーカーであると考え解析を進めている。

重比で補正しても，食虫類とヒトでは２００倍もの差がある。
このことは，哺乳類の脳機能の進化に於いて，大脳皮質の進化が極めて重要であることを示している。ネズミと霊長類の比較解剖学的な対照では，大脳皮質以外の脳構造については，
９５％近くの対応がついているが，大脳皮質については，逆に殆ど対応がついていない。ヒト遺伝子配列の決定によっても，ヒトとマウスでは，遺伝子数は殆ど変化していないとされている。しかし，それでは，どのようにして大脳皮質領野の急速な拡大が進化上生じたのか非常に興味深い。
（３）霊長類大脳皮質領野特異的に発現する遺伝子
私達は，上述した大脳皮質領野の形成と進化の未解決の問
題を分子細胞レベルから解明する為には，大脳皮質の発達した霊長類の大脳皮質領野に特異的に発現する遺伝子を分離し

30

基礎生物学研究所 要覧 2005

図 １. occ1 と Rbp の発現パターン（文献５）今ひとつは，霊長類の連合野特異的に発現する遺伝子 Rbp

刺激としてランダムに呈示し，餌報酬により訓練したラット(retinol-binding protein) である。Rbp は，レチノールと結に於いて，坂田等は，課題依存的な c-Fos の発現が一次感合することにより，細胞内にレチノールを運搬し，レチノー

覚野の興奮性神経細胞にのみ見られることを明らかにし，電ルはそこでレチノイン酸 (RA) に代謝される。RA は，その気生理学方法や従来のイメージング法では難しい細胞レベ受容体と結合し，Hox 遺伝子等の転写活性を促進する強力

ルでの神経回路網の変化を知ることが可能であることを示しなモルフォゲンの一つであることは良く知られている。しかた。更に，音と光が同じ位置から出るように装置を改良し，し，これまで，成熟した個体の大脳皮質おける役割は知られ音から光刺激を切り替えた時でも，位置情報を記憶しているていなかった。これは，RA が低分子で拡散性が強い為，脳ことや，音と光刺激を同時に与えた場合に反応時間が促進さに於ける分布様式を正確に知る事が難しかった事による。今れることを観察した。現在，こうした２種類の刺激による反回，私達が RA の前駆体であるレチノールの結合タンパク質

応促進が脳のどの部位の活動と関係しているのかを解析してRbp が霊長類の大脳皮質連合野に特異的に発現することを示いる。

したことにより，霊長類大脳皮質の特に興奮性細胞の機能や今一つは，当研究室の木津川等で開発したホイール走行シ

維持に RA が重要な役割を果たしている可能性が示された。

ステムである。これは，ホイール上の足場の形を変化させて回転したときマウスがその形に応じて走行できる様になるのに必要な脳内に於ける神経回路を調べるものであり，手続き
記憶の脳内経路を細胞レベルで明らかにすることを目指して
いるが，線状体の介在神経のサブクラスによって，パターン
変化時の c-Fos 発現が異なることを見出している。この知見も従来の電気生理学やイメージングでは，知られていないものであり，行動解析と結び付けた遺伝子発現の手法が極めて有効であることを示している。

図２. Rbp の大脳皮質興奮性細胞での発現（文献５）

私達は，大脳皮質の領域特異的な顕著な発現パターンを示

参考文献
1. Onishi, A., Koike, S., Ida, M., Imai, H., Shichida, Y., Takenaka, O.,
Hanazawa, A., Komatsu, H., Mikamai, A., Goto, S., Suryobroto, B.,
Kitahara, K., and Yamamori, T. (1999). Dichromatism in macaquemonkeys. Nature 402 , 139-140.
2. Tochitani, S., Liang, F., Watakabe, A., Hashikawa, T., andYamamori, T. (2001). occ1 is preferentially expressed in the
primary visual cortex in an activity-dependent manner: a patternof gene expression related to the cytoarchitectonic area in adultmacaue neocortex. Eur. J. Neurosci. 13 , 297-307.
3. Watakabe, A., Fujita, H., Hayashi, M., and Yamamori, T. (2001).
GDF7, a BMP/TGF beta family member, is enriched in the primary
motor area of monkey neocortex. J. Neurochem. 76 , 1455-1464.
4. 山森哲雄 (2004) 活動依存的遺伝子発現を指標とした学習行動のメカ
ニズムの解明 蛋白質核酸酵素 増刊号（大森，渋木，野田，山森編）
４９巻 ３号 433-443.
5. Komatsu, Y., Watakabe, Y., Hashikawa, T., Tochitani, S., andYamamori, T. (2005). Retinol-binding protein gene is highly
expressed in higher-order association areas of the primate
neocortex. Cerebral Cortex 15 , 96-108.

す遺伝子は，約３万遺伝子の内でも，おそらく３０個よりかなり少ない（0.1％以下）と推測しているが，現在，RLCS
法により２０個程の遺伝子を分離しており，この内に幾つかの発現パターンは大変似ているので，このような遺伝子の機能的解析を行い，哺乳類の大脳皮質の形成と進化の様式を明らかにしたいと考えている。

学習行動下での遺伝子発現
大脳皮質の機能解析の為に，電気生理的方法やイメージン
グ等種々の方法が考案されているが，各々に時間分解能，空間分解能の長所と短所がある。当研究室では，c-Fos 等の遺伝子発現を指標に，特に細胞レベルでの脳神経回路の結合様式の変化を研究している。用いている学習システムは２つである。一つは，京都大学文学部の櫻井芳雄教授との共同研究として行っている視聴覚弁別学習課題である。高音と低音，
左右の光源の何れか一つを学習の刺激条件として，他を対照
STAFF

技術課技術職員

大澤

園子

佐々木哲也
廣川 純也
高司 雅史

博士研究員

小松 勇介
BOSCH, Miquel

技術支援員

三木
石川

和彦
隆子

総合研究大学院大学院生

山森
教

哲雄
授

渡我部昭哉
助

手

小峰由里子
助

手

木津川尚史
助 手
（休職中）

司

暁輝
研究員

高畑
中村

亨
徹

事務支援員

今井亜紀子

基礎生物学研究所 要覧 2005

31

研究活動

神経生物学領域

行動生物学研究部門( 客員部門 )動様式の単純な昆虫でのフェロモン研究とは異なり，ほ乳類
では未だ傍証的なものにすぎず，
栄養条件，光条件，
温度条件，
内分泌条件といった諸種の要因がフェロモン効果の生物学的検定を難しくしている。
そこで，生理機能に影響を及ぼすフェロモン解析系の確立が急務である。当研究部門では，げっ歯

ほ乳類において，種々の社会行動の多くは性依存的であ類（マウス・ラット）をモデル動物に，性差・生育環境・内る。性染色体を起点として，常染色体の機能制御も通分泌環境に規定される行動変化に関連した遺伝子の同定，発じて，性の違いが形作られている。私たちは，行動の雌雄特現制御機構，フェロモンに対する応答性について解析を行っ異性を生み出すための基盤となる脳について，ゲノムワイドている。

な DNA メチル化解析を行っている。また，行動学的，内分

図 １. 脳 に お け る泌学的手法を組み合わせ，フェロモンのゲノム上の作用点と，様々な分子の発現パターン

その生理的効果を生み出す背景にアプローチする。

脳の領域や細胞の形態・機能にしたが っ た DNA メ チ
ル化パターンが形脳の DNA メチル化パターン

成され，遺伝子発

私たちは，ジーンサイレンシングの中心的メカニズムの一現を規定していると考えられる。

つである DNA メチル化を指標として，染色体上の性差を調べている。このようなエピジェネティックな修飾は，一旦分化すると固定化され，ゲノム上に体内外の環境に関わる重要な情報を記憶させるシステムとして働いている。社会行動を考えたとき，仮に遺伝的バックグラウンドが同一な個体同士でも，生育環境が違えば行動パターンは互いに異なることから，脳において通常は発現を抑制されている遺伝子群が関係している可能性もあり，この場合，ゲノム DNA 上にその仕組みを考えなければならない。実際，私たちは最近，性ステ
ロイドホルモンの受容体遺伝子の DNA メチル化状況に性差が存在することを見つけている。脳の性差と関連したゲノム領域の網羅的同定も目標としている。

フェロモンと行動
一方で私たちは，ほ乳類プライマーフェロモン分子の単離
精製・構造決定を行っている。最近では覚醒・緊張状態を高める警報フェロモンや，逆に緊張を解きリラックスさせる安寧フェロモンなどの存在を示唆する報告もあり，応用的価値に対する期待が高まっている。しかしながら，神経機構や行

参考文献
1. Imamura, T., Kerjean, A., Heams, T., kupiec, J.-J., Thenevin, C., andPaldi, A. (2005). Dynanic CpG and non-CpG methylation of thePeg1/Mest in the mouse oocyte and preimplantation embryo. J.
Biol. Chem. 280 , 20171-20175.
2. Imamura, T., Miyauchi-Senda, N., Tanaka, S., and Shiota, K. (2004).
Identification of genetic and epigenetic similarities of SPHK1/
Sphk1 in mammals. J. Vet. Med. Sci. 66 , 1387-93.
3. Imamura, T., Yamamoto, S., Ohgane, J., Hattori, N., Tanaka, S., andShiota, K. (2004). Non-coding RNA directed DNA demethylation of
Sphk1 CpG island. Biochem. Biophys. Res. Comm. 322 , 593-600.
4. Imamura, T., Neildez, T., Thenevin, C., and Paldi, A. (2004).
Essential role for poly (ADP-ribosyl) ation in mouse preimplantation
development. BMC Mol. Biol. 5 , 4.
5. Kiyokawa, Y., Kikusui, T., Takeuchi, Y., and Mori, Y. (2004).
Testosterone modification on alarm pheromone production andsecretion. Hormones & Behavior 45 , 122-127.
6. Moriyama, R., Tsukamura, H., Kinoshita, M., Okazaki, H., Kato, Y.,
and Maeda, K.-I. (2004). In vitro increase in intracellular calcium
concentrations induced by low or high extracellular glucose levels
in ependymocytes and serotonergic neurons of the rat lower
brainstem. Endocrinology 145 , 2507-2515.
7. Imamura, T., Ohgane, J., Ito, S., Ogawa, T., Hattori, N., Tanaka, S.,
Shiota, K. (2001). CpG island of rat sphingosine kinase-1 gene:
Tissue dependent DNA methylation status and multiple alternativeﬁrst exons. Genomics 76 , 117-125.

STAFF
特別共同利用研究員

竹内
佐藤

森

裕司

教 授
（東京大学大学院 農学生命科学研究科）

32

基礎生物学研究所 要覧 2005

束村

博子

助教授
（名古屋大学大学院 生命農学研究科）

今村
助

拓也
手

基貴
弘明

神経生物学領域

研究活動

www.nibb.ac.jp/neurophys

神経生理学研究室

ネットワークを複雑に張り巡らしているニューロンの電気化学的な活動と，この活動を支えているグリア細胞

ネットワークの働きが，脳機能発現の基盤となっている。当研究室では，こうしたニューロンとグリア細胞の相互作用に着目して脳の機能に関する研究を進めている。
構について解析を進めていく予定である。

脳のナトリウムセンサー

ペリニューロナルネットの構造と機能

Ｎａｘチャンネルは電位依存性ナトリウムチャンネルと構

コンドロイチン硫酸プロテオグリカン（ＣＳＰＧ）は軟骨

造的に相同性のある分子であるが，電気的不活性なグリア細の主成分の一つであるが，脳においても発生期から成熟した胞に主として発現していることから永らく機能不明のチャン

脳に至るまで様々なタイプのＣＳＰＧが発現している。我々

ネル分子であった。当研究室ではＮａｘ遺伝子欠損マウスをはモノクロナル抗体を作成して脳のＣＳＰＧを探索したと開発し，解析を進めたところ，①Ｎａｘ遺伝子が脳のナトリ

ころ，特定のＣＳＰＧが一部の神経細胞の周囲を取り巻くグ

ウム受容部位であるとされる脳室周囲器官に特異的に発現しリア細胞の細胞内外に発現していることを発見した（図３）。

ていること（図１），②Ｎａｘ遺伝子欠損マウスは過剰に塩

この構造はペリニューロナルネットと呼ばれており，脳の可分を摂取すること（図２），③Ｎａｘ遺伝子欠損マウス由来

塑性が失われる時期（臨界期）から発現してくる構造体であの細胞は，細胞外ナトリウム濃度の上昇を検出するセンサー

る。一般的にＣＳＰＧは神経突起の伸長を阻害することから，機能が欠失していることを発見した。すなわち，Ｎａｘは体脳内の特定の神経回路網を固定化する役割を担っているもの

液中で上昇したナトリウム濃度を脳において検出しているセと考えられる。この固定化される特定の神経回路の役割や，ンサーチャンネル分子であると判明したのである。細胞外ナ

どのようなアルゴリズムで特定の神経細胞が選択されるかな

トリウム濃度依存性のナトリウムチャンネルの発見は，これ

ど，今後の神経科学のテーマとして興味深いところである。

が世界で初めての例となった。

図 ３. 大 脳 皮 質 で 観察されたペリニュー
ロナルネット
特定のグリア細胞の図１. 脳におけるＮａｘの発現部位
Ｎａｘは脳室周囲器官と呼ばれエンドフィートに発現している特殊なＣ

る特殊な脳器官に発現する。脳室周囲器官には血液脳関門が欠

ＳＰＧが一部の神経細胞を取り巻いている（ 緑 色 ）。 大 半 の失しているため，血液中のナト
リウム濃度を直接検出することができる。青色に見える部分がＮａｘの発現している部位で，脳室周囲器官の中でも脳弓下器官と呼ばれる。

Ｎａｘ遺伝子欠損マウスの脳室周囲器官の神経活動は，野生型マウスと比較すると，非常に活発になっていた。すなわち，グリア細胞においてＮａｘが検出した細胞外ナトリウム濃度の上昇は，何らかの未知の分子機構によって神経細胞の活動に変換されていると考えられる。このようなナトリウムイオンを介したグリア細胞による神経細胞の制御機構はこれまで例がなく，今後はこの未知のニューロン−グリア連関機
図２. Ｎａｘ遺伝子欠損マウスの行動解析
マウスに２つの飲水瓶を提示し，その嗜好性を定量的に測定する。水と食塩水の二つの飲水瓶を使用して塩への嗜好性を解析した結果，Ｎａｘナトリウムチャンネルは，食塩摂取という動物の行動を制御する分子であることが判明した。

神経細胞はペリニューロナルネットフリーの状態にある。粒状に見えるのは，シナプス部位の発現が抜けているためである。
参考文献
1. Watanabe, E., Fujita, S.C., Murakami, F., Hayashi, M., andMatsumura, M. (1989). Neurosci. 29 , 645-657.
2. Watanabe, E., Fujikawa, A., Matsunaga, H., Yasoshima, Y., Sako, N.,
Yamamoto, T., Saegusa, C., and Noda, M. (2000). J Neurosci. 12 ,7743-7751.
3. Hiyama, T.Y., Watanabe, E., Ono, K., Inenaga, K., Tamkun, M.M.,
Yoshida, S., and Noda, M. (2002). Nature Neurosci. 5 , 511-512.
4. 渡辺英治，野田昌晴 (2003) ナトリウムチャンネルの構造と機能 . 神経研究の進歩 , 47, 159-168.

STAFF

技術支援員

竹内

渡辺

英治

助教授

山田

和美

美鈴

研究員

基礎生物学研究所 要覧 2005

33

研究活動

神経生物学領域

神経生化学研究室

生

物が活動する中で，神経細胞が伝達する情報の役割とマウスを作製した。本マウスを用いて NMDAR の異常活性

そのしくみを明らかにするため，神経伝達物質と受容化に関与する分子群の探索をおこない，新しい治療標的分子体に着目し，神経の情報伝達を変化させた遺伝子操作マウスの候補を見出すことを目指している。

を用いて，細胞・組織・個体に現れる変化を観察する。特に(3) 膜タンパク質複合体の機能解析

ドーパミンの情報伝達の役割を受容体の遺伝子操作マウスを用いて解明することを中心課題としている。さらに機能解析のための新しい遺伝子操作マウス作成法としてコンディショ
ナル遺伝子発現法によりマウスを開発すること，また受容体の機構を明らかにするため受容体が形成する複合体全体を解析対象とすることにより研究を進めている。

図 2. コンディショナル変異導入マウ
ス脳における組換え細胞の検出
海馬領域における Cre-loxP 組換えの行われた細胞が，マーカー分子 EGFPの発現で検出される。神経細胞は赤色蛍光試薬で染色されている。

肢帯型筋ジストロフィーの一群であるサルコグリカノパ(1) ドーパミン情報伝達の研究

チー (SGP) は，筋線維膜上に存在するサルコグリカン (SG)

ドーパミンによる情報伝達は，ペプチドホルモンの分泌調複合体のサブユニット ( α -, β -, γ - and δ -SG) が責任分

節・運動の調節・摂食行動の調節・シナプス伝達および神経子である。SG はデュシェンヌ型筋ジストロフィーの原因分発達などに関与し，パーキンソン病などの神経疾患，統合失子ジストロフィン (DYS) と DYS 複合体を形成する。我々は調症などの精神疾患の病因と治療に深く関わる。ドーパミン

SG 欠損マウスを作成し，SG サブユニットのいずれか一つ受容体は遺伝子の構造・薬理学的性質・情報伝達様式によりが欠損しても，DYS 複合体全体の機能が異常となり筋ジス

D1 様受容体 (D1, D5) および D2 様受容体 (D2, D3, D4) にトロフィーを示すことを報告した ( 文献 2, 4, 5)。このこと大別される ( 図 1 参照 )。D1 様受容体と D2 様受容体は細は，DYS 複合体全体を対象として機能を考えるべきことを

胞内情報伝達において正反対の性質をもつが，協働的に作用示している。この知見を応用し，神経伝達物質受容体が形成し機能が発揮される。D1 受容体 (D1R) と D2 受容体 (D2R)する複合体を対象として機能解析を行なう。

はそれぞれの受容体のグループの主要分子であり，D1R とD2R の両方を欠損する D1R/D2R 二重欠損マウスを作成す
ると，生後 8 日目頃より摂餌がなく，成熟前に致死となることが見出された。この表現型は
D1R または D2R 単独の欠損マウ
スではみられない。このことから摂食行動の開始には D1R および
D2R の両方のシグナルが必要と考えられる。現在，特定条件下でドーパミン情報伝達を制御するコ
ンディショナル遺伝子発現マウスの作成を進めており，この摂食異常の表現型に着目して摂食行動を調節するドーパミン情報伝達の役
割を明らかにする。

図 1. ドーパミン作働性シ
ナプスの模式図(2) 新しいコンディショナル変異導入法の開発

参考文献
1. Iwasato, T., Erzurumlu, R. S., Huerta, P. T., Chen, D. F., Sasaoka, T., Ulupinar, E., and Tonegawa, S. (1997). NMDA receptor-dependent reﬁnement ofsomatotopic maps. Neuron 19 , 1201-1210.
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3. Wang, Y., Xu, R., Sasaoka, T., Tonegawa, S., Kung, M.-P., and Sankoorikal,
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Kaneko, K., Yoshida, M., and Ozawa, E. (2003). Pathological analysis ofmuscle hypertrophy and degeneration in muscular dystrophy in gammasarcoglycan-deﬁcient mice. Neuromuscular Disorders 13, 193-206.
6. Mizuno, Y., Guyon, J. R., Watkins, S. C., Mizushima, K., Sasaoka, T.,
Imamura, M., Kunkel, L. M., Okamoto, K. (2004). Beta-Synemin localizes toregions of high stress in human skeletal myoﬁbers. Muscle and Nerve 30 ,337-346.
7. Ozawa, E., Mizuno, Y., Hagiwara, Y., Sasaoka, T., and Yoshida, M. (2005).
Molecular and cell biology of the sarcoglycan complex. Muscle and Nerve
in press.

