藤原晴彦  ふじわらはるひこ／教授／先端生命科学系

 

先端生命科学専攻／機能生命科学大講座／遺伝システム革新学分野

e-mail:haruh@edu.k.u-tokyo.ac.jp

 

略歴

1981年3月 東京大学理学部生物化学科卒業、1986年3月東京大学大学院理学系研究科生物化学専攻博士課程修了（理学博士）、1986年4月厚生省国立予防衛生研究所（現感染症研究所）研究員、1989年4月東京大学理学部生物学科動物学教室講師、1992年ワシントン大学（シアトル）動物学部客員研究員、1995年12月東京大学大学院理学系研究科生物科学専攻助教授、1999年4月東京大学大学院新領域創成科学研究科先端生命科学専攻助教授、2004年4月同教授（現職）

教育活動

大学院：生命科学英語演習（１）、生命科学英語特論　(1)、適応分子生物学

その他：放送大学非常勤講師

21世紀COE「言語から読み解くゲノムと生命システム」コアメンバー

研究活動

　地球上で最も多様な種を擁する昆虫を主な研究対象とし、擬態と変態の分子機構、テロメアと利己的遺伝子の進化、などに関して分子生物学的な切り口から研究を進めている。　

１）レトロトランスポゾン（LINE）の転移機構の解明

LINEはヒトゲノムの約２０％を占め、さまざまな遺伝病の原因ともなっているが、その転移機構についてはほとんどわかっていない。当研究室では、これまで昆虫のテロメアにのみ転移するレトロトランスポゾン（LINE）の転移機構について詳細に調べてきたが、最近になって細胞外からLINEを強制的に導入し、テロメアに特異的に転移させることに成功した。この系を利用して、LINEに共通して必要なドメイン構造を網羅的にほぼ解明し、LINEの転移機構の全貌が明らかになりつつある。また、これまで全く想定されていなかった部位特異的な遺伝子治療用ベクターとして利用する研究を進めている。（文献１）

２）特異なテロメア維持機構とテロメア特異的切断酵素

　ショウジョウバエやカイコには機能的なテロメラーゼ遺伝子が存在しないと考えられる。我々は、その原因を調べるとともに、テロメア特異的LINEがテロメア構築を担っている可能性、またテロメラーゼとLINEの逆転写酵素の比較などを通して、テロメアの進化と起源を探っている。一方、テロメアに転移するレトロトランスポゾンの内部には標的を切断する特異的なエンドヌクレアーゼが存在する。この酵素は昆虫もしくはヒトのテロメア反復配列を特異的に切断する能力があり、テロメアを切断する酵素としては唯一知られるものである。テロメアを特異的に切断するメカニズムを分子生物学、構造生物学の両面から調べるとともに、抗腫瘍剤などへの医学的な応用を試みている。（文献２,５）

３）昆虫ホルモンによる形態形成・変態の制御機構

　変態は脊椎動物を含めほとんどすべての動物にみられ、ホルモンによって発生が環境適応的に制御される現象である。我々は、チョウなどが変態時に多様な翅を形づくる現象、ある種の雌の蛾が変態時に翅を消失させる現象などが、エクダイソンや幼若ホルモンで制御されていることを発見した。変態時に翅がどのようにして生じるか、性ホルモンの存在しない昆虫で性分化がどのように起こるか、など興味深い題材の背景となっている分子メカニズムを探っている。また、全ゲノムが明らかとなったカイコの無翅変異体群の原因遺伝子を網羅的に解明しようと試みている。（文献３，４）

４）昆虫体表の擬態紋様形成の分子メカニズム

　紋様の変異は動物の進化の過程で生活史や行動戦略の中に組み込まれ、ある種の昆虫などでは“擬態”として生体防御に役立っている。そこで、脱皮の際に紋様を切り替えるアゲハ（下記写真）や、ベーツ型擬態をするシロオビアゲハ、カイコの幼虫紋様変異体などを用いて、幼虫体表の紋様や成虫翅の紋様形成の遺伝的制御機構を明らかにしようと研究を進めている。

５）皮膚形成をヒントとした新たなたんぱく質架橋方法

　昆虫の皮膚、卵などのたんぱく質にはGGYGGというアミノ酸構造が含まれるが、従来この構造が何をしているかは不明瞭であった。硬いたんぱく質をつくるための構造と考え架橋実験を行った結果、GGYGGがチロシナーゼにより特異的に架橋できることを発見した。この構造を利用してプロテインチップなどへの応用が可能になると考えている。

[文献]

1) Takahashi, H.et al. EMBO.J. 21, 408-417, 2002.

