医科学専攻

Developmental Neurobiology神経機能情報研究

  • 物理的力刺激
  • 遺伝子発現
  • エクササイズピル
  • 代謝制御
  • 力刺激受容タンパク質
  • 力学制御技術
  • 遺伝子ノックアウト
  • 分子生物学全般

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OUTLINE

Physical forces regulate various aspects of embryogeneis and homeostasis, as embodied by massive bone atrophy of astronauts and bedridden patients. Molecular mechanism by which living cells sense physical forces and convert them into biochemical responses is largely unknown.
We have discovered several force-sensitive factors and are exploring the mechanism of signal transduction (mechano-transduction) triggered by the mechanical stimuli. Interestingly, we found that these factors regulate various processes of development, such as cardiogenesis and bone formation. More importantly, energy metabolism, regeneration and wound healing are under the control of the force-sensitive factors. This indicates that these factors are good targets of therapeutic drugs. Adopting physics and engineering techniques, we are exploring a new field of biology, in a hope of discovering new drugs and therapies.

生物が活動している間、身体の各組織には様々な物理的な刺激が負荷されています。例えば筋肉や心臓には圧縮や伸展、血管には血流によるせん断応力、骨には重力などが負荷されます。これらの物理的力刺激は、我々の器官や組織の恒常性を維持するうえで非常に重要な役割を担っています。筋肉を例に挙げると、運動不足で筋肉に負荷される物理的力刺激が少なくなると筋量は減少し、反対にトレーニングなどによって負荷される物理的力刺激が多くなると、筋量は増大し代謝も改善されます。このような生命現象を惹起する物理的な刺激のことを、我々はメカニカルストレスと定義し、物理的力刺激に対する生体反応の分子機構の解明に挑んでいます。
メカニカルストレスがどのように生化学的/遺伝的反応を起こすか、このメカノトランスダクション機構を解明することによって、運動と同じ効果を引き起こす薬剤(Exercise pill、Exercise mimetics)が可能となります。
我々は、この未踏の分野を探索し、複数の重要な因子を発見して研究しています。

ARTICLE

Inoue S et al., New BRAF knockin mice provide a pathogenetic mechanism of developmental defects and a therapeutic approach in cardio-facio-cutaneous syndrome. Hum Mol Genet. 23, 6553-6566, 2014

Akira et al., Introducing Micrometer-Sized Artificial Objects into Live Cells: A Method for Cell-Giant Unilamellar Vesicle Electrofusion. PLoS ONE 9, e106853. doi; 10.1371/journal.pone.0106853, 2014

Aoki Y. et al., Gain-of-Function Mutations in RIT1 Cause Noonan Syndrome, a RAS/MAPK Pathway Syndrome.The American Journal of Human Genetics, 93, 173-180, 2013.

Banjo T. et al., Haemodynamically dependent valvulogenesis of zebrafish heart is mediated by flow-dependent expression of miR-21. Nature Communications, 4, Article number 1978, 2013 (doi:10.1038/ncomms2978).

Watanabe Y. et al., Fibroblast growth factor 10 gene regulation in the second heart field by Tbx1, Nkx2-5, and Islet1 reveals a genetic switch for down-regulation in the myocardium. Proc Natl Acad Sci U S A. 109, 18273-18280, 2012

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