マウス個体を用いた遺伝子機能解析を詳細に行うため，独自の方法でマウスの特定組織・特定時期において標的遺伝子

STAFFにアミノ酸置換による機能変換を導入する「コンディショナ
ル変異導入法」を開発している。NMDA 型グルタミン酸受容体 (NMDAR) は興奮性シナプス伝達を担い，神経細胞の発達・分化，神経伝達の可塑性，神経細胞障害に重要な役割をもつ。これまでに本変異導入法により NMDAR を標的遺伝子としてアミノ酸置換を導入し，NMDAR 異常活性化を示す

34

基礎生物学研究所 要覧 2005

笹岡

俊邦

助教授

研究活動

www.nibb.ac.jp

基礎生物学研究所 要覧 2005

35

研究活動

進化多様性生物学領域

www.nibb.ac.jp/gene1

分子遺伝学研究部門

ゲ

ノム構造は必ずしも安定ではなく，時にダイナミックに変化して種々の生体機能の発現に影響を与える。ゲ

ノムにダイナミズムを賦与し，種々の DNA 再編成を起こして遺伝子の発現様式を変える配列としてトランスポゾンが注目されている。また，DNA のメチル化やクロマチン構造の変化によるエピジェネティックな発現制御もゲノムにダイナ
ミズムを賦与する要因である。当研究室では，主に「アサガオ」と「イネ」を材料として，(1) 目に見える変異形質からゲノム配列の変化を解明する Genetics ，(2) エピジェネティッ
クな発現制御を解明する

Epigenetics ，(3) 相同組換えやトランスポゾンを用いて遺伝子を改変して変異形質を探る
Reverse Genetics ，(4)解析の 4 方向から

Genomics

による網羅的

ゲノムダイナミズムと生体機能の解明をめざしている。これらゲノム動態の解明は，進化や多様性にも重要な知見を提供するであろう。

アサガオの易変性変異とトランスポゾン

易変性「雀斑」変異 (F)，易変性「吹掛絞」変異 (G)，易変性「紫」
変異 (E)，少なくとも (B,C,H) の変異にも Tpn1 類縁因子が関与している。矢印は青色スポット。

アサガオ近縁種の易変性変異

我々は平賀源内の「物類品隲」(1763) に記載された「時雨メキシコが原産で，18 世紀頃欧米で園芸化されたマルバ

絞 ( 雀斑 ; ﬂecked )」や 19 世紀初頭の文化文政期に出現した「吹アサガオにも「条斑絞 (ﬂaked )」と呼ばれる絞り花を咲かせ

掛絞 (speckled )」，紫地に青色の絞り花を咲かせる易変性「紫る易変性変異が知られている。この易変性変異は ,Ac/Ds 系(purple )」変異など種々の花色に係る易変性変異の同定を行っのトランスポゾン Tip100 が色素生合成系遺伝子に挿入したた ( 図 1A-H)。その結果 , 江戸時代に花卉園芸化されて多種

自然突然変異であった。さらに , マルバアサガオの花色に関多様な変異が分離されたアサガオの自然突然変異の大部分は ,わる安定な自然突然変異の中にも新たな Ac/Ds 系 トランス

我々がアサガオから最初に単離した En/Spm 系の Tpn1 と名

ポゾンの挿入変異変異系統もあることが判明した。これらの付けたトランスポゾンとその類縁因子の挿入変異であること

結果は , アサガオやマルバアサガオの園芸化や育種の過程にが明らかになった。Tpn1 はトランスポゾンがコードしている

自然突然変異原としてのトランスポゾンが重要な役割を果た転移に必要な転移酵素遺伝子が欠損している非自律性因子で ,してきたことを示唆している。また，20 世紀中葉に米国で同じ細胞内に共存する自律性因子が作り出す転移酵素が作用園芸化された鮮やかな青色の花を咲かせるソライロアサガオ

して初めて転移脱離できる。多くの自然突然変異も Tpn1 類の白色花自然突然変異体もトランスポゾン挿入変異体であっ縁の非自律性トランスポゾンの挿入変異であり , また易変性のた。淡青色地に青色の小さなスポットの花を咲かせる自然突

変異形質を示さずに安定な変異であると考えられている自然

然変異は，色素生合成に係る転写制御遺伝子内にタンデムな突然変異の中にも , エピジェネティックな遺伝子発現の抑制な重複が起こった変異で，体細胞相同組換えが重複配列間で起どによって挿入された Tpn1 類縁の非自律性トランスポゾン

きて復帰変異が生ずると思われる ( 図 1-I )。

が転移脱離できなくなって一見安定な変異形質を示すものや ,挿入トランスポゾンの脱離や DNA 再編成に付随する変異など

36

図 1. 野生型の青花アサガオ (A) と花色と模様に関する自然突然変異(B)-(H)，易変性ソライロアサガオ (I)イネの易変性変異

種々の安定化機構が関与したと思われるものも見出せた。ま

ゲノム配列の解明が行なわれた単子葉植物のイネは，全世た，エピジェネティックな遺伝子発現制御が関与する花模様

界の人口の過半数の主食であり，また穀類のモデル植物でもの形成機構や花で発現する遺伝子の網羅的解析も行っている。

ある。しかしながら，トウモロコシの場合とは異なり，イネ

基礎生物学研究所 要覧 2005

の易変性変異に関する解析はほとんどない。そこで，淡黄

内在性遺伝子をあらかじめデザインした配列に正確に改変

緑色地の葉に濃緑色のセクターが入る易変性 virescent 変異する遺伝子ターゲティング法は未知遺伝子の機能解明のため( 図 2-A ) をマップベースクローニングにより，Ac/Ds 系のの必要不可欠な

nDart と名付けた新たなトランスポゾンの挿入変異であるこ

従来，高等植物においては導入遺伝子の非相同組換えによるとを明らかにした。現在，このトランスポゾンの転移に係るランダムなゲノムへの挿入に比べて相同組換えは起こりにく

エピジェネティックな転移制御の機構解明や nDart を利用しいため，組換えや修復の過程に関わる遺伝子の機能を改変した新たなイネのトランスポゾンタギング系の開発を行っていて，相同組換えと非相同組換えの起こる相対的頻度を改善し，る。

ターゲットされた形質転換体を得ようとする研究に多くの関Reverse Geneticsの手法と考えられる。

心が集まっている。しかしながら，ゲノム配列の解読後の機相同組換えを利用したイネゲノムの改変

能ゲノム学的展開を視野に入れ，相同組換えのための遺伝子

イネのゲノム配列が明らかになるに従い，かなりのイネの導入に伴って再生能や稔性の低下など種々の遺伝形質に影響遺伝子のホモログがシロイヌナズナには見出されないこともを与えることは好ましくないと考え，ゲノム解析が進行して明らかになってきた。それ故，相同組換えによりゲノム上のいたイネ品種日本晴を用いて稀に生じる正しくターゲッ

トされた体細胞相同組換体を多数の形質転換体中より探すことにした。そのため，我々は導入ベクターや選抜方法を工夫し，形質転換効率を高めて稀に起きる体細胞相同組換え体を効率的に選抜するイネの遺伝子ターゲティング法を開発し，食味に関わる Waxy 遺伝子をモデルとした遺伝子ターゲティ
ングに成功した ( 図 2-B,C )。今後，さらにこの手法を用いてエピジェネティックス関連遺伝子などイネの重要な生体機能に係る遺伝子を改変して，ゲノムの動態の解明に迫りたいと考えている。

図 2. イネの易変性 virescent 変異 (A) と相同組換えにより Waxy
遺伝子が改変されたトランスジェニックイネの葯 (B) と胚乳 (C)1 対の Waxy 遺伝子の片方がターゲットされたイネの葯中に 1:1 で含まれるウルチ性とモチ性の花粉と Waxy 遺伝形質の次世代の胚乳

参考文献
1. Inagaki, Y., Hisatomi, Y., Suzuki, T., Kasahara, K., and Iida, S. (1994).
Isolation of a Suppressor-mutator/Enhancer -like transposable
element, Tpn1 , from Japanese morning glory bearing variegatedﬂowers. Plant Cell 6 , 375-383.
2. Iida, S., Hoshino, A., Johzuka-Hisatomi, Y., and Inagaki, Y. (1999).
Floricultural traits and transposable elements in the Japaneseand common morning glories. Annals New York Acad. Sci. 870 ,
265-274.
3. Fukada-Tanaka, S., Inagaki, Y., Yamaguchi, T., Saito, N., and Iida, S.
(2000). Colour-enhancing protein in blue petals. Nature 407 , 581.
4. Terada, R., Urawa, H., Inagaki, Y., Tsugane, K., and Iida, S. (2002).
Eﬃcient gene targeting by homologous recombination in rice. Nature
Biotech. 20 , 1030-1034.
5. Iida, S., and Terada, R. (2004). A tale of two integrations, transgene
and T-DNA: gene targeting by homologous recombination in rice.
Curr.Opin. Biotech. 15 , 132-138.
6. Park, K.I., Choi, J.D., Hoshino, A., Morita, Y., and Iida, S. (2004). An
intragenic tandem duplication in a transcription regulatory gene foranthocyanin biosynthesis confers pale-colored flowers and seeds
with ﬁne spots in Ipomoea tricolor. Plant J. 38 , 840-849.

での分離。ヨード染色によりウルチ性は濃く，モチ性は薄く染まる。

STAFF

技術課技術職員

特別協力研究員

田中
山口

香村
大西

幸子
勝司

博士研究員

定塚
森藤
殷
姜
飯田
教

滋
授

寺田
助

理枝
手

星野
助

敦
手

栂根
助

一夫
手

朴

慶一
研究員

恵世
暁
彰
恭好

技術支援員

敏郎
誠

森田 裕将
小野 明美
浅尾 久世
総合研究大学院大学院生 松 本 美 和 子
島谷 善平
島本 三樹
小野田志歩
松田 知里
特別共同利用研究員

事務支援員

高木
山内
奥村

三城

恭子
卓樹
悠紀

和子

基礎生物学研究所 要覧 2005

37

研究活動

進化多様性生物学領域

www.nibb.ac.jp/gene2

ゲノム動態研究部門
正常に進行しなくなった時，その回避あるいは突破するために起こる生物反応の一部であろうと考えた。もしそうであれ
ば，生物に普遍的な反応である可能性が高いと考え，この関係が真核生物でも成り立つかどうかを調べた。

ゲ

複製阻害による遺伝子増幅うむげ ) に変化する面を合わせ持つ。それはメガ塩基複製を阻害する部位は，バクテリアばかりでなく真核生物

レベルの大きな変化から，「変異」と呼ばれる 1 塩基レベル( 酵母からヒトまで ) のゲノムにも存在する。場所はリボゾーの小さな変化まで様々だ。当研究室ではこのようにダイナ

ム RNA 遺伝子 (rDNA と呼ぶ ) にある。真核生物の rDNA は，ミックに変化するゲノムに焦点を当て，そのメカニズムと生典型的な「繰り返し ( リピート ) 遺伝子」として知られてい物的な意味を明らかにしようとしている。特にゲノム変化のる。例えば出芽酵母では約 200 コピーの rDNA が 12 番染原因となる「複製・組み換え・変異生成」などの分子レベル

色体の一個所に集中している。このようなリピート遺伝子の過程と，「遺伝子増幅・遺伝子進化」などの生物学的に重は，高等動植物ゲノムに広く存在するリピート配列と同様不要な過程の間に存在するであろうダイナミックな関係を突き

安定で，そのコピー数が常時変動している。また，何らかの止めたい。

理由でコピー数が激減しても自律的なコピー数の回復能力をノムは非常に安定に振る舞う反面，融通無碍 ( ゆうず有する。我々は複製阻害部位 (RFB と呼ぶ ) における複製阻

複製阻害による組み換えの活性化

害が欠損した変異株を分離し，その原因遺伝子 (FOB1 ) を同定した。この遺伝子の産物 Fob1 タンパクは RFB に結合し，複製の阻害によって，組み換えが活性化されることを大腸

複製を阻害する。この変異株では rDNA 領域における組み換菌で見出した。大腸菌ゲノムには複製を阻害する部位 (Ter

えばかりでなく，通常起こるはずの rDNA コピー数の増減と呼ぶ ) が知られており，その阻害部位近傍の組み換え頻度が全く起こっていなかった。この現象は，基本的に大腸菌のが著しく上昇したからだ。このようにゲノム上に見出される複製阻害による組み換えの活性化モデルでうまく説明できる

高い組み換え領域を「組み換えのホットスポット」と呼んで( 詳しくは http://www.nibb.ac.jp/gene2/)。この発見が突破いる。つまり複製阻害点はホットスポットになるが，複製阻口となり，rDNA をモデルとして，組織された遺伝子増幅や害が起こらなくなった変異株では，活性化した組み換えは消その安定化の機構について当研究室で詳細な解析が進んでい失し，他の領域と区別できなくなった。この現象は，複製がる。また，大腸菌の Ter による複製阻害においても遺伝子増幅が起こることも見出した ( 図 1 参照 )。

図 1. 大腸菌の複製阻害による DNA 増幅
複製阻害によって組み換えが活性化される領域 (Hot) を人為的に 2 コピーにしてやると菌の一部で爆発的な増幅が起こる( 右 )。左は 1 コピーのコントロール。蛍光標識した HotDNA を用いて FISH 法により観察した。

38

基礎生物学研究所 要覧 2005

遺伝子増幅と遺伝子進化

かりに，魅力に富んだ未知領域，「遺伝子増幅から遺伝子進「生物の進化」はもちろん生物学の大問題であるが，それ化へ」の具体的過程の実像に迫りたい。

には「遺伝子の進化」が起こる必要があろう。各生物種のゲ
ノム配列決定により，多量で詳細な遺伝子構造間の比較がなされているものの，そこから遺伝子進化の遷移状態や機構が参考文献
1. Kodama, K., Kobayashi, T., Niki, H., Hiraga, S., Oshima, T., Mori,
H., and Horiuchi, T. (2002). Ampliﬁcation of Hot DNA segments inEscherichia coli . Mol. Microbiol. 45 , 1575-88.
2. Johzuka, K., and Horiuchi, T. (2002). Replication fork blockprotein, Fob1, acts as an rDNA region speciﬁc recombinator in S.
cerevisiae . Genes Cells 7 , 99-113.
3. Takeuchi, Y., Horiuchi, T., and Kobayashi, T. (2003). Transcriptiondependent recombination and the role of fork collision in yeast
rDNA. Genes Dev. 17 , 1497-14506.
4. Kobayashi, T., Horiuchi, T., Tongaonlar, T., Vu, L., and Nomura,
M. (2004). SIR2 regulates recombination between diﬀerent rDNA
repeats, but not recombination within individual rDNA genes inyeast. Cell 77 , 441-453.
5. Watanabe, T., and Horiuchi, T. (2005). A novel gene ampliﬁcation
system in yeast based on double rolling-circle replication. EMBO J.
24 , 190-198.
6. 小林武彦，竹内 靖，定塚勝樹，堀内 嵩 (2001).「DNA 複製フォークの進行阻害と遺伝子増幅」蛋白質核酸酵素 増刊号『DNA 修復ネット
ワークとその破綻の分子病態』46 , 1004-1012.

簡単にはわかりそうにない。一般には，遺伝子進化 ( 一つの遺伝子から異なる機能を持つ遺伝子への変化 ) には，まず遺伝子コピーの増加が先行するという。次にそれらへの多数の変異が導入された後，選択圧が掛かり，それら遺伝子集団の中から新しい機能を獲得した遺伝子が選ばれるのが一つの考え方であろう。その視点から rDNA の増幅を見ると，その速度が 1 コピー / 世代で極めて遅く，環境の急激な変化 ( 例えば農薬散布 ) には，より素早い増幅が要求されよう。そこで，出芽酵母を用いて，出来るだけ早い増幅速度を有する新たなシステムを考案し試みたところ，一世代で 100 コピー以上増幅する系を開発することが出来た ( 図 2 参照 )。この解析から，ゲノム構造上の簡単な条件さえ満たせば，爆発的な遺伝子増幅が起こり得ることが強く示唆された。この系を足掛

図 2. 新しい遺伝子増幅システム
2 本鎖 DNA 切断によって誘導された一対の複製 (BIR) がダブルロー
リングサークル (DRCR) 型複製を形成する遺伝子増幅系。一番上
は 6 番染色体右端に構築した増幅カセット構造 (-leu2d -YF4-HOURA3 -HO-YF2-leu2d -) を 示 す。HO エ ン ド ヌ ク レ ア ー ゼ に よ り誘導された 2 本鎖 DNA 切断 (DSB：2 つの矢印で示す ) が，BIRを引き起こし，それが DRCR を開始させる。増幅選択マーカー，
lue2d は増幅したクローンを選択するために用いた。DRCR は長く伸びた両腕にある lue2d 同士間の組換えにより終了すると思われる。
ARS：複製開始部位。CEN：セントロメア

STAFF

堀内
教

嵩
授

小林

武彦

助教授

定塚
助

勝樹
手

渡邊

孝明

技術課技術職員

総合研究大学院大学院生

事務支援員

諸岡

板津

三上由利子

直樹

昌子

博士研究員

特別共同利用研究員

児玉 顕一
崔
泰林
AUSTEN, Ganley
大住 克史
芹澤 尚美

氏家

義史

技術支援員

井川

絵美

研究員

基礎生物学研究所 要覧 2005

39

研究活動

進化多様性生物学領域

www.nibb.ac.jp/evodevo

生物進化研究部門

細胞から組織への進化
植物細胞は動物細胞と異なり細胞壁で囲まれており動けず，形態形成運動の代わりに細胞分裂･伸長方向制御によっ形てその後の組織形態が決定されるため，植物の発生進化にの多様性は生物の大きな特徴である。多様な形態は細胞形態制御機構の進化が大きな役割を果たしたと考えられ個々の生物に固有の発生プログラムの違いによって生る。植物の細胞分裂・伸長方向制御は表層微小管系により行じている。では，発生プログラムはどのように進化し多様化

われる。動物細胞では中心体から微小管が形成されるが，植したのだろうか。どのような遺伝子がどのように変化して発物表層微小管がどのようにできるかはわかっていなかった。

生プロセスが進化したか，即ち発生進化の分子機構を解明す

我々は表層微小管が既存の表層微小管から枝分かれすることることが本研究部門のメインテーマである。

によってできることを発見した。では，この植物特有の微小植物細胞の起源
植物細胞は原始真核細胞にラン藻が共生することによって進化した。原始真核細胞はどのような分子機構を進化させる
ことによってラン藻を自由に制御できるようになったのだろうか。葉緑体運動を制御する因子の解析を通して共生進化の分子機構にアプローチしている。

単細胞から多細胞への進化
単細胞生物から多細胞生物へと進化する最初のステップは一つの細胞から二つの異なった細胞を作り出すこと，すなわ
ち不等分裂である。コケ植物セン類のヒメツリガネゴケから単離したプロトプラストの最初の細胞分裂が幹細胞と非幹細胞への不等分裂であることに着目し，この不等分裂を制御す

図２. タバコ培養細胞抽出液から作らせた微小管の分枝（上）と，微小管の分枝におけるγ−チューブリンの役割のモデル（下）る遺伝子群の単離，解析を行っている。EST 解析によりカ管形成機構はどのように進化したのだろうか。表層微小管のタログ化した約 1 万 5 千遺伝子の全長 cDNA を順次プロト

分岐点にどのようなタンパク質が局在しているかを調べるこ

プラストで過剰発現し，不等分裂に異常を引き起こす遺伝子とによって動物細胞と異なった微小管形成機構がどのようにの探索を行い，これまでに約 60 個の不等分裂関連遺伝子の進化したのかを明らかにすることを目指している。

単離に成功し，機能解析をすすめている。

分裂組織の形成･維持機構の進化
茎頂分裂組織から無限に茎葉が形成される発生様式は植物の大きな特徴であるが，その分子機構はよくわかっていな
い。我々は茎頂分裂組織の観察が容易なヒメツリガネゴケで遺伝子トラップ系を作出し，約 2 万ラインをスクリーニン
グし茎頂分裂組織特異的発現を示す遺伝子の解析をすすめている。また，茎頂分裂組織は陸上植物の中で多様性に富んでいる。そこで，被子植物の茎頂分裂組織形成維持に重要な

KNOX，ZWILLE，NAC などの転写因子，オーキシンの極性輸送およびその排出キャリアーである PIN 遺伝子のシダ
図 1. ヒメツリガネゴケプロトプラストの正常な不等分裂（左上。左下は細胞壁を染色してある）と異常を示すもの（右上，右下）

40

基礎生物学研究所 要覧 2005

やコケホモログの機能を調べることにより茎頂分裂組織の多様性の分子的実態を明らかにしようとしている。

花の進化た。約 800 程度の遺伝子だけがコケ特異的であり，これら

被子植物の生殖器官である花はホメオティック遺伝子には被子植物が進化する過程で失われてしまったものや，菌類

よって形成される。花の起源と進化を調べるためにシャジクなどから平行伝搬してきたものらしい。ヒメツリガネゴケはモ類，コケ植物，シダ植物，裸子植物における花器官形成ホ

植物の中で最も遺伝子ターゲティング効率が良いことから，

メオティック遺伝子（MADS-box 遺伝子，LEAFY 遺伝子）

分子生物学の新しいモデルとして注目されており，日米英独

ホモログの機能解析を行った。その結果，これらの遺伝子は共同で核ゲノム解析を進めている。

元来，卵，精子形成に関わっており，植物が陸上化した前後に遺伝子重複によって数が増え，増えた遺伝子が機能分化することによって花器官が進化した可能性が高いことがわかった。

種形成の分子機構
生殖的隔離は種形成の第一段階である。精子を含む花粉管が，卵を持つ胚珠に正確に誘導されることが生殖に必須であ

螺旋状に花器官をつけるモクレン類，総苞が花弁化したドり，この誘導機構の改変が生殖的隔離へとつながる。我々がクダミ，ガク片と花弁の区別が困難な Amborella やスイレン開発したシロイヌナズナ in vitro 受精系を用いて花粉管誘導類での花器官形成遺伝子系をモデル植物と比較することによ

因子の探索を行っている。植物の 70％以上は倍数体であり，り，花形態多様性の分子基盤を明らかにしようとしている。

倍数体化は植物の種形成の重要なモードとなっている。倍数体化に伴い巨大化などが生じるがその理由はわかっていない。この変化を引き起こす理由を調べるためにシロイヌナズ
ナの人工倍数体において遺伝子発現がゲノムレベルでどのように変化しているかを調べている。

図３. ヒメツリガネゴケ PpLEAFY 遺伝子破壊体では，受精は起こる
が受精卵の第一分裂が進行しない
元来細胞分裂全般を制御していた PpLEAFY 遺伝子が進化の過程で花器官形成に特殊化したらしい。図は造卵器内の卵と精子。

世代の進化
コケ植物と被子植物は 4 億年前に分岐した。ヒメツリガ
ネゴケの完全長 cDNA ライブラリーを作成し，約 8 万のEST シーケンスを行い，シロイヌナズナゲノムと比較した。
その結果，被子植物はコケ植物と大きく形態が異なっているにも関わらずほとんど同じ遺伝子を持っていることがわかっ

参考文献
1. Maizel, A., Bush, M. A., Tanahashi, T., Perkovic, J., Kato, M.,
Hasebe, M., and Weigel, D. (2005). The floral regulator LEAFY
evolves by substitutions in the DNA binding domain. Science 308 ,
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2. Tanabe, Y., Hasebe, M., Sekimoto, H., Nishiyama, T., Kitani, M.,
Henschel, K., Munster, T., Theisen, G., Nozaki, H., and Ito, M.
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green alga and its implication for the evolution of MADS-box genes.
Proc. Natl. Acad. Sci. USA 102 , 2436-2441.
3. Tanahashi, T., Sumikawa, N., Kato, M., and Hasebe, M. (2005).
Diversification of gene function: homologs of the floral regulator
FLO/LFY control the first zygotic cell division in the moss
Physcomitrella patens. Development 132 , 1727-1736.
4. Nishiyama, T., Fujita, T., Shin-I, T., Seki, M., Nishide, H., Uchiyama,I., Kamiya, A., Carninci, P., Hayashizaki, Y., Shinozaki, K.,
Kohara, Y., and Hasebe, M. (2003). Comparative genomics ofPhyscomitrella patens gametophytic transcriptome and Arabidopsis
thaliana : Implication for land plant evolution. Proc. Natl. Acad. Sci.
USA 100 , 8007-8012.
5. Hasebe, M., Wen, C.-K., Kato, M., and Banks, J. A. (1998).
Characterization of MADS homeotic genes in the Fern Ceratopterisrichardii. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95 , 6222-6227.
6. Hasebe, M., Omori, T., Nakazawa, M., Sano, T., Kato, M., andIwatsuki, K. (1994). rbcL gene sequences provide evidence for theevolutionary lineages of leptosporangiate ferns. Proc. Natl. Acad.
Sci. USA 91 , 5730-5734.
7. 長谷部光泰 (2002) 発生と進化を結ぶヒメツリガネゴケ . 蛋白質核酸
酵素 47 , 1494-1499.