2) Anzai, T. et al. Mol.Cell.Biol. 21, 100-108, 2001.

3) Fujiwara,H. and Ogai,S. Dev.Genes.Evol.211,118-123,2001

4) Lobbia, S. et al. J. Insect Sci.3,1-7,2003.

5) Maita, N. et al. J.Biol.Chem. 279, 41067-41076, 2004

 

アゲハ4齢幼虫から5齢幼虫への擬態紋様の切り替え

その他

所属学会：日本分子生物学会、日本動物学会、日本進化学会、日本蚕糸学会、日本遺伝学会、日本発生生物学会、International Ecdysone Workshop Organizing committee

 

小嶋徹也  こじまてつや／准教授／先端生命科学系

 

先端生命科学専攻／機能生命科学大講座／遺伝システム革新学分野

e-mail:tkojima@edu.k.u-tokyo.ac.jp

 

略歴

1990年3月 東京大学理学部生物化学科卒業、1994年4月東京大学大学院理学系研究科生物化学専攻助手、1997年3月東京大学大学院博士号（理学）取得、2005年4月東京大学大学院新領域創成科学研究科先端生命科学専攻助教授

教育活動

大学院：適応分子生物学

 

研究活動

　生物の体はどのようにして形作られるのか？ という大きなテーマを念頭に置いて、ショウジョウバエの肢や触角といった付属肢の形成過程をモデルとして、上記問題の遺伝子レベルでの理解を目指している。また、ショウジョウバエの肢形成過程で明らかになってきた知見を基礎として他の昆虫の付属肢の形成過程を比較していくことで、どうしてさまざまな生物種によってそれぞれ違う形をしているのか？その違いはどのように進化してきたのか？というテーマについてもこれから挑戦しようとしている。

 

１）ショウジョウバエ成虫肢の形成機構

生物の形作りの過程（発生過程）における重要なプロセスの一つは、モルフォゲンと呼ばれる分泌タンパク質の働き(モルフォゲン･シグンナリング)に応じて、細胞が自分の位置に依存した特異的な転写因子を発現するようになり（領域特異的な転写因子の発現）、それらの転写因子がそれぞれ異なるセットの下流遺伝子の発現を制御して各細胞集団の性質を決定することで、それまで性質の均一だった細胞集団がそれぞれ性質の異なる細胞集団に細分化されること（領域化）である。我々は、ショウジョウバエ成虫肢（遠近軸方向に分節化されている）の各分節に対応する領域を決定する転写因子の発現制御機構を分子遺伝学、分子発生学、分子生物学などの手法を駆使して詳細に解析することで、領域の確立・維持のメカニズムの全貌を解明しようとしている。また、分節特異的に発現している遺伝子の網羅的な探索をマイクロアレイを用いて行っており、各転写因子がどのくらいの数の、どのような遺伝子の発現を制御しているのかを解析することで、領域化がどのように最終的な形態に結びついているのかについても、解明しようとしている。

２）付属肢の特異性決定機構

ショウジョウバエを初めとする昆虫類を含む節足動物の体は、一対の駆動可能な突起物（付属肢）を持つ体節がいくつも連なって出来ていると考えられている。進化の過程で、各体節はそれぞれに特徴的な性質を持つようになり、それに伴い付属肢も体節ごとに異なる構造や機能を獲得してきた。我々は、ショウジョウバエの肢と触角の特異性決定機構を詳細に解析することで、付属肢の特異性決定機構について解明しようとしている。

 

３）付属肢における進化・多様性獲得の機構

生物は種によって、非常に多様性に富む形態をしている。我々は、付属肢の多様性に着目し、様々な昆虫の付属肢形成の過程をショウジョウバエで得られる知見と照らし合わせて付属肢の多様性獲得の機構を探り、その進化機構にも注目することで、生物の進化・多様性獲得の機構の解明に挑戦しようとしている。

 

[文献]

1) Kojima, T.et al. Dev. Biol. 279, 434-445, 2005

2) Kojima, T. Develop. Growth Differ. 46, 115-129, 2004

3) Tsuji, T. et al. Development 127, 4315-4323

4) Kojima, T. et al. Development 127, 769-778

 

その他

所属学会：日本分子生物学会、日本ショウジョウバエ研究会