〜「システム」として捉える細胞の新しい姿〜

Model Eukaryote Yeast

Model Eukaryote Yeast

Genetic Tug-Of-War Method

Genetic Tug-Of-War Method

Yeast Cell Cycle Model

Yeast Cell Cycle Model

Yeast Dosage Sensitive Genes

Yeast Dosage Sensitive Genes

Yeast genome and proteome

Yeast genome and proteome

Consequences of Overexpression

Consequences of Overexpression

Yeast Glycolytic Pathway

Yeast Glycolytic Pathway

細胞の生命活動は、数千から数万の遺伝子の働きにより成し遂げられる。ほとんどの遺伝子は、細胞内でさまざまな機能を発揮するタンパク質の情報をコードしている。遺伝子がコードしている情報は、タンパク質の配列だけではない。そのタンパク質を、いつ、どれだけ作るのかという情報が含まれてこそ、細胞は正常に機能できる。それぞれのタンパク質の必要量は、10000倍以上もちがうのだ。

この「量」は、どれほど厳密でなければならないのだろうか?

私たちは、「タンパク質の発現量をどこまで増やしたら細胞の機能が破たんするのか?」を調べている。そのために、遺伝子つなひき法という新しい実験手法を開発した。もっともシンプルな細胞のモデルである、酵母を研究対象としてもちいている。パンやビールを作るのに使われるアレだ。遺伝子つなひき法では、細胞内でそれぞれの遺伝子の複製(コピー)をどんどん増やし、細胞が死ぬ直前の「限界コピー数」を測ることができる。遺伝子がコードするタンパク質は、その遺伝子のコピー数が増えた分だけよりたくさん作られる。

私たちは、5年間をかけて酵母がもつ6000の遺伝子すべての限界コピー数を測った*。驚いたことに、その80%以上の遺伝子をそれぞれ100コピー以上にあげても、細胞の機能は破たんしなかった。細胞が、実に高いロバストネス(頑健性)をもっていることがあらわになった瞬間だった。一方、わずかにコピー数が増えただけで細胞の機能が破たんする遺伝子も100ほど見つけた。これらの遺伝子はどうしてわずかに余剰にあるだけで、細胞に悪影響をおよぼすのだろうか?それが、今、私たちが追求していることだ。

遺伝子の数の限界が、私たちの生活に何の関係があるのか。ダウン症候群やがんなど、余剰の遺伝子がうみだす病態がある。「量」の異常が引き起こす疾患を理解するためには、ロバストネスの視点から細胞の姿をとらえる必要がある。私たちのアプローチから、今、新しい細胞の姿が見えてきつつある。

*Makanae et al., Genome Research 23(2):300-311.

本研究室は、酵母とシステムバイオロジーをキーワードとして、細胞システムの設計原理(ロバストネス)について研究しています。本ページでは、研究室のメンバー研究テーマ研究室の備品などを紹介しています。本研究室での研究に興味がある方は、酵母を使った研究やシステムバイオロジーに興味がある方、気軽にご連絡ください

出芽酵母の増殖を顕微鏡で撮影した動画です。「遺伝子つなひき法」によって、あるタンパク質を過剰に作らせています。中央の細胞は、そのタンパク質がたくさん作られすぎて細胞周期がおかしくなり、異常な増殖をして最後は死んでしまいます。音は実際には聞こえません(後で人工的につけました)。

非常に平たく研究内容を紹介するとこうなります。

学部生向け研究紹介

ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー

研究室ニュース

2019.10 第37回イーストワークショップで、佐伯君(大学院生の部1位)、加藤君(学部生の部1位)、難波君(学部生の部4位)がポスター賞を受賞しました。

2019.9.6 佐伯君が酵母遺伝学フォーラム第52回研究会で優秀発表賞を受賞しました

この画像には alt 属性が指定されておらず、ファイル名は IMG_8455-1.jpg です

2019.6.29 第6回 摂動生物学研究会を開催しました。

第6回 摂動生物学研究会
第6回 摂動生物学研究会@岡山大学異分野融合先端研究コア

2019.6.29 酵母をベースとしたスクリーニング法によりBITCの標的を同定した共同研究の論文が Scientific Reports に掲載されました

▼過去の守屋研ニュース