STAFF

長谷部光泰
教

授

村田
助教授

隆

藤田
助

知道
手

日渡
助

祐二
手

佐藤

良勝

研究員

技術課技術職員

総合研究大学院大学院生

住川

橋本

直美

薫

博士研究員

特別共同利用研究員

青野 直樹
宮崎さおり

森長 真一
細川健太郎

特別協力研究員

技術支援員

小原

青木栄津子
市川 幸奈
後藤みさ子
長谷川訓子

真理

特別訪問研究員

棚橋

貴子

平岩
平松
牧野
渡瀬

宏基
美佳
治子
昌洋

事務支援員

小島

洋子

基礎生物学研究所 要覧 2005

41

研究活動

進化多様性生物学領域

種形成機構研究部門( 客員部門 )的に見て極めて若い群集であり，短期間のうちにわずかな祖先種から現在見られる数百種にまで種分化し，様々な形質の多様化を遂げたと考えられている。その証拠に，
我々のグループのレトロポゾン解析などによって示されているように，ほとんどの中立的な遺伝子では，多型が存在している場合，複生

物の進化における重要な要素と考えられるものの一つ

数の対立遺伝子が異種間で共有されていることが明らかに

は，多様化の原動力としての種分化・種形成のメカニなっている。これは逆に，特定の遺伝子が種分化・種形成にズムである。その過程を理解するには，生物の新奇形質の獲伴って正の選択圧を受けていた場合，それを検出する指標と得や新たな環境への適応が，遺伝学的・発生学的にどのようして対立遺伝子の置換という現象を用いることが出来るといなプロセスで起こってきたか明らかにすることが必須であうことを意味する。

る。本研究部門では，現在，アフリカ産カワスズメ科魚類のシクリッドは，交配相手の選択や捕食などにおいて視覚に視覚をつかさどるオプシン遺伝子などを対象とし，分子的手

大きく依存していることが知られている。本部門では視物質法を用いて生物の種形成のメカニズムを明らかにしてゆく試であるオプシンに着目し，ビクトリア湖で採集された各種個みを行っている。

体において上記アプローチによる分子進化学的な解析を進めており，観察された変異が種分化・種形成に関わるどのような要因に関与してきたのか考察を進めている。

種分化・種形成のメカニズムを探る
アフリカ大陸のタンガニイカ湖，マラウイ湖，ビクトリア
湖には，それぞれ数百種の固有のカワスズメ科魚類（シクリッド）が生息しており，爆発的な適応放散によって著しい多様

図 1. 捕獲直後の Pundamilia nyererei ♂
体表の色彩パターンは雌が雄を交配相手として選ぶ際に重要と考えら
れている。

参考文献
1. Sugawara, Y., Yerai, Y., Imai, H., Turner, G. F., Koblmuller, S.,
Sturmbauer, C., Shichida, Y., and Okada, N. (2005). Parallelism ofamino acid changes at the RH1 aﬀecting spectral sensitivity among
deep-water cichlids from Lakes Tanganyika and Malawi. Proc. Natl.
Acad. Sci. USA in press.
2. Terai, Y., Takezaki, N., Mayer, W.E., Tichy, H., Takahata, N., Klein,J., and Okada, N. (2004). Plylogenetic relationships among East
African haplochromine fishes as revealed by short interspersed
elements (SINEs). J. Mol. Evol. 58 , 64-78.
3. Terai, Y., Mayer, W.E., Klein, J., Tichy, H., and Okada, N. (2002).
The eﬀect of selection on a long wavelength-sensitive (LWS) opsin
gene of Lake Victoria cichlid ﬁshes. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99 ,15501-15506.
4. Sugawara, T., Terai, Y., and Okada, N. (2002). Natural selectionof the rhodopsin gene during the adaptive radiation of East african
great lakes cichlid ﬁshes. Mol. Biol. Evol. 19 , 1807-1811.
5. Takahashi, K., Nishida, M., Yuma, M., and Okada, N. (2001).
Retroposition of the AFC family of SINEs (short interspersed
repetitive elements) before and during the adaptive radiationof cichlid fishes in Lake Malawi and related inferences about
phylogeny. J. Mol. Evol. 53 , 496-507.
6. Takahashi, K., Terai, Y., Nishida, M., and Okada, N. (2001).
Phylogenetic relationships and ancient incomplete lineage sorting
among cichlid ﬁshes in Lake Tanganyika as revealed by analysis of
the insertion of retroposons. Mol. Biol. Evol. 18 , 2057-2066.

性を獲得していることで知られている。しかし，その種分化や多様化の背景となった遺伝子の変

S TAFF

博士研究員

化はまだほとんど未解明である。本研究室では，

溝入

特にアフリカ三大湖のシクリッド群集のうち，技術支援員

ビクトリア湖産群集にスポットを当て，爆発的

三浦

種分化の背景を遺伝的に探ってゆくことを主な研究テーマとしている。
地質学的な証拠から，この湖は約 12,000 年前に一度完全に干上がったことが示唆されている。従って，この湖のシクリッド群集は，進化

42

基礎生物学研究所 要覧 2005

真治

岡田

典弘

教 授
（東京工業大学大学院 生命理工学研究科）

高橋
助

一彦
手

佐々木
研究員

剛

誓子

進化多様性生物学領域

研究活動

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。

鱗翅目昆虫 ( チョウやガ ) の翅は，幼虫期に成虫原基の形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。
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

図 1. トラキオール ( 毛細気管 ) 細胞の透過型電子顕微鏡観察像
細胞内に既に形成されているトラキオールの断面が多数見える。細胞が移動するにつれて , その後ろにトラキオールが伸びていく。

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

参考文献
1. 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.
2. Watanabe, E., Hiyama, T. Y., Kodama, R., and Noda, M. (2002).
Nax sodium channel is expressed in non-myelinating Schwann cells
and alveolar type II cells in mice. Neurosc. Letters 330 , 109-113.

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。
翅の形態形成の過程では，気管およびトラキオール ( 毛細気管 ) が何度も進入して，空気供給をおこなうとともに，翅脈の配列や斑紋パターンを形作る因子として作用しているら
しい。一部の気管の走行が，上記の細胞死の境界線と重なっていることから，この過程にも注目し，終令幼虫から蛹をへて成虫にいたる過程で，気管やトラキオールの変化を，光顕・電顕を併用して詳細に観察している。このような研究は，翅脈依存性の斑紋パターンのなりたちを研究する基礎としても重要である。
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，所内の神経生理学研究室や性差生物学研究部門などとのSTAFF共同研究を行っている。2005 年度から連携・広報企画運営
戦略室を兼任し，研究所全体の国際連携および広報関連業務に広く関わることになったので，今後は主にこの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考えてい
る。
児玉

隆治

助教授

基礎生物学研究所 要覧 2005

43

研究活動

環境生物学領域

www.nibb.ac.jp/bioenv1/index-j.html

分子環境生物学研究部門

生

体内に存在するホルモンや生体を取り巻く化学物質の作用・影響について個体レベルから分子レベルまでの総合的な研究視野から基礎研究を行っている。生物の発生・生殖・成長などの生命活動は内在性のエストロゲンやアンドロゲンといった性ホルモンに大きく依存しているが，近年棲息環境中に放出されている多くの化学物質の中にエストロゲ
ン受容体に結合してエストロゲン類似作用を示したり，アンドロゲン受容体や甲状腺ホルモン受容体に結合してホルモン作用を阻害する物質（内分泌かく乱物質，ホルモン活性物質）が見いだされ，野生動物やヒトの内分泌系をかく乱している可能性がある。

生殖器官への不可逆的な影響
出生時のマウスの生殖器系の発達はヒトの妊娠 3-4 ヶ月の胎児の生殖器系の発達段階と相同であることから，周生期のマウスは，ヒトでの胎児曝露のモデルとなりうる。出生直後のマウスにエストロゲンやアンドロゲンを投与すると，本図１. 周生期の DES 投与によって誘起される膣の不可逆的変化
通常，卵巣を摘出すると，アポトーシスが増加するが，周生期にDES を投与されたマウスでは細胞増殖因子の mRNA 増加や，細胞壊死因子の発現の低下が誘導されるため，アポトーシスが起こ
らなくなる。さらに ER 発現も低下している。これらの現象と腫瘍化の関連が注目されている。

来のエストロゲンに対する反応性を失い，不可逆的な膣上皮の角質化・腫瘍化，子宮の形成不全・扁平上皮化・腫瘍，輸卵管腫瘍，多卵性卵胞・多核卵，不妊などが誘起される。これらの組織の中で，特に不可逆的増殖が見られる膣上皮についての研究が進んでいる。新生児期におけるエストロゲンの投与により増殖因子であるＥＧＦが高発現しその受容体が活性化する。その後細胞内でタンパク質のリン酸化カスケードが動き，最終的にエストロゲン受容体のリン酸化・活性化が起こる。そして活性化したエストロゲン受容体によりＥＧＦの転写が誘導されその受容体が活性化するというポジティブ
フィードバックループが出来上がる。これによって，エス
トロゲン非依存的な細胞増殖が制御されていると考えられる（文献１）。また不可逆的な増殖を起こしている膣に特異的に発現している遺伝子の探索も行なっている（文献２）。現在
エストロゲン受容体によってどのように細胞増殖が起こるのか，どのように角質化への分化が制御されているのか，その分子機構の解析を進めている。

図２. マウス膣におけるエストロゲン非依存的なエストロゲン受容体の活性化モデル
転写活性を有するエストロゲン受容体が成長因子の転写を高める。生成した成長因子が膜上に局在する成長因子受容体に作用すると細胞内でタンパク質リン酸化のカスケードが動き最終的にエストロゲン受容体の 122 番目，171 番目のセリン残基をリン酸化する。するとエストロゲン受容体はリガンド非依存的な転写活性を持つようになる。

44

基礎生物学研究所 要覧 2005

内分泌かく乱物質の作用機序の解明

ルモンや化学物質影響の解析も進んでいる（文献６，７）。

内分泌かく乱物質の作用機序を明らかにするためのアプ
ローチの一つとして，遺伝子発現のレベルからの解明を行っエストロゲン様化学物質の検出ている。本来のステロイドホルモン受容体は転写因子である

一般にビスフェノールＡなどのエストロゲン様物質の検出ことから，エストロゲンや内分泌かく乱物質が転写に及ぼすには酵母を用いた系，培養細胞を用いた系，動物に投与して影響を解析することにより，その機能的な共通性と特異性を

子宮肥大を観察する系などがある。実験動物に与えられる餌見出そうとしている。DNA マイクロアレイを用いて約 1 万にどれほどのエストロゲン様物質が含まれているのかを酵母の遺伝子の発現状態を解析することにより，エストロゲンやを用いた系を使って調べた（文献８）。餌に含まれている様々

内分泌かく乱物質が遺伝子発現に及ぼす影響を明らかにしてな植物由来のエストロゲン様物質により，餌はエストロゲンいる（文献 3，4）。これらの比較により，エストロゲン本来活性を持っていることが示された。この検定法は簡便であるの遺伝子発現パターンと内分泌かく乱物質による遺伝子発現ことから，様々な化学物質がエストロゲン活性を持つかどうパターンが異なっていることを明らかにしてきており，こうかを調べる非常に重要な系を提供する。

した遺伝子の機能を解明していくことにより，内分泌かく乱物質の広範な影響について明らかにしていく。

は虫類 , 両生類および魚類への影響
発生中の胚に対するエストロゲンや化学物質の影響はアフ
リカツメガエル，アメリカワニ，海産メダカのマミチョグやゼブラフィッシュで，骨形成の異常や性分化の異常として見いだされている。これらの動物では，エストロゲン受容体は胚にも存在し，エストロゲン様物質の影響を受ける可能性がある。エストロゲンおよびエストロゲン様物質の作用機構を解析するために，エストロゲン受容体，エストロゲン応答遺伝子のクローニングが不可欠であり，現在遺伝子の解析をすすめている（文献 5）。さらに，発生途上の胚における性ホ

参考文献
1. Miyagawa, S., Katsu, Y., Watanabe, H., and Iguchi, T. (2004).
Estrogen-independent activation of erbBs signaling andestrogen receptor α in the mouse vagina exposed neonatally todiethylstilbestrol. Oncogene 23 , 340-349.
2. Miyagawa, S., Suzuki, A., Katsu, Y., Kobayashi, M., Goto, M.,
Handa, H., Watanabe, H., and Iguchi, T. (2004). Persistent gene
expression in mouse vagina exposed neonatally to diethylstilbestrol.
J. Mol. Endocrinol. 32 , 663-677.
3. Watanabe, H., Suzuki, A., Goto, M., Lubahn, D.B., Handa, H., andIguchi, T. (2004). Tissue-specific estrogenic and non-estrogenic
effects of a xenoestrogen, nonylphenol. J. Mol. Endocrinol. 33 ,243-252.
4. Watanabe, H., Suzuki, A., Goto, M., Lubahn, Osako, S., Tohyama,C., Handa, H., and Iguchi, T. (2004). Comparative uterine gene
expression analysis after dioxin and estradiol administration. J. Mol.
Endocrinol. 33 , 763-771.
5. Katsu, Y., Bermudez, D.S., Braun, E., Helbing, C., Miyagawa,S., Gunderson, M., Kohno, S., Bryan, T., Guillette, L., and Iguchi,
T. (2004). Molecular cloning of the estrogen and progesterone
receptors of the American alligator. Gen. Comp. Endocrinol. 136 ,
122-133.
6. Kohno, S., Fujime, M., Kamishima, Y., and Iguchi, T. (2004).
Sexually dimorphic basal water absorption at the isolated pelvic
patch of Japanese tree frog, Hyla japonica. J. Exp. Zool. A Comp.
Exp. Biol. 301 , 428-438.
7. Sone, K., Hinago, M., Kitayama, A., Morokuma, J., Ueno, N.,
Watanabe, H., and Iguchi, T. (2004). Eﬀects of 17beta-estradiol,
nonylphenol, and bisphenol-A on developing Xenopus laevis
embryos. Gen. Comp. Endocrinol. 138 , 228-236.
8. Kato, H., Iwata, T., Katsu, Y., Watanabe, H., Ohta, Y., and Iguchi, T.
(2004). Evaluation of estrogenic activity in diets for experimental
animals using in vitro assay. J. Agric. Food Chem. 52 , 1410-1414.

図３. エストロゲン受容体遺伝子の進化系統樹

STAFF

技術課技術職員

特別共同利用研究員

水谷

加藤

健

博士研究員

技術支援員

漆谷

日名子 恵
高橋 絵里
小林かおる

博志

総会研究大学院大学院生

井口
教

泰泉
授

渡邉
助教授

肇

勝

義直
助

手

加藤

泰彦

英男

小林 未佳
永田恵美子
中村 武志

事務支援員

今泉妙依子

研究員

基礎生物学研究所 要覧 2005

45

研究活動

環境生物学領域

www.nibb.ac.jp/bioenv2/indexj.html

植物発生遺伝学研究部門
であり，しかもこの遺伝子産物と相同性のあるペプチドは，
種子植物以外からは見つかっていない。動物にはない特異な細胞増殖制御系として，植物のボディプラン進化のメカニズ
ムを知る上で，重要な手がかりではないかと期待される。

葉

その他，葉の厚さの制御，あるいは光や重力等の外部環境の研究から植物を理解する
私たちは＜葉の形態形成＞をキーワードとして，＜植物＞という生命を理解しようと試みている。

因子の作用など，他の側面についての解析をも行なうこと
で，葉の形態制御系のネットワークを一つ一つ明らかにしている。

その第１の理由として，葉は植物の最も重要な基本器官であり，花弁などの花器官もすべて葉の変形した器官と考えられる。したがって，葉の形態形成の仕組みを明らかにすることができれば，植物の地上部におけるかたち作りの仕組みは，大部分を理解できることになる。第２に，光合成の場である
葉は，光など環境シグナルの受容部位であると共に，形態的な環境適応や可塑性が著しい。したがって葉形の制御機構を解明することは，植物の環境適応戦略の理解，あるいは植物
形態の多様性形成機構の解明にも必須と考えられる。
そこで私たちはシロイヌナズナ（Arabidopsis thaliana(L.) Heynh.）をモデル植物に選び，この問題の解明をめざしている。これが本研究室の大きな柱である。さらに，葉形に関する基本的な制御系遺伝子が単離できれば，それは植物形態の多様性の遺伝子的背景を理解する上でも，有力な手がかりとなる。そのような立場から私たちは，植物の形態の多様性を対象としたエボデボ研究にも取り組んでいる。

葉の形を制御する遺伝子右半分に示される遺伝子群は，葉の縦あるいは横といった平面上の極性伸長を制御しており，葉の長さや巾の決定に深く関わっている。左半分に示される遺伝子群は，葉の背腹性や形状の複雑さに深く関わっていると共に，葉原基の分裂組織の制御を行なっている。白矢印は，遺伝子の機能喪失を，紫の矢印は，遺伝子の人為的な構成発現を示す。

イヌナズナより AN，AS1，AS2，BOP1, ROT3，ROT4 遺葉を構成する細胞数はどのように制御されているのか

伝子等，葉形態を制御する遺伝子群の同定に成功してきた（図

一方，私たちはこれまでに葉の有限成長性に注目した研究

１，文献１）。中でも，シロイヌナズナの葉の全形が，縦方も進めてきた。その過程で，as2 および bop1 の解析 ( 文献

向と横方向との二方向それぞれ独立に制御を受けている，と5) から，葉において，ホメオボックス遺伝子である KNOX

いう発見は，世界的に高く評価されており，海外の教科書にの発現を抑制する AS2 や BOP1 の存在を明らかにした。こも引用されている。縦の長さを制御する ROT3 はブラシノ

れらの遺伝子の異常により，葉は無限成長性を獲得してしまステロイド合成系に関与した遺伝子（文献 2），また横幅をう。しかし本来葉は，有限成長型の発生様式を持つという点制御する AN は動物の CtBP 遺伝子に類似した遺伝子（文献で大きな特徴を示す器官である。
すなわち葉の発生の過程で，3）である。興味深いことに，それぞれ植物に特異的なサブ葉を構成する細胞は有限回数の細胞分裂しかしない。興味深ファミリーの一員を構成しており，葉の形の制御系が植物でいことに，細胞分裂回数の低下が起きると，葉ではそれを補独自の進化を遂げたことを示唆している。

償するかのように細胞体積の増加が起きることが多い。そこ

これまでの発生遺伝学的解析の結果，世界に先駆け，シロ46

図 1. シロイヌナズナの葉形を制御する遺伝子群とその形態的な作用

その意味で興味深いのは，細胞の増殖過程の遺伝制御を明で，私たちはこれを補償作用と命名した ( 文献 6) が，補償らかにする過程で見つかった ROT4 遺伝子である。これは作用の正体，そのメカニズムについては現在，全く不明であシロイヌナズナの国際ゲノムプロジェクトで見逃されてきたる。そこで私たちは現在，植物に特異的な発生制御過程・補遺伝子で，小さなペプチドをコードする（文献 4）。ペプチ

償作用の分子メカニズムも明らかにしようと，葉を構成する

ドが葉の細胞数の制御をしているという知見はこれが初めて

細胞数，細胞体積の制御系の変異体の解析も進めている。こ

基礎生物学研究所 要覧 2005

れまでに新たな変異体 an3 とその原因遺伝子の同定を皮切

またより一般的な視点として，< 葉 > をキーワードとしりとして，多数の補償作用の変異体を単離することに成功した植物形態の多様性の理解を一層進めるべく，アジア各地域ており，これらを用いて，その特異な性質の解明を行なってのフィールド調査を軸とした解析を行なっている。
その結果，いる。本テーマは，多細胞生物が器官のサイズをどのように未記載の遺伝子交流や新分類群の存在，新たなタイプの構造決めているか，という大きな課題の解明に結びつく重要な視的斑入り ( 図 2，文献 7) の存在など，これまでに見逃され点であり，今後が期待される。

てきたような，様々な植物多様性が見いだされてきた。

自然界における葉の形の多様性はどのような遺伝子変異によって生じてきたのか

合することで，自然界での葉の形態の多様性の理解と，シロ上記のように，シロイヌナズナを用いた解析から，次第に将来の展望として，以上のような成果の蓄積を有機的に統
イヌナズナにおける分子メカニズムの理解とを直結させるべく，研究を進めている。

葉の形態を司る基本制御系が明らかになってきている。それを踏まえ，自然界における葉の形態の多様性の，遺伝子的な背景を明らかにできないか，というエボデボ的な観点からの試みも始めた。現時点で特に注目している葉の進化形態は，渓流沿い植物に見られる狭葉形質の進化や，屋久島における植物の矮小化，日本各地の島嶼および神社仏閣におけるオオ
バコの矮小形質の進化である。これまでに，種子植物における渓流沿い環境に対する狭葉形質は，葉を構成する細胞数の減少によることを明らかにしてきたほか，屋久島矮小型のヤ
クシマネジバナやヒメツルアリドオシなど，矮小形質を示す
植物群については，その推定母種との間の分子系統学的な位置づけを明らかにしてきた。いずれの進化形質も，葉を構成する細胞の制御系に鍵があると見られることから，これらの点に関しては，前述のように，シロイヌナズナを用いた解析により，原因遺伝子変異の探索を試みている。

参考文献
1. Tsukaya, H. (2002). Leaf Development, The Arabidopsis Book,
eds. C.R. Somerville and E.M. Meyerowitz, doi/10.1199/tab.0072,
http://www.aspb.org/downloads/arabidopsis/tsukaya.pdf
2. Kim, G.-T., Fujioka, S., Kozuka, T., Tax, F.E., Takatsuto, S., Yoshida,S., and Tsukaya, H. (2005). The biosynthesis of active forms ofbrassinosteroids in Arabidopsis . Plant J. 41 , 710-721.
3. Kim, G.-T., Shoda,K., Tsuge, T., Cho, K.-H., Uchimiya, H.,
Yokoyama, R., Nishitani, K., and Tsukaya, H. (2002). The
ANGUSTIFOLIA gene of Arabidopsis , a plant CtBP gene, regulates
leaf-cell expansion, the arrangement of cortical microtubules inleaf cells and expression of a gene involved in cell-wall formation.
EMBO J. 21 , 1267-1279.
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Fukuda, H., Goodrich J., and Tsukaya, H. (2004). Over-expressionof a novel small peptide ROTUNDIFOLIA4 decreases of cellproliferation and alters leaf shape in Arabidopsis . Plant J. 38 ,699-713.
5. Ha, C.-H., Kim, G.-T., Kim, B.-C., Jun, J.-H., Soh, M.-S., Ueno, Y.,
Machida, Y., Tsukaya, H., and Nam, H.-G. (2003). The BLADE-ONPETIOLE gene controls leaf pattern formation through regulation ofmeristematic activity. Development 130 , 161-172.
6. Tsukaya, H. (2003). Organ shape and size: a lesson from studies ofleaf morphogenesis. Curr. Opin. Plant Biol. 6 , 57-62.
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calyptrata. J. Plant Res. 117 , 477-480.

図２. 葉の構造斑入り
熱 帯 雨 林 の 林 床 に は 構 造 斑 入 り を 葉 に 示 す 植 物 が 多 い。

Schismatoglottis 属からは，柵状組織の配列の違いにより斑入りを生じる事例が新たに発見された（文献 7）。

STAFF
博士研究員

総合研究大学院大学院生

事務支援員

FERJANI, Ali
矢野
覚
山口 貴大

間野絵梨子
藤倉
潮

小島

洋子

技術支援員

塚谷

裕一

助教授

堀口
助

吾朗
手

石川

直子

高部恵理子
山口 千波
名倉 真子

研究員

基礎生物学研究所 要覧 2005

47

研究活動

環境生物学領域

光情報研究部門( 客員部門 )しいトランスポゾンの発見や，シダでは DNA 断片による特異な遺伝子サイレンシングの発見があり，これらの現象の今後の利用に向けて技術の確立を急いでいる。

私

たちは植物の形作りに重要な光の作用をシダやシロイ
ヌナズナを使って研究している。特に光合成が行われる細胞小器官である葉緑体が光条件によって葉の細胞内を移動する現象を解析し，そのメカニズムと意義を明らかにしたい。また遺伝子機能の解明に有効な技術の開発にもたずさわっている。

葉緑体光定位運動
食物を食べてエネルギーを獲得する動物と違って，植物は太陽光をエネルギー源として光合成を行い，有機物を自ら合成して自活している。
植物の生活にとって最も重要な戦略は，いかにして光合成を効率的に行うかである。植物は弱光下では葉緑体を細胞表面に集め，効率よく光を吸収し，強光下では，葉緑体の傷害をさけるために細胞の脇側の細胞壁に移動する。これらの現象は 19 世紀から知られており，また植物細胞には普遍的な現象であることから，植物にとっては重要な現象であると考えられる。そこで我々は実際に植物にとってどれほど重要な現象であるのか，また光の強弱を関知しているのはどのような色素系であるのかを解析してきた。光受
容や移動のメカニズについてはまだ解明されていない部分が非常に多く，今後の我々の研究に託されている。

トランスポゾンと遺伝子サイレンシング
遺伝子解析の結果，アミノ酸配列が明らかになったが機能がわからない遺伝子が膨大な数に上っている。我々は機能未知の遺伝子作用を明らかにする手法を開拓するために，相同組み換え技術の開発，トランスポゾンの解析，遺伝子サイレ
ンシングの利用法などをイネやシダを使って行っている。新
助

STAFF

手

菊池

一浩

特別訪問研究員

末次

憲之

博士研究員

豊岡
（河合）
博子
特別協力研究員

坪井
和田

正三

特任教授

48

山内

大輔

助教授
（兵庫県立大学大学院 生命理学研究科）

基礎生物学研究所 要覧 2005

秀憲

技術支援員

清水

峰子

図 1. シダの前葉体は他の組織に囲まれていないため，葉緑体運動を観察するには，絶好の材料である
強光下では葉緑体は細胞表面から逃避するが，我々は逃避運動を仲介する光受容体がフォトトロピン 2 であることを明らかにした(Science 2001)。一方シダ前葉体ではある遺伝子配列の一部
を DNA 断片として細胞に導入すると，RNA 干渉 (RNAi) のようにその遺伝子の機能を押さえられることを発見した (Plant Cell
Physiology 2004)。我々はこの現象を DNA 干渉 (DNAi) と呼んでいる。図 1 はホウライシダの前葉体にフォトトロピン 2 の
cDNA 断片を particle bombardment で導入し，葉緑体の強光反応が阻害されたもの (A および B の最左列 ) とその対照 (C) の時間変化である。GFP の蛍光を発する 1 細胞から，DNAi の情報が時間の経過に伴って，前葉体に広がって行くこと (A)，その情報は生細胞を通して伝達されること (B) が観察された。GFP 蛍
光の周りの赤色蛍光はクロロフィルの蛍光。

参考文献
1. Kagawa, T., and Wada, M. (2004). Chloroplast avoidance movement
rate is ﬂuence dependent. Photochem. Photobiol. Sci. 3 , 592-595.
2. Kawai-Toyooka, H., Kuramoto, C., Orui, K., Motoyama, K., Kikuchi,
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and eﬃcient gene-silencing system for high-throughput functional
analysis in the fern Adiantum . Plant Cell Physiol. 45 , 1648-1657.
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(2004). Function analysis of Acphot2 using mutants deficient inblue light-induced chloroplast avoidance movement of the fern
Adiantum capillus-veneris L. Plant Cell Physiol. 45 , 416-426.
4. Kasahara, M., Kagawa, T., Sato, Y., Kiyosue, T., and Wada, M.
(2004). Phototropins mediate blue and red light-induced chloroplast
movements in Physcomitrella patens. Plant Physiology 135 ,
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Plants, M. Wada, K. Shimazaki, and M. Iino, eds. (Tokyo, SpringerVerlag), pp. 193-199.
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Fukuda, H., and Wada, M. (2005). Analysis of expressed sequence
tag in prothallia of Adiantum capillus-veneris. J. Plant Research inpress.

環境生物学領域

研究活動

光環境学研究室

微

生物の多様性に着目しつつそれらの光センシング反応の現象論的解析を続け，その結実として，世界で全く予想されていなかった一人三役の光センサーである「光活性化アデニル酸シクラーゼ」(PAC) を，ミドリムシの青色光
センシングの実体分子として発見するに至った。

背景

PAC の光活性化

また，植物と同じく光合成をする単細胞生物である。また，

かにするため，精製した PAC のアデニル酸シクラーゼ活性

光に向かって集まる，いわゆる「走光性」を示す生物としてに及ぼす光の効果を詳細に調べ，PAC は光量依存的に活性もよく知られている。では，ミドリムシはどのように光を感化されること，PAC の活性変化は数十ミリ秒オーダーのパ

じて明るい所へ集まったり，強い光を避けたりするのであろ

ルス光刺激に追従可能であること，等を明らかにした。これうか？このような，光感覚の仕組み，とりわけ，光センサー

らの性質はミドリムシの光応答現象を説明するに足るものでの実体については，100 年以上の研究が積み重ねられて来あり，また，将来，細胞工学的応用を考えるうえでの重要なたが，明確な答えは得られなかった。最近，私たちは，この基礎データでもある（文献３）。

ミドリムシ（下図）は，鞭毛を動かして水中を泳ぎ回り，長年の謎に関して決定的な答えを得た ( 文献 1)。

また，私たちは，PAC の光活性化の基本的な性質を明ら将来の展望・夢と社会的意義

PAC はそれ自身が光センサーとしても機能するユニークなアデニル酸シクラーゼである。そこで PAC を細胞工学的に任意の細胞に導入すれば，光条件を変えることで，細胞内の cAMP 濃度を人為的に変化させ，神経の走行方向・記憶・発生その他の生命活動をコントロールする「細胞機能光ス

PAC の発見イッチ」として応用することが可能となることを夢見ている。

まず，基礎生物学研究所の大型スペクトログラフを用いて

純基礎生物学的な研究から面白い成果が出ることがあるとい

ミドリムシの運動に注目した波長感度を調べたところ，紫外う例として社会の人たちに知って頂きたいと思っている。

線と青色光が有効であり，このことからビタミン B2 の仲間であるフラビンが関与していることが推察された。次に，ミドリムシの細胞内で光を感じる部分と考えられている構造体を単離し，その中に含まれるフラビンを結合したタンパク質を精製・分析した。その結果，このタンパク質は青色光で活性化されるアデニル酸シクラーゼの性質を持つことが明らかになった。アデニル酸シクラーゼは，多くの生物の細胞内情報伝達系において重要な役割を果たす環状アデノシン一リン酸（cAMP）を産生する酵素であるが，このような，自身が光センサーとして機能するアデニル酸シクラーゼは従来全く知られておらず，極めてユニークな分子と言ってよい。私たちはこれを光活性化アデニル酸シクラーゼ（PAC）と名付
けた。

参考文献
1. Iseki, M., Matsunaga, S., Murakami, A., Ohno, K., Shiga, K., Yoshida, K., Sugai, M., Takahashi, T., Hori, T., and Watanabe, M. (2002).
A blue-light activated adenylyl cyclase mediates photoavoidance inEuglena gracilis . Nature 415 , 1047-1051.
2. Koumura, Y., Suzuki, T., Yoshikawa, S., Watanabe, M., and Iseki, M.
(2004). The origin of photoactivated adenylyl cyclase (PAC), theEuglena blue-light receptor: phylogenetic analysis of orthologues of
PAC subunits from several euglenoids and trypanosome-type adenylyl cyclases from Euglena gracilis . Photochem. Photobiol. Sci. 3 ,580-586.
3. Yoshikawa, S., Suzuki, T., Watanabe, M., and Iseki, M. (2005). Kinetic analysis of the activation of photoactivated adenylyl cyclase(PAC), a blue-light receptor for photomovements of Euglena . Photochem. Photobiol. Sci. 4 , in press.

STAFF

PAC の進化的由来

共同研究員

では，ミドリムシはこのユニークな光センサーをどのよう

伊関
鈴木
鈴木

に獲得してきたのだろうか？私たちは，数種類のミドリムシ
近縁生物から PAC 類似タンパク質をコードする cDNA を検出し，得られた配列のアデニル酸シクラーゼ触媒領域について系統解析を行った。その結果，PAC は二次共生による葉緑体獲得時あるいはそれ以降に出現したものと推測された( 文献２)。

峰生
武士
淑子

博士研究員

渡辺

正勝

伊藤

慎治

教 授
（総合研究大学院大学 先導科学研究科）

基礎生物学研究所 要覧 2005

49

研究活動

環境生物学領域

ストレス応答機構研究室

植

物は生育している場所からの移動ができないため，常変異が見られる。また，PLC は通常ホスファチジルイノシに変化する自然環境へ柔軟に適応することで自らの生

トール 2 リン酸を基質とするが，PpPLC2 はこれを基質育を可能にしている。例えば，光屈性や重力屈性が示すようとしない。さらに，系統樹を作成するとヒメツリガネゴケに，植物では環境変化に応じて成長軸の再決定がなされる。

PLC は他の植物 PLC に近い PpPLC1，PpPLC4，PpPLC5

これは植物らしさという点において際立った特徴であるが，とそうでない PpPLC2，PpPLC3 の 2 群に分かれる ( 図 2)。

その分子機構は不明な点が多い。当研究室では，植物の形態

PpPLC2 や PpPLC3 と相同な PLC は他の植物には見られな形成における環境応答と成長軸再決定の関連についてホスホいことから，これらは進化の過程で失われた植物 PLC の原

リパーゼ C(PLC) に焦点を当てて解析している。

形に近いものと考えられた。今後は植物 PLC が独自の構造と活性化機構を持つようになった生物進化的な意義を形態形

植物特異的な PLC 活性化機構の解析

成や環境応答との関連において考えていきたい。

コケ植物のセン類に属するヒメツリガネゴケ

Physcomitrella patens では，光屈性過程において PLC の活性が上昇する。その分子機構の解明を目的に，ヒメツリガネ
ゴケから PpPLC1 〜 PpPLC5 の 5 つの cDNA とそれらに対応する遺伝子の単離を行った。ヒメツリガネゴケや他の植物の PLC は構造的に哺乳類のδ型 PLC(PLC δ 1) に大変良く似ているが，植物 PLC では PLC δ 1 の膜移行に必要なPH ドメインが存在しない ( 図 1)。一方，PpPLC1 は哺乳類
PLC と同様の酵素活性を有しており，その遺伝子を破壊す
ると形態形成に異常をきたす。これらのことより，植物のPLC 活性化機構は独自のものであることが推察された。今後はこの仮説の検証を行い，PLC を介した植物の環境応答と成長軸再決定との関連を明らかにしていく。

図 2. 植物 PLC の系統樹解析
ヒ メ ツ リ ガ ネ ゴ ケ PLC は PpPLC1，PpPLC3，PpPLC4 とPpPLC2，PpPLC3 の 2 つの異なるグループに分かれる。At ,シロイヌナズナ ; Vr，マングビーン ; Gm，ダイズ ; Nr，タバコ ;St，トマト ; Nt，タバコ ; Bn，アブラナ ; Ps，エンドウマメ ;Mt，ウマゴヤシ ; Os，イネ ; Ds，メヒシバ。
参考文献
1. Mikami, K., Repp, A., Graebe-Abts, E., and Hartmann, E.
(2004). Isolation of cDNAs encoding typical and novel typesof phosphoinositide-specific phospholipase C from moss
Physcomitrella patens. J. Exp. Bot. 55 , 1437-1439.
2. Repp, A., Mikami, K., Mittmann, F., and Hartmann, E. (2004).
Phosphoinositide-speciﬁc phospholipase C is involved in cytokinin
and gravity responses in the moss Physcomitrella patens. Plant J.
40, 250-259.
3. Mikami, K., Katagiri, T., Iuchi, S., Yamaguchi-Shinozaki, K., andShinozaki, K. (1998). A gene encoding phosphatidylinositol-4phosphate 5-kinase is induced by water stress and abscisic acid in
Arabidopsis thaliana. Plant J. 15 , 563-568.

図 1. ヒメツリガネゴケ PLC の構造的特徴
クローン化した 5 つの PLC の基本構造は AtPLC1 等の高等植物のものと同一であった。X および Y 領域は触媒領域を形成し，N および C2 領域はその制御領域として機能する。哺乳類 PLC
で膜移行に必須な PH 領域は，植物 PLC では保存されていない。
At，シロイヌナズナ；Rn，ラット。

植物 PLC の機能獲得プロセスの遺伝子進化
的な解析
PpPLC2 と PpPLC3 は，N ド メ イ ン に 挿 入 配 列 を 持 ち（図 1），さらに Y ドメインの機能に必須なアミノ酸残基に50

基礎生物学研究所 要覧 2005

STAFF

三上

浩司

助教授

研究活動

www.nibb.ac.jp

基礎生物学研究所 要覧 2005

51

研究活動

理論生物学領域

www.nibb.ac.jp/math

理論生物学研究部門
デルによれば，シグナル分子である auxin の流量の大きい細胞がより流れやすい性質を獲得し，生じた分布の偏りに従って葉脈が分化する。auxin 輸送蛋白質を取り込んだ数理モデ
ルを構築し，解析した。数値計算を行うと，伸長と分岐の繰理

り返しにより葉脈が作られる一方で，全体として等間隔の論生物学研究部門は，計算機や数理的手法を用いて，ネットワークが形成された。また，パラメータを変化させる

生命現象に取り組んでいる。増加し続ける生命科学のことで，多様な葉脈パターンが再現できた。

情報を統合し，高次生命現象の理解につなげるために，数理的手法は有効な手段である。特に，時空間中にパターンが展開する過程である発生・形態形成現象や，遺伝子制御ネット
ワークの解析を中心課題として，研究活動を行っている。

遺伝子制御ネットワークと細胞状態の多様性
一般に遺伝子の発現は，複数の転写因子の調節領域への結合により，コントロールされている。発生過程では，相互作用により遺伝子の活性に違いが生じ，多様な細胞状態や複雑

図２. 様々な葉脈パターン

シアノバクテリア概日リズムの分子機構な体制が実現されるのだと考えられる。我々は，遺伝子ネッ

シアノバクテリアは，時計遺伝子の発現振動による概日リ

トワークを一般的に扱える数理モデルを開発し，発現レベルズムをもつことが知られている。この振動の詳しいメカニズの動的な変化を数理的に解析した。その結果，「遺伝子の数

ムは，未だ不明である。既知の情報を取り込んだ数理モデル

や相互作用の数が，細胞分化状態の多様性に寄与しない」こを設定し，未知の機構についてありとあらゆる可能性を取りとが，明らかとなった。つまり，進化の過程における遺伝子

込んだ数理モデルを構築し，解析を行っている。振動が起き数の増加は，体制の複雑化の直接の原因ではない，と言える。

る条件を数理的に求めることで，現実の生物で働くメカニズ

さらに，複雑な遺伝子制御ネットワークから，細胞状態を制ムの予測が可能になると考えている。

御する部分構造を，抽出する方法を開発した。これを現実の遺伝子情報に適用することで，特に重要な制御の局所構造を発見できると考えている。

図１. 細胞状態の多様性は遺伝子数に依存しない(a) 横軸は一つのネットワークが作る細胞状態の数。縦軸はそのSTAFF頻度。ネットワークのほとんどは，分化状態を数個しか持たず，遺伝子が増えてもそれは変わらない。実際の生物の遺伝子ネット
ワークは，分布の中心から極端に偏った位置にある。(b) 直感的

特別協力研究員説明。遺伝子が増えることによる状態数の増加と，定常の条件の変化がちょうど相殺する。

総合研究大学院大学院生

葉脈ネットワークパターン
葉脈は馴染み深いパターンであるが，その形成メカニズム
はまだ明らかでない。葉脈形成の代表的な仮説である運河モ

52

参考文献
1. Mochizuki, A. (2005). An analytical study of the number of steadystates in gene regulatory networks. J. Theor. Biol. in press.
2. Fujita, H., and Mochizuki, A. (2005). Pattern formation by the positive feedback regulation between ﬂow of diﬀusible signal moleculeand localization of its carrier. J. Theor. Biol. in press.
3. Shoji, H., Mochizuki, A., Iwasa, Y., Hirata, M., Watanabe, T., Hioki,
S., and Kondo, S. (2003). Origine of directionality in the ﬁsh stripe
pattern. Dev. Dyn. 226 , 627-633.
4. Ryohji, T., Mochizuki, A., and Iwasa, Y. (2003). Possibility of tissue
separation caused by cell adhesion. J. Theor. Biol. 221 , 459-474.

基礎生物学研究所 要覧 2005

望 月（ 綾 部 ）慈 子

今村

寿子

事務支援員

望月

敦史

助教授

藤田

浩徳

研究員

梅林

弘美

理論生物学領域

研究活動

ゲノム情報研究室

世

界中で多様な生物種についてのゲノム解析が進み，急速にデータが蓄積している。これらのデータを生命現象の解明に役立てるために，特に比較ゲノム解析のアプロー
チを中心とした研究を行っている。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，大量のゲノムデータを比較するためのデー
タベースの構築や，ゲノム比較のための新しいアルゴリズムの開発などを行っている。

微生物ゲノム比較解析システム
ゲノムサイズが数メガ塩基程度の原核生物においては，全図 1. MBGD で作成されたオーソログ分類に基づく系統パターンと遺伝子機能との対応関係

配列が決定されたゲノム数がすでに百を超え，なお数百のプ
ロジェクトが進行中である。こうした圧倒的なデータ量と多様性を持つ微生物ゲノムの比較解析を推進するため，微生物
ゲノム比較解析システム MBGD の構築を行っている。特に，比較解析を行う際に必要となる多数のゲノム間のオーソログ
対応付けについて，効率的なアルゴリ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も目指している。

近縁ゲノムの比較解析
比較的類縁度の高いゲノムを比較することによって，ゲノ
ム構造の進化などについても，より詳細な解析ができる。すでに Bacillus 関連種など，複数の類縁ゲノムが決定された

参考文献
1. Nobusato, A., Uchiyama I., Ohashi, S., and Kobayashi, I. (2000).
Insertion with long target duplication: a mechanism for gene mobility
suggested from comparison of two related bacterial genomes. Gene
259 , 99-108.
2. Kuroda, M., Ohta, T., Uchiyama, I., Baba, T., Yuzawa, H., Kobayashi,
I., Cui, L., Oguchi, A., Aoki, K., Nagai, Y., et al. (2001). Whole
genome sequencing of meticillin-registant Staphylococcus aureus.
Lancet 357 , 1225-1240.
3. Takami, H., Takaki, Y., and Uchiyama, I. (2002). Genome sequenceof Oceanobacillus iheyensis isolated from the Iheya Ridge and its
unexpected adaptive capabilities to extreme environments. Nucleic
Acids Res. 30 , 3927-3935.
4. Uchiyama, I. (2003). MBGD: Microbial genome database forcomparative analysis. Nucleic Acids Res. 31 , 58-62.
5. Takami, H., Takaki, Y., Chee, G-J., Nishi, S., Shimamura, S., Suzuki,
H., Matsui, S., and Uchiyama, I. (2004). Thermoadaptation trait
revealed by the genome sequence of thermophilic Geobacilllus
kaustophilus. Nucleic Acids Res. 32 , 6292-6303.

ケースがいくつか存在するので，MBGD を活用しつつ，国内のゲノム研究者と共同で具体的なゲノムの解析を行っている。特に，原核生物のゲノム進化においては，通常の垂直伝搬に加えて水平伝搬も考慮しなければならないが，ゲノム

STAFF

比較を通じてその実態を明らかにすることを目指した研究も行っている。

内山郁夫

助 手
計算科学研究センター
基生研電子計算機室担当

基礎生物学研究所 要覧 2005

53

研究活動

所長研究室

所

長

研

究

室

の新しい装置を開発し，機能解析研究を深めていきたい。

ras 遺伝子の欠損と脳での働き

所

長研究室では，以下のテーマで，遺伝子操作マウスを作り解析を進めている。

ドーパミン神経系の機能解析
ドーパミンは中枢神経の神経伝達物質で，受容体を介して，運動の制御，情動，報酬系など，心の働きにも関与する
重要な働きをしていると考えられる。ヒトでは，その働きが衰えたり，過剰になると，パーキンソン病や統合失調症などになると言われてきた。ドーパミン受容体は５種類のサブタ
イプ ( Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５) が存在し，所長研究室
では，ドーパミン受容体として重要な，Ｄ１受容体 ( Ｄ１Ｒ )，Ｄ２受容体 ( Ｄ２Ｒ ) の欠損マウスを作り，さらに，Ｄ１Ｒ/ Ｄ２Ｒ二重欠損マウスを作り観察したところ，Ｄ１Ｒ欠損
マウスとＤ２Ｒ欠損マウスのそれぞれには特徴的な運動の亢進と低下とが認められるが，成長し生殖能力も持つことが判った。一方，Ｄ１Ｒ / Ｄ２Ｒ二重欠損マウスは，吸乳は順調に出来るものの，離乳期にさしかかると，急速に運動量が低下し，また摂食がまったく見られず，生後３週目頃に餓死することが判った。
このことは，ドーパミン神経系が運動系または食欲を支配する領域で発達に関与していることを示唆している。
そこで，テトラサイクリン系の条件的遺伝子発現システム
を使い，Ｄ１Ｒ / Ｄ２Ｒ二重欠損の遺伝背景にＤ１Ｒ遺伝
子の発現制御図 1. テトラサイクリン遺可能なマウス
伝子発現システム用いて作成されたＤ１Ｒ遺伝子条件の作製を試み的発現マウスた。その結果，(A) ド キ シ サ イ ク リ ン(Dox) 投与前には線条体で見事に条件的の導入遺伝子発現がマー
遺伝子発現を
カー遺伝子の X-gal 染色に
よ り 検 出 さ れ る。(B)Dox
示すマウスが投与により導入遺伝子の発得られ，現在，現が抑制される。
その生産段階に入っている。このマウスを使って今後，分子生物学・形態学・行動学的な実験を行う予定である。

ＮＭＤＡ型グルタミン酸受容体（ＮＭＤＡ受容体）の機能解析
ＮＭＤＡ受容体は，多くの実験から，記憶と学習とに関連していると考えられている。我々もＮＭＤＡ受容体のうちＮ
Ｒ２Ａサブユニット，ＮＲ２Ｂサブユニットの欠損マウスを作り解析してきたところ，その過程で，二重欠損マウスのうちＮＲ２Ａホモ / ＮＲ２Ｂヘテロマウスにおいて，統合失調症に観られる行動異常を観察した。そこで，今後，行動測定

54

基礎生物学研究所 要覧 2005

ras 遺伝子ファミリーとして，H-，N-，K-ras が存在し，癌組織において高頻度に ras 遺伝子の活性化が観察される。
Ras タンパク質は多くの組織に重複して発現し，個体の発生，細胞増殖・分化の情報伝達に関わることが知られている。
しかし，個々の ras 遺伝子の特定の生理機能の解明，特定の癌組織における個々の ras 遺伝子の活性化機構の解明などの課題も多い。我々は H-，N-，K-ras 遺伝子の欠損マウスを作成し，H-ras タンパク質は，海馬での記憶に関与していることを明らかにしてきた。今後，H，N，K の３つの主要なRas タンパク質の役割を，それぞれの欠損マウスを組み合わせて作成した多重欠損マウスの解析を通して行う。
参考文献
1. Yamaguchi, H., Aiba, A., Nakamura, K., Nakao, K., Sakagami, H., Goto, K., Kondo,
H., and Katsuki, M. (1996). Dopamine D2 receptor plays a critical role in cellproliferation and proopiomelanocortin expression in the pituitary. Genes to Cells 1 ,253-268.
2. Kadotani, H., Hirano, T., Masugi, M., Nakamura, K., Nakao, K., Katsuki, M., andNakanishi, S. (1996). Motor discoordination results from combined gene disruptionof the NMDA receptor NR2A and NR2C subunits, but not from single disruption of
the NR2A or NR2C subunit. J. Neurosci. 16 , 7859-7867.
3. Koera, K., Nakamura, K., Nakao, K., Miyoshi, J., Toyoshima, K., Hatta, T., Otani,
H., Aiba, A., and Katsuki, M. (1997). K-Ras is essential for the development of themouse embryo. Oncogene 15 , 1151-1159.
4. Manabe, T., Aiba, A., Yamada, A., Ichise, T., Sakagami, H., Kondo, H., and Katsuki,
M. (2000). Regulation of long-term potentiation by H-Ras through NMDA receptor
phosphorylation. J. Neurosci. 20 , 2504-2511.
5. Ise, K., Nakamura, K., Nakao, K., Shimizu, S., Harada, H., Ichise, T., Miyoshi, J.,
Gondo, Y., Ishikawa, T., Aiba, A., and Katsuki, M. (2000). Targeted deletion of the
H-ras gene decreases tumor formation in mouse skin carcinogenesis. Oncogene 19 :
2951-2956.
6. Matsui, T., Kinoshita, T., Morikawa, Y., Tohya, K., Katsuki, M., Ito, Y., Kamiya, A.,
and Miyajima, A. (2002). K-Ras mediates cytokine-induced formation of E-cadherinbased adherens junctions during liver development. EMBO J. 21 , 1021-1030.
7. Tran, A. H., Tamura, R., Uwano, T., Kobayashi, T., Katsuki, M., Matsumoto, G.,
and Ono, T. (2002). Altered accumbens neural response to prediction of reward
associated with place in dopamine D2 receptor knockout mice. Proc. Natl. Acad.
Sci. USA 99 , 8986-8991.
8. Kuriwaki, J., Nishijo, H., Kondoh, T., Uwano, T., Torii, K., Katsuki, M., and Ono,
T. (2004). Comparison of brain activity between dopamine D2 receptor-knockout
and wild mice in response to dopamine agonist and antagonist assessed by fMRI.
Neurosignals 13 , 227-240.
9. Konishi, S., Naora, H., Kimura, M., Sato, M,. Nagasaki, M., Yokoyama, M., Otani,
H., Moritake, K., and Katsuki, M. (2004). Expression of SV40 T antigen gene in theoligodendroglia induced primitive neuroectodermal tumor-like tumors in the mousebrain. Congenit Anom (Kyoto) 44 , 215-224.
10. Sato, M., Tabata, T., Hashimoto, K., Nakamura, K., Nakao, K., Katsuki, M., Kitano,J., Moriyoshi, K., Kano, M., and Nakanishi, S. (2004). Altered agonist sensitivity anddesensitization of neuronal mGluR1 responses in knock-in mice by a single aminoacid substitution at the PKC phosphorylation site. Eur. J. Neurosci. 20 , 947-955.
11. Tran, A. H., Tamura R., Uwano, T., Kobayashi, T., Katsuki M., and Ono T. (2005).
Dopamine D1 receptors involved in locomotor activity and accumbens neural
responses to prediction of reward associated with place. Proc. Natl. Acad. Sci. U S
A 102 , 2117-2122.
12. Hiratsuka. S., Nakao, K., Nakamura, K., Katsuki, M., Maru, Y., and Shibuya, M.
(2005). Membrane ﬁxation of vascular endothelial growth factor receptor 1 ligandbinding domain is important for vasculogenesis and angiogenesis in mice. Mol. Cell
Biol. 25 , 346-354.
13. Hiratsuka, S., Kataoka, Y., Nakao, K., Nakamura, K., Morikawa, S., Tanaka, S.,
Katsuki, M., Maru, Y., and Shibuya, M. (2005). Vascular endothelial growth factor
A (VEGF-A) is involved in guidance of VEGF receptor-positive cells to the anterior
portion of early embryos. Mol. Cell Biol. 25 , 355-363.
14. Tomemori, Y., Ichiba, M., Kusumoto, A., Mizuno, E., Sato, D., Muroya, S., Nakamura,M., Kawaguchi, H., Yoshida, H., Ueno, S., Nakao, K., Nakamura, K., Aiba, A.,
Katsuki, M., and Sano, A. (2005). A gene-targeted mouse model for choreaacanthocytosis. J. Neurochem. 92 , 759-766.

STAFF

所

長

勝木

技術支援員

元也

特別訪問研究員

小林

聡子

宮川
宮川

敦士
裕子

連携・広報企画運営戦略室

研究活動

連 携 ・ 広 報 企 画 運 営 戦 略室

略

称「戦略室」は，基礎生物学研究所が行う対外的事業を円滑に運営するための組織として，今年度から新たに発足した。文字通り，基礎生物学研究所が国内外の研究グ
ループや研究者と行う共同研究など連携事業の推進と実施におけるサポート，国際会議やセミナーの企画運営，さらに本研究所の研究活動とその実績を社会に公表するなどの広報活動を主な任務としている。

現在行っている主な活動
1) EMBL(European Molecular Biology Laboratory) との共同研究の推進とセミナーの開催

従来，現戦略室が担当する右リストにある各項目の事業を

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

行うにあたり，当該年度の担当者である教授は各自の経験に

Conferences: OBC) の企画・運営

基づき，それぞれの方法で運営してきた。その結果当研究所

3) NIBB コンファレンスの企画・運営には共同研究や国際シンポジウムの企画や運営，研究者の往4) バイオサイエンストレーニングコースの企画・運営

来における事務処理などに関する多くの know how が蓄積

5) ホームページの維持管理している。戦略室の一つの任務はこれらの know how を活

6)「NIBB ニュース」の企画・編集用して各事業に共通な部分を担当し，事業を円滑かつ迅速に

7) 要覧，Annual Report の編集・作成

遂行することである。また，基生研の主催する国際会議，シ8) 各種パンフレット・ポスターの作成

ンポジウム等のポスターの作成や，ホームページの作成・維9) 来訪者への対応

持，将来計画を検討・立案するための基礎資料としてのアー

10) アーカイブの企画整備・維持・統括

カイブの整備を統括すること，基生研の研究内容等を外部に紹介する広報活動などもその任務である。

戦略室の様子

2005 年作製ポスター

STAFF
技術支援員

牧原
向田
太田
杉山
柘植
長濱

嘉孝

室 長
（兼任）

上野

直人

室 員
（兼任）

諸橋憲一郎
室 員
（兼任）

和田

正三

特任教授
（研究室を兼任）

児玉

暢子
恭世
美咲
朋美
豊子

隆治

助教授
（研究室を兼任）

基礎生物学研究所 要覧 2005

55

研究施設

培養育成研究施設

培養育成研究施設は，良質な研究材料の確保に必要な培培養育成研究施設からなり，これらを一括して管理運営することにより，研究の能率化を計ろうとするもので，次の 5 室，1 圃場から構成

施設長 : 西村幹夫教授 ( 併 )大型スペクトログラフ室

養・育成設備及び適正な実験計測・解析のための種々の設備される。
www.nibb.ac.jp/Ispectro

生命現象の光による調節の仕組みを解析するための世界最大・最高性能の分光照射装置であり，世界の研究者に対して開かれた共同利用設備である。毎年，(1) 光情報による細胞機能の制御，(2) 光エネルギー変換，(3) 生物における空間認
識・明暗認識，(4) 紫外線による生体機能損傷と光回復，の4 テーマに関し共同利用実験を公募している ( 平成 16 年度
は 20 件が採択され，そのうち 2 件は外国人研究者による研究である )。平成 14 年度の「高度化」により，導入したレー
ザー照射システムや 2 光子顕微鏡等は稼働を開始している。
STAFF
教

授

( 総合研究大学院大学 先導科学研究科 )渡辺正勝

技術課技術職員

東
中村

正一
貴宣

技術支援員

市川

千秋

大型スペクトログラフ照射室

細胞器官培養室
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 P3 レベルの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。

STAFF
助

手

濱田

義雄

技術支援員

竹下美也子

56

基礎生物学研究所 要覧 2005

人工気象室・実験圃場・下等真核細胞培養室
人工気象室では，実験植物及び動物を光・温度・湿度等を厳密に制御した条件のもとに培養育成するためのインキュベーターや恒温室が整えられている。特に強光及び極低・高温で培養育成する施設が設置され，順調に稼動している。これらのうちいくつかは P1 レベルに指定されており遺伝子組換え実験も可能である。
実験圃場では，実験室では育成できない動・植物実験材料を大量に栽培及び飼育する設備で，大小 2 温室，6 室のファ
イトトロン，3 室の形質転換植物用温室，圃場及び管理室などが設置されている。
下等真核細胞培養室では，下等真核生物の培養を専門に行う施設で，下等真核細胞を一定の環境条件下で培養，維持するための設備を整えている。

STAFF
技術課技術職員

難波千営子
技術支援員

鈴木

人工気象室

電子計算機室恵子

www.nibb.ac.jp/cproom/jp

平 成 17 年 に 生 物 情 報 解 析 シ ス テ ム と し て 新 た な コ ン
ピューターシステムを導入し，運用を開始している。共有
メモリ型サーバ，大容量ディスクアレイ装置，クラスタ計算
機，ファイルサーバ等からなる UNIX サーバ群を中心に，周辺機器やパーソナルコンピュータを有する。それらは所内の全研究室とネットワーク接続されており，インターネット(SINET) を介して所外へもアクセスできる。これらを用いてメールや WWW などのネットワークサービス，データベースなどの情報提供を行っている。配列解析等コンピュータ利用全般に関する相談，新しいサービスの導入と広報活動のほか，ゲノム規模の解析に基づくデータベースの構築やその公開のサポートにも力を入れている。

STAFF
助手

内山

郁夫

技術課技術職員

三輪
西出

朋樹
浩世

技術支援員

生物情報解析システム山本久美

基礎生物学研究所 要覧 2005

57

研究施設

形質転換生物研究施設

www.nibb.ac.jp/transgen

形質転換生物研究施設
施設長 : 高田慎治教授 ( 併 )山手地区施設の 3 階・4階の飼育エリアはバリア区域となっており，SPF マウ
ス飼育室，胚操作実験室，
行動解析実験室を備えてい世界規模で進められてきたゲノムプロジェクトがほぼ完了る。遺伝子ノックアウトマ

し，基礎生物学研究は個々の遺伝子機能を解析するポストゲ

ウス・トランスジェニック

ノムの時代に入った。この遺伝子機能の研究で主流となるのマウスなどの遺伝子操作マが，生物個体レベルでの遺伝子操作技術である。これは特定ウスの開発・飼育維持・解の遺伝子を欠損・改変・挿入した遺伝子操作生物 ( 形質転換

析を行ない，開発したマウ

生物 ) を開発することによって，遺伝子機能を個体レベルで

ス系統を受精卵凍結法によ解明しようとするものである。開発された形質転換生物はラり系統保存を行っている。

イフサイエンス研究にとって貴重なバイオリソースであり，山手地区施設の 1 階部分では主として小型魚類・鳥類を研究者間で共有することによって遺伝子機能の研究が大きく用いた実験と動物の飼育が行われている。前記の遺伝子組換

進展することとなる。

え実験の基準に従った遺伝子導入動物の作成と飼育管理が可

形質転換生物研究施設は，こうした基礎生物学研究に必要能なように，専門の技術支援員が配置され，各部屋は動物がな動物や植物の形質転換体の開発と解析を行なうための施設

決して外部にでない構造になっている。また効率的な飼育がであり，平成 10 年 4 月に設置され，明大寺地区内に 2 室

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を設け，施設長 ( 併任 ) と助教授 ( 専任 )1 名で活動を開始し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た。平成 13 年度には明大寺地区に SPF グレードのマウス

備されている。温度や水質も管理室で一括管理され，異常が飼育施設が稼あれば警報で示されるようになっている。現在，このような働し，遺伝子施設のもと，分子の個体導入や細胞移植実験に寄与できるメ

操作マウスの

ダカ・ニワトリ卵を飼育管理しており，これらの飼育動物は開発・解析・

神経形成や生殖腺形成などの生物現象における細胞挙動や遺系統保存が進伝子同定，機能解析の研究などに貢献している。

山手地区の形質転換生物研究施設

められてきて平成 16 年度には，明大寺地区における形質転換マウスにい る。 平 成よる遺伝子機能研究のサポート体制を充実させるために，新15 年 度 に はたに SPF グレードのマウス飼育施設の設置を行った。

専任の助教授山手地区ならびに明大寺地区の飼育施設の利用にあたり，

2 名が新たに研究者と施設スタッフの双方が協力して飼育動物数・飼育ス

着任し，技術

ペース・飼育器材・人的資源に効率化をはかり施設運用を行

職員・技術支援員のスタッフとともに施設の運営・管理をおなっている。このような飼育施設を積極的に活用し，平成

こない，形質転換生物による研究を推進している。

14 年度からナショナルバイオリソースプロジェクトの実施

また平成 15 年度には，山手地区に SPF マウス・小型魚類・鳥類・昆虫などの形質転換動物を開発・解析する施設棟 ( 総
床面積 2500 平方メートル ) が竣工した。本施設は，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，飼育エリアの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，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。
また「遺伝子組換え生物等の使用等の規制による生物多様性の確保に関する法律」に定める基準に適合した構造をもち，遺伝子組換え生物の施設外への拡散防止措置がとられてい
る。

58

ニワトリ胚

基礎生物学研究所 要覧 2005

機関として発生・細胞分化・脳機能の解析のための形質転換
マウスの開発を進めている。
また，専任教官は，施設の運営業務に並行して各自の研究を進めている。
STAFF

技術課技術職員

助教授

渡辺
笹岡
田中

英治
俊邦
実

林

晃司

野口
吉田
河村

裕司
悦子
基史

技術支援員

安田 聖愛
市川 洋子
高木由香利

事務支援員

小林

慶子

情報生物学研究センター

研究施設

情報生物学研究センターセンター長 : 高田慎治教授 ( 併 )情報生物学研究センターは，以下の目的に従い研究活動を行っている。すなわち，(1) 様々な生命現象の根底に有る基本原理を，生物情報学と生物学の融合により解き明かすこと，(2) その過程で生命現象を解析するための，新たな方法論を確立すること，そして (3) 得られた計算科学的技術や知識を，基礎生物学研究所内外の研究者の利用に供するこ

交流活動と，である。センターの最終目標は，生物諸科学と数理・情

数 理・ 情 報 科 学 的 研 究 を，

報科学を融合した，新しい生命科学を創造することにある。

生物現象の予測に生かすためには，実験生物学と情報学や計算生物学との連携を発展さ研究活動せることが必要である。これ

情報生物学研究センターは，生命科学における情報量の急により新たな情報処理技術の速な増大を背景にして，2001 年に創設された。近年のゲノ発見や学問領域の形成も期待

ム研究の急速な進展により，多くの生物種でゲノム情報が解される。これまでに情報生物明され，現在もその情報は増加しつつある。これらをもとに学研究センターでは，基礎生した難病に対する新薬の開発や，病害虫に強い植物の開発な

物学研究所の特長である，普どが，社会的要請として現れ始めている。また，多数の遺伝遍的な生物現象を研究するこ子とその複雑なネットワークによって構築される，高次生命とを主題として，活動を拡げてきた。今後もそれら基礎研究

現象を解明することは，次の生命科学の課題である。これらを続けていく一方で，より一層多方面の研究者との共同研究の要請に対応していくには，膨大なゲノム情報を解明して，を推し進める。ゲノム情報の処理，生物情報からの生物現象

生物学本来の目的に沿って整理し，重要な要素の抽出を行うの予測，地球時間で進んできた生物の進化多様性獲得の研究ことが重要な鍵となっている。

など，基礎生物学研究に必須の分野に，研究の最新のツールクラスターマシン

情報生物学研究センターは，これらの要請に応えるべく数を提供し，共同研究を推進する。生物科学と情報学の知識と理・情報科学を駆使した生命科学の研究を続けている。数理・技術をともに使いこなせる研究者を養成することもセンター

情報科学は，現在の生命科学の現状に対して，強力に力を発の目的の一つであり，若手研究者の養成に力を入れている。

揮できる二つの特徴を備えている。第一に計算機を用いるこ

生命現象に対する数理・情報科学的研究を活性化させるたとで，人の情報処理能力を超える膨大な実験データを処理でめに，研究者間の交流を継続して積極的に進めていく必要がきること，第二に実験では再現不可能な系や，あるいは過去ある。情報生物学研究センターでは，生命科学における数理・の生物の進化についてすら，仮想的な系を組み計算機実験を

情報生物学者同士の交流を推し進めるため，定期的に研究会行えることである。これらの数理・情報生物学が持つ高いポを行っている。研究会では，新しい視点や情報処理技術の交

テンシャルを十分に駆使し，様々な高次生命現象を対象とし換の場として，活発に交流が行われている。特に 2004 年度て，現象の理解に迫る研究や，方法論の開発を行っている。

は，第 50 回 NIBB Conference として国際研究集会を企画

センターは，計算生物学ならびに実験生物学を行うため推進した。テーマを「Structure and Dynamics of Complexの，各種の設備を備えている。計算機設備として，数台のク

Biological Networks ( 複雑な生物ネットワークの構造と動的ラスターマシンならびに十分な数の Unix ワークステーショ

挙動 )」と設定し，2005 年 2 月 8 日からの 3 日間で，内外ンおよびパーソナルコンピュータを備えている。また計算科の研究者が数多く参加する研究会を行った。多数の研究発表

学センターに敷設の，大が行われ，活発な議論がなされた。

型計算機の利用も可能である。また将来の共同研究に備えて，大規模な実験研究を行うための環境も整えられている。

STAFF
助教授

望月

敦史

事務支援員

梅林

弘美

研究センター内の様子

基礎生物学研究所 要覧 2005

59

研究支援

技術課

www.nibb.ac.jp/techdep

技

術

課

1. ミーティング：毎週月曜日に課長から教授会議，各種委員会等の報告を受け，課の運営を議論し，日常業務の連絡や技術的な情報交換を行っている。
2. 課内セミナー： 毎週，ミーティング終了後，各自の携わっている日常業務に関する技術について，まとめ，技術課は所長に直属した技術者の組織で，専門技術を通して，研究所における研究活動を支援している。全ての技術職

発表し情報交換を行うことにより相互の技術交流を深め，知識の向上に努めている。

員は技術課に所属しているが，日常は研究施設又は研究部門

3. 課内研修：専門技術の幅を広げるため，新しい技術の取へ配属されて技術支援業務を行っている。平成 3 年より定得を目的に，相互に技術情報の交換，各種機器の操作法

員削減により漸次技術職員が減っているが，平成 9 年から

や，実験技術の実習等を行う。より専門的な技術習得を

技術支援員を採用し，特に研究施設系で技術職員と共に研究目的とする，外部講師等を招いた技術研修も企画する。

支援に重要な役割を担っている。

また，業務を遂行する上で必要な安全教育も行う。

研究施設においては，各種分析機器の保守・管理及び測定，

4. 生物学技術研究会：他大学及び研究機関等の生物学のラジオアイソトープ施設の管理，大型スペプトログラフや計研究分野に携わる技術系職員との技術の交流や情報交

算機，ネットワークの維持管理，実験動物・植物の飼育や栽換を目的に，
毎年「生物学技術研究会」を開催している。

培等を行っている。また，研究部門においては，研究者のも日常関わっている幅広い技術活動での成果や問題点をとで，実験材料の調製，蛋白質等の精製及び分析，遺伝子の発表し，討論することにより技術の向上に努めている。

解析，形態観察，形質転換生物の作成，細胞・組織の培養等を行い，幅広い，高度な技術を通して研究を支援している。

平成 16 年度は，平成 17 年 2 月 17 日〜 18 日に，当研また，研究所共通の機器や室の保守・管理等の研究支援も行っ

究所技術課主催の「第 16 回生物学技術研究会」と，隣接のている。

生理学研究所技術課主催の「第 27 回生理学技術研究会」を

技術課は，業務を円滑に遂行し，技術の向上を図るために
下記の活動を行っている。

合同開催した。全国 30 機関 48 部局から 130 名の参加があり，活発な技術交流が行われた。両研究会の合同開催は平成
13 年度から行っており，生物系技術分野における共通技術
で，一層幅広く交流できることで好評である。この研究会の報告は，「生物学技術研究会報告 第 16 号」と「生理学技術研究会報告第 27 号」の合併号として出版される予定である。

第 16 回

60

基礎生物学研究所 要覧 2005

生物学技術研究会（第 27 回生理学技術研究会と合同開催）

■技術課長古川■研究施設技術班

和彦

三輪

朋樹

技術班長

澤田

薫

技術主任

林

東

正一
技術係長

晃司
技術主任

牧野由美子
技術主任

松田

淑美

技術係長

飯沼

森

友子

難波千営子

技術係長

秀子

技術職員

高見

技術主任

重美

西出

技術職員

浩世

技術職員

■研究系技術班

中村

貴宣

技術職員

壁谷

幸子

技術主任

岡

早苗
技術職員

百々由希子
技術職員

水谷

健

直美

技術職員

弘子

技術班長

技術主任

住川

小林

山口

勝司

技術主任

諸岡

直樹

技術職員

大澤

園子

技術係長

竹内

靖

千代

技術職員

真紀

田中

技術係長

技術主任

野田

近藤

高木

幸子

技術係長

知世

内海

技術職員

秀子

技術職員

技術支援員

事務支援員

伊藤 崇予
森部 初美
鈴木 恵子
市川 千秋
竹下美也子
市川 洋子
高木由香利
西村 紀子
山本 久美

片岡ゆかり
都築志保子
弘中東美江
宇野 智子
坂神 真理

基礎生物学研究所 要覧 2005

61

研究施設

岡崎共通研究施設（基礎生物学研究所関連）

本センターは，2000 年 4 月に岡崎 3 研究所の共通研究施

岡崎統合バイオサイエンスセンター

設として設立された。設立の目的は，分子科学，基礎生物科センター長 : 高田慎治教授 ( 併 )的な観点と方法論を適用し，新たな生物学の分野を切り拓く

学，生理学などの学際領域にまたがる諸問題に対して，総合ことにある。現在，本センターでは，電子顕微鏡を駆使した新たな方法論の開発，さまざまなセンサータンパク質の機能解析，動植物の発生のメカニズムの解析，さらには生体を取り巻く化学物質の生物に及ぼす影響など，生物学のさまざまな分野にわたる問題を総合的に捉え，研究を展開している。
平成 17 年度からは，膜タンパク質の構造と機能に関する連携研究を，大阪大学蛋白研究所との間で進めている。現在，
本センターには，以下に示す 3 つの研究領域が設置されている。なお，基礎生物学研究所からは 4 つの研究部門が本センターに参加している。
時系列生命現象研究領域
発生遺伝研究室 ( 基礎生物学研究所・発生遺伝学研究部門 )分子発生研究室 ( 基礎生物学研究所・分子発生学研究部門 )神経分化研究室
戦略的方法論研究領域
ナノ形態生理研究室
生物無機研究室
生体物理研究室
生命環境研究領域
生体分子研究室
生命環境研究室 ( 基礎生物学研究所・分子環境生物学研究部門 )植物発生研究室 ( 基礎生物学研究所・植物発生遺伝研究部門 )www.ccinfo.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

計算科学研究センター

めの共同利用基盤センターとしての経験を活かし，分子科学センター長 : 永瀬茂教授 ( 併 )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 3
研究所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。

機構における研究基盤の強化を図るため，これまでの生理

動物実験センター
センター長 : 池中一裕教授 ( 併 )学研究所動物実験施設を岡崎 3 研究所共通の研究施設として動物実験センターに転換した。センターでは，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。

62

基礎生物学研究所 要覧 2005

研究施設

www.nibb.ac.jp/ricenter

アイソトープ実験センター
センター長 : 野田昌晴 ( 併 )当センターは，主に分子科学，基礎生物学及び生理学研究のために放射性同位元素 ( 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 )，助教授 1 名，技術職員 3 名，事務支援員 1 名，技術支援員 2 名で行われている。
使用許可核種は次のようになっている。
明大寺地区実験施設
共通棟 RI 室 :³H, ¹⁴C, ²⁸Mg, ³²P, ³³P, ³⁵S, ³⁶Cl,
⁴²K, ⁴⁵Ca, ⁸⁹Sr, ¹²⁵I
形質統御棟 RI 室 :³H, ¹⁴C, ³²P, ³³P, ³⁵S, ⁴⁵Ca, ¹²⁵I
山手地区実験施設³H, ¹⁴C, ³²P, ³³P, ³⁵S, ¹²⁵I
平成 16 年度の放射線業務従事者数は明大寺地区実験施設
107 名，山手地区実験施設 52 名，延べ施設利用者数は明大寺地区実験施設 3398 名，山手地区実験施設 1620 名であっ
た。

STAFF
助教授

小川

和男

技術課技術職員

技術支援員

松田
澤田
飯沼

伊藤
神谷

淑美
薫
秀子

崇予
清美

事務支援員

兼氏

君恵

基礎生物学研究所 要覧 2005

63

研究施設

基礎生物学研究所・生理学研究所共通施設

共

通

施

設

的相互作用を解析する。また核酸やプラスミドの抽出・分離装置，PCR，DNA シーケンサ等も備えている。

2．分離分析装置
高速液体クロマトグラフ，ガスクロマトグラフ等を備え，

基

礎生物学研究所および生理学研究所に共通する施設と生体中に含まれる微量物質の分析，定量および分取精製を行して，現代の生物科学研究を総合的に推進し得るよう，う。また各種の分離用遠心機やフローサイトメータを備え，以下の様に共通施設を設置している。これらに，平成 12 年

細胞や生体物質の解析や分離調製を行う。

度から機構共通研究施設となったアイソトープ実験センター
および動物実験センターを含めて，一つの生物科学総合実験
研究システムとして機能している。

3．物理化学的解析装置
核磁気共鳴装置(NMR)，電子スピン

基礎生物学研究所が担当する施設
分析室

www.nibb.ac.jp/analyins/CAI-home.html

共 鳴 装 置 (ESR) お
よび質量分析装置(MS) に よ る 生 体 物質の定性・定量分析
および構造解析を

分析室は基礎生物学研究所および生理学研究所に共通する行う。特に MALDI/

施設として運営され，両研究所において研究を推進するのに

TOF-MS は プ ロ テ

必要な分析機器を設置している。約 70 種類の分析機器を備

オーム解析などに活用されている。

MALDI/TOF-MS

えており，タンパク質・遺伝子の解析，生理活性物質等の分離，精製，同定，構造解析そして画像解析まで広く，基礎生
物学および生理学の研究に利用されている。
分析機器は系統的に下記のように 5 つに分類され，それぞれの装置は担当職員が維持管理している。

4．分光分析装置
紫外可視分光光度計，蛍光分光光度計，フーリエ変換赤外分光光度計，レーザーラマン分光光度計，円偏光二色性分散計，マイクロプレートリーダー，マイクロプレートルミノ
メータ等，各種分光分析装置による生体物質の定量分析や分1．タンパク質・遺伝子解析装置

光学的解析を行う。

プロテインシーケンサ，アミノ酸分析計によりタンパク質の一次構造決定や組成分析を行い，ペプチド合成装置により5．顕微鏡・画像解析装置

ペプチドの化学合成を行う。さらに表面プラズモン共鳴を利共焦点レーザースキャン顕微鏡，超深度形状測定顕微鏡や用した生体分子相互作用解析装置により，生体分子間の特異環境制御型走査電子顕微鏡を備え，組織学的・細胞学的観察
および細胞・組織レベルでの解析を行う。また化学発光，蛍光の画像解析装置により，電気泳動像等の画像解析を行う。
参考文献
Pfister, T.D., Ohki, T., Ueno, T., Hara,I., Adachi, S., Makino, Y.,
Ueyama,N., Yi Lu, and Watanabe, Y. (2005). Monooxygenationof an aromatic ring by F43W/H64D/V68I myoglobin mutant andhydrogen peroxide. J.Biol.Chem. 280 , 12858-12866.

STAFF

プロテインシーケンサ

64

基礎生物学研究所 要覧 2005

技術課技術職員

技術支援員

森
友子
牧野由美子
百々由希子
高見 重美

森部

初美

事務支援員

服部

宣子

廃棄物処理室

洗滌室
実験に使用されるガラス器具・プラスチック器具等の洗浄・実験で生じた廃液および廃棄物を回収し，研究所内外の環境保全を行う。

乾燥・滅菌を集中的に行う。
全自動洗浄機，超音波洗浄装置および滅菌装置 ( オートク
レーブ，乾熱滅菌器 ) を備え，実験で使用されているガラス器具等の洗浄・滅菌が効率的に行える施設である。

実験洗浄廃水処理施設の管理および実験濃厚廃液の分別回収を行い，研究所内外の環境の維持に努めている。
廃水処理施設では，両研究所から排出される約 200t/ 日の廃水処理を行い，併せて処理水の水質管理を行っている。
また，平成 16 年度は基礎生物学研究所および生理学研究所の各部門・施設から約 3，600L の濃厚廃液及び 20 箱 (20Kg/
箱 ) の感染性廃棄物を回収し，処理を廃棄物処理業者に委託した。

共通施設棟Ⅰ
１階
２階

分析室
アイソトープ実験センター

地階

電子顕微鏡室および分析室

実験洗浄廃水処理施設

生理学研究所が担当する施設
電子顕微鏡室機器研究試作室

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NC 放電加工機，精密旋盤などの精密工作機械類を設備し，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，各種の研究実験行う。さらに，コンピュータによる，画像処理，画像計測，用機器や電子機器の製作，開発や改良，補修などを行う。

画像出力 ( フィルムレコーダー，フルカラープリンター ) も行う。

基礎生物学研究所 要覧 2005

65

S

OKENDAIThe Graduate University for Advanced Studies

総合研究大学院大学 生命科学研究科 基礎生物学専攻

www.soken.ac.jp

基礎生物学研究所は，総合研究大学院大学の基盤機関のひとつとして生命科学研究科・基礎生物学専攻の大学院教育を行っています。恵まれた研究環境で，将来の生物学におけるリーダーを輩出すべく，高度な大学院教育を行っています。

総合研究大学院大学とは総合研究大学院大学は，基礎学術分野の総合的発展を

生 物 の 基 本 単 位 で あ る 細 胞 の 構 造・ 働 き・ 増 殖・ 分 化，目指した大学院教育を行うために，学部を持たない大学

器官の形成，外界からの刺激に対する生体の反応・制御として 1988 年に設置されました。神奈川県の葉山に本等について先端的な研究を行っています。基礎生物学研

部をもち，18 の基盤機関である国立学術研究機関に学生究所は，我が国の生物学研究の中核の一つとして，最先を分散配置し大学院教育を行っています。生命科学研究端の施設や設備が整備されているばかりでなく，教授陣

科は基礎生物学専攻と同じ岡崎にある生理学研究所の生は，優れた創造的な研究を発信し続けており，論文の被理科学専攻と，静岡県三島市の国立遺伝学研究所の遺伝

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学専攻との 3 専攻により構成されています。基礎生物学

置しています。また科学研究費の獲得率でも常にトップク

専攻は，分子生物学を基盤として動植物にかかわる基本

ラスです。基礎生物学研究所で学位を取得するためには，的，かつ，高次な生物現象を分子レベルまで掘り下げて総合研究大学院大学 ( 総研大 ) に入学する必要があります。

解析する高度な研究者の養成課程です。
これまで総合研究大学院大学は修士課程修了者を対象する博士課程の大学院として開かれていましたが，平成

基礎生物学研究所の素晴らしい研究環境

16 年 4 月から 5 年一貫制のコースが開設され，学部卒業
生から基礎生物学研究所で学ぶことが可能となりました。

基礎生物学研究所 ( 基生研 ) は大学における学術研究の21 世紀の新しい日本の生物学をリードする意欲に溢れた発展に資するため，基礎生物学に関する総合研究を行う

若者の入学を期待し研究所内外で大学院説明会を行って

こ と を 目 的 と し て，1977 年 に 創 設 さ れ ま し た。 生 命 現います。修士課程修了者の入学も従来通り 10 月と 4 月

象の基礎的な問題の解明を目指し，動物・植物を対象に，の 2 回行っています。

● 大学・機関別生物医学系論文引用度I S I N C R f o r J a p a n（ 1 9 8 1 - 2 0 0 2 ）に対 する根 岸 の 調 査

66

基礎生物学研究所 要覧 2005

基礎生物学専攻での大学院生活
少数精鋭の大学院教育
多くの大学では，大学院生数に対して教員数が少ない

本 学( 国 立 大 学 で は 学 生 一 人 あ た り 約 0.16 人 ) の に 対 し て，
総 研 大 は 教 員 数 が 圧 倒 的 に 多 い ( 約 2.6 人 ) た め， 個 別
指導が希薄になるという問題点がなく，学生生活実態調

他大学

教員

教員

学生

学生

査でも 9 割以上の学生の満足度を得ています。現在基礎生 物 学 専 攻 で も， 大 学 院 生 40 名 に 対 し て 教 員 数 が 62
名で，まさに「マンツーマン」の教育を行っています。

質の高いセミナー
基礎生物学研究所では各研究部門での研究セミナーはもちろんのこと，所外から著名な講師を招き，年 10 数回の基生研セミナーを行っています。その他，部門公開セ
ミナー，所長招へいセミナーなど，誰もが参加できるセミナーが豊富で研究者としての視野をひろげる良い機会となっています。
セミナー風景高い研究者養成率
基礎生物学専攻では高度な研究者の養成を行っています。
過去 5 年間で約 8 割の学位取得者が助手，ポスドク等研究者として従事しています。

平成 16 年度学位授与者 ( 修了者 ) の進路研究所等の博士研究員

7名

大学の博士研究員

2名

そ の 他

2名

先導科学研究科・生命体科学専攻

大学院に入学するには総合研究大学院大学の葉山キャンパス ( 神奈川県三浦郡葉

基礎生物学研究所の研究に興味を持ち，総研大への入学

山町 ( 湘南国際村 )) には，先導科学研究科 (http://sendou.

を希望する方は，総研大ホームページ http://www.soken.

soken.ac.jp/) の 2 専攻 ( 生命体科学専攻と光科学専攻 ) が設

ac.jp/index.html お よ び 基 礎 生 物 学 研 究 所 ホ ー ム ペ ー ジ

けられており，基礎生物学研究所の一部教員は担当教員としhttp://www.nibb.ac.jp/souken/life/ をご覧ください。また，てそれら 2 専攻の教育研究活動に寄与しています。

受験にあたっては進学希望研究室の担当教員と事前に連絡をとることが必要です。

基礎生物学研究所 要覧 2005

67

G

RADUATESCHOOL EDUCATION

大学院教育協力

基礎生物学研究所は，大学共同利用機関として，広く基礎生ける教育に協力を行ってきたが，近年における，研究所の研究

物学に及びこれに関連する分野における研究者の共同利用に

活動への大学院学生の参画の重要性に鑑み，平成 9 年度から供されるとともに，研究者の養成に関しては，国・公・私立大は当該大学院学生を「特別共同利用研究員」として受け入れ，

学の要請に応じて，「特別研究学生」を受け入れ，大学院にお併せて研究指導を行い大学院教育の協力を行っている。

平成 17 年度特別共同利用研究員

68

氏

名

所属大学院

・

研究科

・

専

攻 等

髙木

恭子

森長

真一

竹内

基貴

中村

修平

北 海 道 大 学 大 学 院・ 理 学 研 究 科・ 生 物 科 学黒川紘美

北 海 道 大 学 大 学 院・ 理 学 研 究 科・ 生 物 科 学

生殖腺形成における生殖細胞と体細胞系列との相互作
用の研究

青木裕美子

北 海 道 大 学 大 学 院・ 理 学 研 究 科・ 生 物 科 学

生殖腺形成時における生殖細胞分化の細胞分子遺学的
研究

有田かおり

北 海 道 大 学 大 学 院・ 理 学 研 究 科・ 生 物 科 学

生殖腺体細胞可視化メダカ・形成不全メダカの解析

加藤

英男

山
医

内分泌かく乱化学物質の生体に及ぼす影響

奥村悠紀

静 岡 県 立 大 学 大 学 院・ 薬 学 研 究 科・ 薬 学

Ipomoea 属植物をモデルとした高等植物の色素生合
成の解明

宮林香奈子

東北大学大学院・農学研究科・応用生命科学

生殖腺分化過程における Arx の機能解明

山内卓樹

千葉大学大学院・自然科学研究科・生物資源科学

高等植物の Epigenetics に関する研究

川俣朋子

神戸大学大学院・自然科学研究科・生命科学

鄭恵英

東京大学大学院・工学系研究科・化学生命工学

アフリカツメガエルを用いた，ﬁbroblast growth factor (FGF) の初期発生における役割の解析

吉兼奈美

奈 良 先 端 科 学 技 術 大 学 院 大 学・ バ イ
オ サ イ エ ン ス 研 究 科・ 細 胞 生 物 学

dNAT1 の機能解析佐藤弘明

名 古 屋 大 学 大 学 院・ 生 命 農
学 研 究 科・ 生 命 技 術 科 学

げっ歯類行動内分泌系の基盤となる性ステロイド受容体のエピジェネティクス

北海道大学大学院・農学研究科・応用生命科学
東 北 大 学 大 学 院・ 生 命 科 学 研
究 科・ 生 態 シ ス テ ム 生 命 科 学

研究題目
イネ易変性ヴィレッセント変異に係る新規ＤＮＡトラ
ンスポゾンの解析
閉鎖花の収斂進化に関する進化遺伝学的研究

名 古 屋 大 学 大 学 院・ 生 命 農 学

行動内分泌系における雌雄特異性の基盤となる核内受

研 究 科・ 応 用 分 子 生 命 科 学

容体のエピジェネティック制御

口学

基礎生物学研究所 要覧 2005

大
研

学
究

大 学 院・科・ 基 礎

連
獣

合
医

獣
学

生殖腺形成における体細胞系列分化に関する細胞・分子遺伝学的研究

酵母のオートファジーの膜動態に関する分子遺伝学的解析

O

KAZAKIBIOLOGY CONFERENCES

生物学国際高等コンファレンス
www.obc.nibb.ac.jp

第 2 回 生物学国際高等コンファレンス (OBC)

Terra Microbiology「地圏微生物学」

開

催

期

間

オーガナイザー

2004 年 9 月 26 日〜 30 日
埼玉大学

大森

正之

Michigan 州立大学 James M. Tiedje

会議は 4 つのセッション ((1) 環境による制限と進化の多様性，(2) 生物地球化学的循環と土壌形成，(3) 共生と相互作
用，(4) 微生物系への新しいアプローチ ) からなり，それぞれを通じて，噴火直後の火山周辺や洞窟，岩石表面などの極端な環境を含む地球上の多様な環境に生育するバクテリアの集団や，バクテリアと植物，バクテリアと昆虫などの共生体について幅広い研究が紹介された。さらに，分子生物学技術とコンピュータを駆使して，遺伝子の側面から複雑な微生物集団を解析する研究の急速な発展が報告された。現代生物学の基礎を築くための重要な貢献をしてきた微生物学が，生物学の新たな発展の最前線を形成しつつあることが示された会議だった。研究の最前線に携わっている若手研究者も多数参加し，5 日間隔離された環境の中で集中した雰囲気を持続することにより，今後の研究の核となるコミュニティー形成に資するところが大きかった。
招待講演者
Allen, Eric E.

(University of California, Berkeley, USA)稲垣史生

( 海洋研究開発機構 )Arp, Daniel J.

(Oregon State University, USA)

大熊盛也

( 理化学研究所 )Broughton, William(University of Geneva, Switzerland)太田寛行( 茨城大学 )Engel, Annette Summers(Louisiana State University, USA)大森正之

( 埼玉大学 )Gorbushina, Anna A.

(Institute for Chemistry and Biology of the Marine

岡部聡( 北海道大学 )Environment, Germany)掛川武( 東北大学 )(Swiss Federal Institute of Technology Zurich, Switzerland)片山葉子( 東京農業工業大学 )King, Gary M.

(University of Maine, USA)加藤憲二

( 静岡大学 )Kirshchvink, Joseph L.

(California Institute of Technology, USA)木村浩之

( 静岡大学 )Koch, Alexander M.

(University of Lausanne, Switzerland)

久我ゆかり( 信州大学 )Lake, James A.

(University of California, Los Angeles, USA)黒川顕

( 奈良先端科学技術大学院大学 )Liu, Shuang-Jiang(Chinese Academy of Sciences, P. R. of China )斉藤雅典( 農業環境技術研究所 )Liu, Wen-Tso(National University of Singapore, Singapore)佐伯和彦( 大阪大学 )Madsen, Eugene L.

(Cornell University, USA)

佐々木まゆみ( 産業技術総合研究所 )Murray, Alison(Desert Research Institute, USA)

諏訪裕一

( 産業技術総合研究所 )Neu, Thomas R.

(UFZ Centre for Environmental Research, Germany)関口勇地( 産業技術総合研究所 )Olsen, Gary J.

(University of Illinois at Urbana-Champaign, USA)妹尾啓史

( 東京大学 )Rainey, Paul

(University of Auckland, New Zealand)津田政孝( 東北大学 )Soderstrom, Bengt(Lund University, Sweden)

難波謙二( 東京大学 )Tiedje, James M.

(Michigan State University, USA)野村暢彦

( 筑波大学 )Torsvik, Vigdis(University of Bergen, Norway)

早津雅仁( 静岡大学 )Treusch, Alexander H.

(Darmstadt University of Technology, Germany)

平石明( 豊橋技術科学大学 )Whiteley, Andrew S.

(Centre for Ecology and Hydrology Oxford, UK)深津武馬( 産業技術総合研究所 )福井学( 東京都立大学 )南澤究( 東北大学 )

望月

敦史

安田

剛

( 製品評価技術基盤機構 )吉村仁( 静岡大学 )和田実( 東京大学 )Hennecke, Hauke( 基礎生物学研究所 )基礎生物学研究所 要覧 2005

69

N

IBB

CONFERENCE

基礎生物学研究所コンファレンス

第 50 回 基礎生物学研究所コンファレンス「複雑な生物ネットワークの構造と動的挙動」
Structure and Dynamics of Complex Biological Networks
開

催

期

間

オーガナイザー

2005 年 2 月 8 日〜 10 日
基礎生物学研究所

望月敦史

生命科学における分子遺伝学的手法の進歩により，遺伝子の制御や相互作用に関する膨大な情報が得られるようになった。これらの情報を，生物としての高次な振る舞いへと結びつける
ことが，生命科学の次の課題である。しかし多数の遺伝子が相互作用して，高次生命現象を作り出す機構を，実験だけから解くのは容易ではない。これに答える手法として，情報科
学や数理科学の可能性が，現在注目されている。
この会議では，様々な生命現象に対して，数理・計算機的手法を用いて取り組む研究者や，これらの手法に関心のある議論された。また，ネットワーク構造が生み出す，動的な振実験研究者に広く参加を呼びかけ，国際交流を行った。国内

る舞いを明示することが，次の重要課題であるとの共通認識

外から 91 名 ( 海外から 12 名 ) の参加者を得て，39 題の研が得られた。この会議から始まる交流が，それぞれの分野を究発表がなされ，活発な議論が進められた。これまで，生命さらに発展させると期待できる。会議終了後には参加者の多現象を対象とした数理的・計算機的研究は，バイオインフォ

くから，理論生命科学の将来の方向を予期させる会議であっマティクスや数理生物学，物理学など，異なる領域のそれぞた，との謝辞が寄せられた。

れにおいて進められてきた。これら異分野間の研究者が，一同に会する画期的な会議となった。
会議のキーワードとして，理論分野で注目を集めている「相互作用のネットワーク」を特に重視した。現在，代謝系
から生態系まで，生命現象の様々なレベルにおける相互作用構造に関して，理論的 研究 が 活発 に 行 われている。それら異なる生命現象を対象とした研究が，この会議に於いては統一的に
招待講演者

70

Albert, R'eka(Pennsylvania State University, USA)

阿久津達也

( 京都大学 )Almaas, Eivind(University of Notre Dame, USA)有田正規

( 東京大学 )Alvarez-Buylla, Elena Roces (Universidad Nacional Autonoma de Mexico, Mexico)

巌佐庸( 九州大学 )CHING, Wai-Ki(University of Hong Kong, China)

金子邦彦( 東京大学 )Craciun, Gheorghe(Ohio State University, USA)近藤滋

( 名古屋大学 )King, Ross

(University of Wales, UK)

時田恵一郎( 大阪大学 )Martinez, Neo(Paciﬁc Ecoinformatics and Computational Ecology

中井謙太( 東京大学 )Laboratory, USA)望月敦史

( 基礎生物学研究所 )Muratov, Cyrill(New Jersey Institute of Technology, USA)

Paulsson, Johan(University of Cambridge, UK)

Reinitz, John

(Stony Brook University, USA)

Vert, Jean-Philippe(Ecole des Mines de Paris, France)

基礎生物学研究所 要覧 2005

C

OOPERATIVERESEARCHES

共同研究活動グループ共同研究
研究課題
車軸藻綱植物と陸上植物の分子進化学的解析

伊藤元己

提案代表者名・所属
東京大学大学院総合文化研究科

黄色植物の青および緑色光を受容する光反応系の解明

片岡博尚

東北大学大学院生命科学研究科

アゲハチョウ上科の系統発生学的研究

江本純

ネナシカズラの寄生根形成部位の光による決定と形成予定部位の解析 山田
食虫植物の消化酵素遺伝子の起源と進化
鵜澤

恭司
武俊

南

山

大

学

人

文

学

部

富
山
大
学
理
学
部
大 阪 教 育 大 学 教 育 学 部

個別共同研究研究課題

提案代表者名・所属

イネ老化葉における Rubisco 分解の分子機構

石田宏幸

東 北 大 学 大 学 院 農 学 研 究 科

青色花弁色素細胞の液胞成分と発色に関する研究吉田久美

名古屋大学大学院情報科学研究科

高等植物における高次リン酸化イノシトールに注目したリン代謝ダイナミクスの解明 三村
植物ペルオキシゾームの形成とカタラーゼの細胞内輸送
江坂

徹郎
宗春

神
戸
大
学
理
学
部
広島大学大学院生物圏科学研究科

選択的オートファジーにおける新生膜合成の時空制御機構
酵母液胞アミノ酸トランスポーターの局在性と生理機能

阪井
柿沼

康能
喜己

京 都 大 学 大 学 院 農 学 研 究 科
愛
媛
大
学
農
学
部

動物卵成熟におけるサイクリン B 翻訳制御蛋白質 Pumilio の機能調節 山下正兼

北 海 道 大 学 大 学 院 理 学 研 究 科

ヒトデ生殖巣刺激物質 (GSS) の同定および生合成系の解明

三田

雅敏

帝

魚類生殖腺刺激ホルモン受容体に関する分子生物学的研究
魚類卵成熟の分子メカニズムの解析
魚類卵巣分化後の性転換による精巣分化機構解明

平井
徳元
中村

俊朗
俊伸
將

帝 京 科 学 大 学 理 工 学 部
静
岡
大
学
理
学
部
琉球大学熱帯生物圏研究センター

魚類卵母細胞核マトリクスに存在する高分子量蛋白質のプロテオーム解析 山口明彦

九 州 大 学 大 学 院 農 学 研 究 院

鳥類の生殖腺の性分化機構の解明

吉岡秀文

兵 庫 教 育 大 学 学 校 教 育 学 部

伊藤トランスジェニックカエルを用いた発生における細胞死の解析 , 並びにコンディショナル遺伝子発現システムのカエルへの応用 酒巻

正樹
和弘

佐
賀
大
学
医
学
部
京都大学大学院生命科学研究科

RNAi を用いた神経再生遺伝子の機能解析
小脳皮質形成における PTP ζの役割の解明

加藤
田中

聖
正彦

金 沢 大 学 大 学 院 医 学 系 研 究 科
藤田保健衛生大学総合医科学研究所

植物体内における無機元素関連遺伝子についての解析中西

ペルオキシソーム膜透過装置の解明

京

大

学

理

工

学

部

友子

東京大学大学院農学生命科学研究科

シンタキシンノックアウトマウスの高次神経機能の解析
赤川 公朗
タバコモザイクウイルスの移行タンパク質を利用した原形質連絡タンパク質の解析 渡辺雄一郎

杏
林
大
学
医
学
部
東京大学大学院総合文化研究科

花器官形態形成遺伝子の被子植物における初期進化の機能的・系統的研究 青木誠志郎
ミカズキモの有性生殖機構の分子生物学的解析
関本 弘之

東京大学大学院総合文化研究科
東京大学大学院総合文化研究科

ヒメツリガネゴケの受精・胚発生課程の解析加藤雅啓

東 京 大 学 大 学 院 理 学 系 研 究 科

高等植物ミトコンドリア核構成タンパク質の同定
UV-B 光受容体の同定

酒井
植野

敦
洋志

奈 良 女 子 大 学 理 学 部
奈 良 女 子 大 学 生 活 環 境 学 部

褐藻の鞭毛局在フラビンタンパク質の構造解析
周生期エストロゲン処理によるマウス多卵性濾胞誘導機構の解明

村上
佐藤

明男
友美

神戸大学内海域環境教育研究センター
横浜市立大学大学院総合理学研究科

酸化剤 , 抗酸化剤による遺伝子発現変化のマイクロアレイを用いた網羅的解析 綾木
子宮内膜細胞の増殖と機能発現に及ぼす発情ホルモンおよび内分泌攪乱物質の作用機構の解析 高橋仁純夫

神 戸 大 学 大 学 院 医 学 系 研 究 科
岡
山
大
学
理
学
部

ショウジョウバエ学習記憶中枢形成遺伝子の網羅的解析
古久保( 徳永 )克男 筑 波 大 学 生 物 科 学 系
ホヤ精子鞭毛分子構築と分子運動調節機構の解明
稲葉 一男 筑 波 大 学 下 田 臨 海 実 験 セ ン タ ー
レポーター酵素特異的蛍光プローブの開発と , これに基づく新規生理学研究ツールの確立 浦野 泰照 東 京 大 学 大 学 院 薬 学 研 究 科
両生類における内分泌攪乱化学物質応答遺伝子の単離と構造解析
強光ストレスの検知に関わるシグナル伝達経路の解明
生殖細胞の性分化に関わる体細胞の特性
オートファゴソーム膜新生における脂質の役割
哺乳動物におけるオートファジーの分子機構と生理的意義の解明
植物細胞内物質輸送系に関わる構造体の超微形態学的解析
分化の影響を受けるコサプレッションの研究
葉緑体運動機構の解析
ミドリムシ光活性化アデニル酸シクラーゼ (PAC) の光活性化機構の分光学的研究

高瀬
稔
林
秀則
小林
亨
梅田 真郷
水島
昇
林 八寿子
児玉 浩明
門田 明雄
志賀
潔

広 島 大 学 大 学 院 理 学 研 究 科
愛媛大学無細胞生命科学工学研究センター( 独 )水産総合研究センター養殖研究所
京 都 大 学 化 学 研 究 所( 財 )東京都医学研究機構東京都臨床医学総合研究所
新潟大学教育研究院自然科学系
千 葉 大 学 園 芸 学 部
東京都立大学大学院理学研究科
熊本大学大学院医学薬学研究部

ヒメツリガネゴケの Ca²+ シグナル伝達因子の同定と機能解析
シアノバクテリアの紫外線耐性

朽津坂本

東京理科大学大学院理工学研究科
金沢大学大学院自然科学研究科

和幸
敏夫

基礎生物学研究所 要覧 2005

71

高等植物の液胞選別輸送の分子機構

西村いくこ

京 都 大 学 大 学 院 理 学 研 究 科

マウス皮膚発生における Wnt 受容体の役割の解析

武藤

正彦

山

Atg 蛋白質の結晶構造解析

稲垣冬彦

北 海 道 大 学 大 学 院 薬 学 研 究 科

ヒメツリガネゴケ Phan 遺伝子 ,Phb 遺伝子の解析

出口博則

広 島 大 学 大 学 院 理 学 研 究 科周生期に投与したビスフェノール A のラット卵巣への影響
ゼブラフィッシュにおける精子形成の分子調節機構

太田
酒井

康彦
則良

鳥
取
大
学
農
学
部
情報・システム研究機構国立遺伝学研究所

環境ストレスに対するペルオキシソームタンパク質遺伝子の変動と新奇ストレス応答性ペルオキシソームタンパク質の探索 加藤朗

光合成物における概日時計による代謝調節機構
I pomea 属植物をモデルとした高等植物の色素生合成機構の解明

新

口

大

潟

学

大

医

学

学

理

学

部

部

近藤

孝男

名 古 屋 大 学 大 学 院 理 学 研 究 科

野口

博司

静

岡

県

立

大

学

薬

学

部

研究会
研究課題
光生物学の課題と光技術の展望
オオバコの生物学 = その現代的見直し =提案代表者名・所属
片岡
塚谷

博尚
裕一

東北大学大学院生命科学研究科
自然科学研究機構岡崎統合バイオサイエンスセンター

SUMO 修飾のバイオロジー
中村
東アフリカ大湖群のシクリッド類における種分化の分子機構研究のストラテジー 岡田真典弘

自然科学研究機構基礎生物学研究所
東京工業大学大学院生命理工学研究科

生体シグナルの可視化を目指して上野直人

自然科学研究機構基礎生物学研究所

紫外線による酸化的 DNA 損傷形成の波長依存性に関する研究

竹内
イネのフィトクロム突然変異体を用いた子葉鞘の伸長抑制に対する短時間照射光の強度の効果 高野

裕一
誠

北
海
道
東
海
大
学
( 独 ) 農 業 生 物 資 源 研 究 所

好熱性ラン藻 Thermosynechococcus elongatus BP-1 の走行性に関する研究 眞鍋
太陽 UV-B 人体被曝量計の高精度校正に関する研究
竹下

勝司
秀

横 浜 市 立 大 学 総 合 理 学 研 究 科
東 海 大 学 総 合 科 学 技 術 研 究 所

ベタレイン色素合成に関与する光受容体の特定 ( Ⅱ )足立泰二

大阪府立大学大学院農学生命科学研究科

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
シアノバクテリアの遺伝子発現の光応答性研究

池畑
池内

広伸
昌彦

東 北 大 学 大 学 院 医 学 系 研 究 科
東京大学大学院総合文化研究科

ラン藻の光運動反応に及ぼす青色光 , 紫外光の影響
脊椎動物生物時計の光入力系

広瀬
飯郷

正紀
雅之

和
宇

歌

山
都

器官培養皮膚組織における紫外線誘発アポトーシスの作用スペクトル 大西

武雄

奈

良

県

太陽光紫外線単独あるいは化学物質共存かでの DNA 傷害と突然変異 , アポトーシスの誘導あるいはその抑制に関する研究 根岸

岡
山
大
学
薬
学
部
京都大学大学院生命科学研究科

大型スペクトログラフ共同利用実験
研究課題

提案代表者名・所属

シロイヌナズナのフィトクロム発色団構造と光生理応答の解析

河内

友惠
孝之

ユーグレナの光周的細胞増殖に有効な光の作用スペクトル

後藤

健

帯

広

大
立

畜

学
宮

教
医

産

育
大

学

部
学

科

大

学

大

学

UVA 照射により誘発される各種の酸化的 DNA 損傷の修復欠損大腸菌株による解析 二階堂 修 金 沢 学 院 短 期 大 学
Dual Irradiation Technique for Plastic Materials
Andrady, Anthony L. R e s e a r c h T r i a n g l e I n s t i t u t e
Determining the action spectrum of phototaxis in diatoms and identiﬁcation of the photoreceptors involved Bowler, Chris S t a z i o n e

難治性皮膚および血液疾患に対する選択的波長を用いた光線療法の開発 森田
歯の動力応答の光制御
塚谷

明理
裕一

Z o o l o g i c a
名古屋市立大学大学院医学研究科
自然科学研究機構岡崎統合バイオサイエンスセンター

新規青色光センサータンパク質 , 光活性化アデニル酸シクラーゼの作用スペクトル 伊関
歯周病原性細菌 Porphyromonas gingivalis に対する光照射の影響の測定 里村

峰生
一人( 独 ) 科 学 技 術 振 興 機 構
徳 島 大 学 医 学 部・ 歯 学 部 付 属 病 院

雅彦
紀孝
實

提案代表者名・所属
岡 山 大 学 資 源 生 物 科 学 研 究 所( 独 ) 理化学研究所脳科学研究推進部
京 都 府 立 医 科 大 学

形質統御実験施設共同利用実験
研究課題
イネの易変性葉緑素異体における転移性因子の探索
前川
サル大脳皮質錐体細胞に発現する voltage-gated ion channel の検索 : 辺縁皮質と他の新皮質との比較 一戸
RNAi の脳内局所注入による神経伝達物質受容体の強制脱落と発現木村72

基礎生物学研究所 要覧 2005

基生研セミナー
1 深津武馬（ ( 独 ) 産業技術総合研究所産学官連携部門 ）

6 田村

宏治

（東北大学大学院生命科学研究科）

2 石浦

章一

（東京大学大学院総合文化研究科）

7 岡田

清孝

（京 都 大 学 大 学 院 理 学 研 究 科）

3 広瀬進
4 品川日出夫（国 立 遺 伝 学 研 究 所）
（大 阪 大 学 微 生 物 病 研 究 所）

8 木山
9 谷坂

博資
隆俊

（大阪市立大学大学院医学研究科）（京 都 大 学 大 学 院 農 学 研 究 科）

5 西島

（国

立

正弘

感

染

症

研

究

所）

所長招へい
1 大森

正之

（埼

玉

大

学

理

学

部）

6 OLIVIER, Cotsaftis （ C

2 加藤

憲二

（静

岡

大

学

理

学

部）

7 CHOW, Jeremy （ The University of Hong Kong ）

3 諏訪

裕一

（ ( 独 ) 産業技術総合研究所産学官連携部門 ）4 姜恭好(JIANG, Gonghao) （ 上 海 鍼 灸 経 路 研 究 所 ）5 EPSTEIN,Douglas,J. （ ペンシルヴァニア大学スクールオブメディシン ）

I
大

学

A
教

養

D）

8 奥本大三郎

（埼

9 宮田
10 坂口

（ 京都工芸繊維大学大学院工芸科学研究科 ）（カ リ フ ォ ル ニ ア 大 学）

清司
拓哉

玉

R

学

部）

基礎生物学研究所 要覧 2005

73

F

ACILITIESOF THE INSTITUTES

岡崎共通施設■ 岡崎情報図書館

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。

図書館建物

主な機能

図書館内部

・ライブラリーカードによる 24 時間利用。
・情報検索サービス (Web of Science, Inside web, NACSIS-IR, SciFinder Scholar 等 )。

■ 岡崎コンファレンスセンター

www.occ.orion.ac.jp

学術の国際的及び国内的交流を図り，岡崎 3 機関の研究，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に平成 9 年 2 月に竣工した。
大会議室 250 名収容，中会議室 150 名収容，小会議室(2 室 ) 各 50 名収容。

岡崎コンファレンスセンター

大会議室■ 岡崎共同利用研究者宿泊施設

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 20］及び「山手ロッジ」［個室 11，特別個室（2 人用）4，家族室 2］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。

74

基礎生物学研究所 要覧 2005

三島ロッジ

山手ロッジ

P

ROFILEOF THE INSTITUTE研究所の現況

■ 現員（平成 17 年 4 月 1 日現在）

合計

所長

教授
（客員）

助教授
（客員）

助手

さきがけ
研究員

博士研究員
（うち外国人）大学院生

特別協力研究員（うち外国人）特別共同利用
研究員

技術職員

1

14
（4）

14
（3）

34

2

52
（7）

43

47
（6）

18

28

■ 予算
（平成 16 年度決算額）
人件費（千円）

物件費（千円）

793,750

797,773

計（千円）
1,591,523

■ 配置図
施
①

②
③
④
⑤
⑥
⑦

施
⑧
⑨
⑩

設
山手 1 号館 A ( 動物実験センターの一部 ,アイソトープ実験センターの一部 )山手 1 号館 B ( 形質転換生物研究施設 )山手 2 号館 ( 統合バイオサイエンスセンターの一部 ,計算科学研究センターの一部 , 生理学研究所の一部）

面積 (m²)
4,674
2,303
8,453

設
実験研究棟
A 大型スペクトログラフ室
B 動物実験センター ( 水生動物室 )形質統御実験棟
共通施設棟 Ⅰ( アイソトープ実験センター 分析室 電子顕微鏡室 )共通施設棟Ⅱ ( 洗滌室 機器研究試作室 )動物実験センター ( 陸生動物室 )廃棄物処理施設
実験圃場 ( 管理棟・温室 )

面積 (m²)
11,077

2,575
3,080
612
3,184
80
200

施 設
面積 (m²)⑪ 山手 3 号館 ( 基礎生物学研究所の一部 , 生理学研究所の一部 ,10,757
分子科学研究所の一部 , 統合バイオサイエンスセンターの一部 )⑫ 山手 4 号館 ( 分子スケールナノサイエンスセンター )3,813⑬ 山手 5 号館 ( 核磁気共鳴装置による実験施設 )664⑭ 高圧配電施設
440⑮ 実験排水処理施設
111

基礎生物学研究所 要覧 2005

75

A

DMINISTRATIONBUREAU

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長
総

務

部

部
総

務

課

国際研究協力課

課

課
財

調

務

達

課

課

設

課

夫

長

( 兼務 ) 栗

城

繁

夫

守

康

長

田

境

補

佐

水

野

課

長

補

佐

神

谷

利

昌

専

門

職

員

鈴

木

昇

治

総

務

係

長

桑

原

博

明

企 画 評 価 係 長

小

林

高

士

情 報 処 理 係 長

服

部

康

史

図 書 館 係 長

古

田

克

敏

人

事

係

長

山

本

寛

幸

労

務

係

長

杉

浦

鈴

代

給

与

係

長

廣

岡

義

彦

耕

二

課

均

長

平

尾

員

行

田

長

山

田

一

郎

大 学 院 係 長

( 兼務 ) 山田

一郎

共 同 利 用 係 長

伊

藤

伸

二

門
際

係

豊

産 学 連 携 係 長

神

谷

良

志

夫

研 究 助 成 係 長( 兼務 ) 神

谷

良

志

夫

部

長

原

課

長

林

口

正

明

正

憲

課

長

補

佐

白

井

啓

夫

総

務

係

長

稲

垣

道

雄

財 務 第 一 係 長

二

村

浩

臣

財 務 第 二 係 長加藤

財 務 第 三 係 長

村

木

出

長

浅

井

誠

長

葛

西

勇

員

藤

本

調 達 第 一 係 長

浦野

調 達 第 二 係 長

加

藤

嘉

之

調 達 第 三 係 長

高

藤

八

朗

課

長

渡

邉

壽

夫

佐

渋

谷

省

一

資 産 管 理 係 長佐々

環 境 保 全 係 長

地

中

納

係

課
専

施

繁

長

国

務

城

課

専

財

栗

課

門

長

補

厚
教

和

悦

夫
實

部

真
剛

施

設

係

長

電

気

係

長

井

川

正

幸

機

械

係

長

浅

野

一

夫

平成 17 年 4 月 1 日 現 在76

基礎生物学研究所 要覧 2005

INDEX殷

彰□ ………………………………………………… 37

榎谷 和真 ………………………………………………… 29
及川 和聡 …………………………………………………… 9
尾板 英子 ………………………………………………… 11

あ………………………………………… 39

青木栄津子………………………………………………… 41

AUSTEN, Ganley

青木裕美子……………………………………………… 26,68

大久保範聡 ………………………………………………… 17

青野直樹………………………………………………… 41

大澤 園子 ……………………………………………… 31,61

赤沼啓志………………………………………………… 25

大住 克史 ………………………………………………… 39

浅尾久世………………………………………………… 37

大隅 良典 ……………………………………………… 5,11

浅野恵………………………………………………… 21

太田 耕平 ………………………………………………… 17

綾部夕子………………………………………………… 29

太田 美咲 ………………………………………………… 55

新井祐子…………………………………………………… 9

大西誠 ………………………………………………… 37

有田かおり ……………………………………………… 26,68

大根田

守 ………………………………………………… 11

有田佳代………………………………………………… 23

大野

薫 ………………………………………………… 17

易梅生………………………………………………… 17

大林 享子 ………………………………………………… 25

飯岡英和………………………………………………… 21

大林 典彦 ………………………………………………… 25

飯田滋……………………………………………… 5,37

大室 ( 松山 ) 有紀

飯沼秀子……………………………………………… 61,63

大脇亜希子 ………………………………………………… 19

井川絵美………………………………………………… 39

岡………………………………………… 17

早苗 ……………………………………………… 19,61

井口泰泉………………………………………………… 45

小笠原希実 …………………………………………………… 9

池中一裕………………………………………………… 62

岡田 典弘 ………………………………………………… 42

石川あずさ ………………………………………………… 19

小川 和男 ……………………………………………… 13,63

石川隆子………………………………………………… 31

小川 英知 ………………………………………………… 19

石川直子………………………………………………… 47

奥

井尻

成保

………………………………………………… 17

奥村 悠紀 ……………………………………………… 37,68

伊関峰生……………………………………………… 49,72

織田 敬子 ……………………………………………… 25,26

板津昌子………………………………………………… 39

小田 律子 ………………………………………………… 25

市川千秋……………………………………………… 56,61

小野 明美 ………………………………………………… 37

市川幸奈………………………………………………… 41

小野田志歩 ………………………………………………… 37

市川洋子……………………………………………… 58,61

小野寺

市川

公秀 ………………………………………………… 11

純 ………………………………………………… 11理恵………………………………………………… 11

小原 圭介 ………………………………………………… 11

市川真理子………………………………………………… 21

小原 真理 ………………………………………………… 41

伊藤慎治………………………………………………… 49

伊藤崇予……………………………………………… 61,63

井原

か

賢

………………………………………………… 29

今井亜紀子………………………………………………… 31

陰山 卓哉 ………………………………………………… 11

今井閑………………………………………………… 25

片岡ゆかり ………………………………………………… 61

今泉妙依子………………………………………………… 45

片山 知美 ………………………………………………… 29

今村拓也………………………………………………… 32

勝

今村

寿子

………………………………………………… 52

勝木 元也 ………………………………………… 1,6,12,54

上田

千弦…………………………………………………… 9

加藤 恭子 …………………………………………………… 9

植田佳子………………………………………………… 23

加藤 英男 ……………………………………………… 45,68

上野直人…………………………………… 5,6,21,55,72

加藤 泰彦 ………………………………………………… 45

宇佐美剛志………………………………………………… 17

兼氏 君恵 ………………………………………………… 63

氏家義史………………………………………………… 39

金子 裕代 ………………………………………………… 17

内山郁夫……………………………………………… 53,57

壁谷 幸子 ……………………………………………… 11,61

内海秀子……………………………………………… 25,61

鎌田 知江 …………………………………………………… 9

宇野 智子 ………………………………………………… 61

鎌田 芳彰 ………………………………………………… 11

梅林弘美……………………………………………… 52,59

神垣あかね …………………………………………………… 9

漆谷博志………………………………………………… 45

神谷 清美 ………………………………………………… 63

義直 ………………………………………………… 45

基礎生物学研究所 要覧 2005

77

香村 敏郎 ………………………………………………… 37

佐藤弘明 ……………………………………………… 32,68

川俣 朋子 ……………………………………………… 11,68

佐藤

優子 ………………………………………………… 19

川村 哲規 ………………………………………………… 25

佐藤

良勝 ………………………………………………… 41

河村 基史 ………………………………………………… 58

澤田

薫 ……………………………………………… 61,63

菊池 一浩 ………………………………………………… 48

三城

和子 ………………………………………………… 37

北舘

祐 ………………………………………………… 23

重信

秀治 ………………………………………………… 23

木津川尚史 ………………………………………………… 31

司馬

桂君 ………………………………………………… 17

木下 典行 ………………………………………………… 21

柴田恵美子 ………………………………………………… 17

日下 雅友 ………………………………………………… 19

柴田

鯨岡 昌裕 ………………………………………………… 21

柴本佳緒里 ………………………………………………… 21

久保木悠子 …………………………………………………… 9

嶋雄一 ………………………………………………… 19

倉田 ( 千野 ) 智子………………………………………… 25

嶋田

ゆう ………………………………………………… 17

栗田加代子 ………………………………………………… 17

島谷

善平 ………………………………………………… 37

黒川 紘美 ……………………………………………… 26,68

島本

三樹 ………………………………………………… 37

小池ゆかり ………………………………………………… 19

清水秀忠 ………………………………………………… 29

幸田 龍紀 ………………………………………………… 19

清水峰子 ………………………………………………… 48

郷野 弘江 ………………………………………………… 19

姜

恭好 ………………………………………………… 37

越田 澄人 ………………………………………………… 25

定塚

勝樹 ………………………………………………… 39

小島 洋子 ……………………………………………… 41,47

定塚

恵世 ………………………………………………… 37

小玉 明子 ………………………………………………… 29

新谷隆史 ………………………………………………… 29

児玉 顕一 ………………………………………………… 39

進藤

麻子 ………………………………………………… 21

児玉 隆治 ……………………………………………… 43,55

末次

憲之 ………………………………………………… 48

後藤みさ子 ………………………………………………… 41

司

暁輝 ………………………………………………… 31

後藤

恵 ………………………………………………… 29

杉浦

未央 ………………………………………………… 19

小林かおる ………………………………………………… 45

杉山

朋美 ………………………………………………… 55

小林 慶子 ………………………………………………… 58

鈴木亜矢 ………………………………………………… 17

小林 聡子 ………………………………………………… 54

鈴木

育 …………………………………………………… 9

小林

悟 ………………………………………………… 23

鈴木邦律 ………………………………………………… 11

小林 武彦 ………………………………………………… 39

鈴木

恵子 ……………………………………………… 57,61

小林 弘子 ……………………………………………… 17,61

鈴木

武士 ………………………………………………… 49

小林 未佳 ………………………………………………… 45

鈴木

淑子 ………………………………………………… 49

小松 朋子 ………………………………………………… 19

鈴木亮子 ………………………………………………… 29

小松 勇介 ………………………………………………… 31

住川

直美 ……………………………………………… 41,61

小峰由里子 ………………………………………………… 31

関藤

孝之 ………………………………………………… 11

近藤 千香 ………………………………………………… 11

芹澤

尚美 ………………………………………………… 39

近藤 真紀 ……………………………………………… 9,61

周

林燕 ………………………………………………… 17

さ
崔

78

安司 ………………………………………………… 17

た泰林 ………………………………………………… 39

田尾

嘉誉 ………………………………………………… 21

斉藤 大助 ………………………………………………… 26

高木恭子 ……………………………………………… 37,68

酒井 章衣 ………………………………………………… 17

高木千賀子 ………………………………………………… 17

阪井 康能 ………………………………………………… 12高木

坂神 真理 ………………………………………………… 61

高木由香利 ……………………………………………… 58,61

作田高司

拓 ………………………………………………… 29

知世 ……………………………………………… 21,61
雅史 ………………………………………………… 31

笹岡 俊邦 ……………………………………………… 34,58

高代加代子 ………………………………………………… 25

佐々木 剛 ………………………………………………… 42

高田慎治 …………………………………… 5,25,58,59,62

佐々木哲也 ………………………………………………… 31

高田律子 ………………………………………………… 25

佐藤 香織 ………………………………………………… 23

高橋

絵里 ………………………………………………… 45

佐藤 仁泰 ………………………………………………… 23

高橋

一彦 ………………………………………………… 42

基礎生物学研究所 要覧 2005

高橋潤………………………………………………… 25

難波千営子 ……………………………………………… 57,61

高橋 弘雄………………………………………………… 29

西出 浩世 ……………………………………………… 57,61

高橋 弘樹………………………………………………… 21

仁科 桃子 …………………………………………………… 9

高畑亨………………………………………………… 31

西村 紀子 ………………………………………………… 61

高部恵理子………………………………………………… 47

西村 幹夫 ……………………………………………5,6,9,56

香 ………………………………………………… 21

野口 裕司 ………………………………………………… 58

高松

高見 重美

……………………………………………… 61,64

野田 健司 ………………………………………………… 11

竹内 和美………………………………………………… 33

野田 千代 ……………………………………………… 23,61

竹内 基貴……………………………………………… 32,68

野田 昌晴 ………………………………………… 5,6,29,63

竹内

靖……………………………………………… 29,61

竹下美也子……………………………………………… 56,61

田中 幸子……………………………………………… 37,61

田中実……………………………………………… 26,58

朴

慶一 ………………………………………………… 37

棚橋 貴子………………………………………………… 41

橋本

薫 ………………………………………………… 41

谷山 和美………………………………………………… 21

BASU, Dipanjan

田村………………………………………………… 29

長谷川訓子 ………………………………………………… 41………………………………………… 17

長谷部光泰 ……………………………………………… 5,41

CHOW, Pak Hong Jeremy ………………………………… 29

服部 宣子 ………………………………………………… 64

鄭花田 孝雄 ………………………………………………… 11

洋

CHAUBE, Radha

恵英 ……………………………………………… 21,68

は………………………………………… 17栂根 一夫………………………………………………… 37

馬場

束村 博子

………………………………………………… 32

馬場 美鈴 ………………………………………………… 11

塚谷 裕一……………………………………………… 47,72

BHANDARI, Ramji Kumar ………………………………… 17柘植 豊子……………………………………………… 21,55

濱田 義雄 ……………………………………………… 14,56

附柴 久美………………………………………………… 11

早川 利枝 ………………………………………………… 17

土屋 直美………………………………………………… 23

林

晃司 ……………………………………………… 58,61

土屋恵………………………………………………… 19

林

誠 …………………………………………………… 9

都築志保子………………………………………………… 61

林

誠 ………………………………………………… 23

坪井 秀憲………………………………………………… 48

林

良樹 ………………………………………………… 23

寺坂 知恵………………………………………………… 21

原郁代 ………………………………………………… 17

寺田 理枝………………………………………………… 37

原洋子 ………………………………………………… 11

百々由希子……………………………………………… 61,64

東

正一 ……………………………………………… 56,61

豊岡 ( 河合 ) 博子
冨田 早苗………………………………………… 48………………………………………………… 19

崇 ………………………………………………… 19

日名子

恵 ………………………………………………… 45

檜山 武史 ………………………………………………… 29
平岩 宏基 ………………………………………………… 41

な平川 恵里 ………………………………………………… 17
平松 美佳 ………………………………………………… 41

永瀬茂………………………………………………… 62

廣川 純也 ………………………………………………… 31

永田恵美子………………………………………………… 45

弘中東美江 ………………………………………………… 61

長田 重一………………………………………………… 12

日渡 祐二 ………………………………………………… 41

中戸川 仁………………………………………………… 11

Fatchiyah

長濱 嘉孝………………………………………… 5,6,17,55

FERJANI, Ali

中村 佳世………………………………………………… 29

深澤美津江 …………………………………………………… 9

中村 修平……………………………………………… 26,68

深田 斉秀 ………………………………………………… 29

中村 貴宣……………………………………………… 56,61

福井由宇子 ………………………………………………… 19

中村 隆弘………………………………………………… 29

藤川 顕寛 ………………………………………………… 29

中村 武志………………………………………………… 45

藤木 友紀 ………………………………………………… 11

中村徹………………………………………………… 31

藤倉

中村

真

……………………………………………… 21,72

藤田 知道 ………………………………………………… 41

中森ちひろ …………………………………………………… 9

藤田 浩徳 ………………………………………………… 52

名倉 真子

古川 和彦 ………………………………………………… 61………………………………………………… 47………………………………………………… 19……………………………………………… 47

潮 ………………………………………………… 47

基礎生物学研究所 要覧 2005

79

PAUL, Bindhu ……………………………………………… 17
星野諸橋憲一郎 ………………………………………… 5,6,19,55

敦 ………………………………………………… 37

細川健太郎 ………………………………………………… 41

やBOSCH, Miquel …………………………………………… 31
堀内嵩 ……………………………………………… 5,39

八木

美奈 …………………………………………………… 9

堀口 吾朗 ………………………………………………… 47

安田

聖愛 ………………………………………………… 58

本多 聡子 ………………………………………………… 23

谷津

潤 ………………………………………………… 23

ま矢野

覚 ………………………………………………… 47

山内卓樹 ……………………………………………… 37,68

山内

大輔 ………………………………………………… 48

前澤 孝信 ………………………………………………… 23

山口

勝司 ……………………………………………… 37,61

前田 昌人 ………………………………………………… 21

山口

貴大 ………………………………………………… 47

牧野 治子 ………………………………………………… 41

山口

千波 ………………………………………………… 47

牧野由美子 ……………………………………………… 61,64

山口

良文 ………………………………………………… 25

牧原 暢子 ………………………………………………… 55

山田

薫 ………………………………………………… 29

松井誠 ………………………………………………… 11

山田

健志 …………………………………………………… 9

松田 知里 ………………………………………………… 37

山田

誠 ………………………………………………… 19

松田

勝 ………………………………………………… 17

山田

美鈴 ………………………………………………… 33

松田 淑美 ……………………………………………… 61,63

山田

成宏 ………………………………………………… 21

松本美和子 ………………………………………………… 37

山本

久美 ……………………………………………… 57,61

間野絵梨子 ………………………………………………… 47

山本

泰憲 ………………………………………………… 29

真野 昌二 …………………………………………………… 9山本

隆正 ………………………………………………… 21

三浦 誓子 ………………………………………………… 42

山森

哲雄 …………………………………………… 5,6,31

三浦 純子 ………………………………………………… 21

吉兼

奈美 ……………………………………………… 21,68

三上 浩司 ………………………………………………… 50

吉国

通庸 ………………………………………………… 17

三上由利子 ………………………………………………… 39

吉田悦子 ………………………………………………… 58

三木 和彦 ………………………………………………… 31

義則

有美 …………………………………………………… 9

水谷

健 ……………………………………………… 45,61

吉本

光希 ………………………………………………… 11

溝入 真治 ………………………………………………… 42

米原

圭祐 ………………………………………………… 29

溝口 正枝 ………………………………………………… 29
宮川 敦士 ………………………………………………… 54

ら宮川 裕子 ………………………………………………… 54
三宅 智子 ………………………………………………… 21劉宮越LEE, Rebecca ……………………………………………… 21

陽 ………………………………………………… 21

宮崎さおり ………………………………………………… 41

恩良 ………………………………………………… 17

LU, Zhongpeng……………………………………………… 9

宮林香奈子 ……………………………………………… 19,68
三輪 朋樹 ……………………………………………… 57,61
向

正則 ………………………………………………… 23

向田 恭世 ………………………………………………… 55

和田

村田

渡我部昭哉 ………………………………………………… 31

隆 ………………………………………………… 41

正三 ……………………………………………… 48,55

望月 敦史 ……………………………………… 52,59,69,70

渡瀬

昌洋 ………………………………………………… 41

望月 ( 綾部 ) 慈子………………………………………… 52

渡辺

英治 ……………………………………………… 33,58

MOHAMAD, Zubair……………………………………… 19

渡邊

孝明 ………………………………………………… 39

森友子 ……………………………………………… 61,64

渡邉

肇 ………………………………………………… 45

森裕司 ………………………………………………… 32

渡辺

正勝 ……………………………………………… 49,56

王

徳寿 ………………………………………………… 17

森田 裕将 ………………………………………………… 37
森藤

暁 ………………………………………………… 37

森長 真一 ……………………………………………… 41,68
森部 初美 ……………………………………………… 61,64
諸岡 直樹 ……………………………………………… 39,61

80

わ

基礎生物学研究所 要覧 2005