脳神経科学を社会へ還流する教育研究拠点　東北大脳科学グローバルCOE

拠点メンバー

小椋　利彦（分子生物学）

5年の研究のまとめ

これまでに私の研究室では、生物の形態が発生過程でどのように作り上げられるか、その分子メカニズムを中心に研究してきた。この研究は、遺伝子の機能解析を中心に行い、極言すれば、遺伝子中心主義的な考えから生物の形を決定論的に考えてきた。しかしながら、このような遺伝子中心主義的な視点から生物形態を充分に説明できるか、考え直している。このきっかけとなったのは、Tbx5 による転写制御が、心拍や血流に起因する力学刺激に影響を受けることを見出したことにある。すなわち、力学刺激が Tbx5 の転写調節能を著しく促進する。このことは、遺伝子は一定の形態と機能を作り上げるが、遺伝子の働きで作られた形態（心臓）や機能（とくに心拍、血流に由来する物理的刺激）が、逆に遺伝子発現を積極的に調節する経路があることを意味する。そして、このフィードバック経路が、例えば遺伝子異常をもたない先天性心疾患の発症機序に関連していると思われる。また、機能が遺伝子発現を調節することで、合目的的な形態を作る基盤、循環の動的変化に適応する基盤ができると考えられる。

このような視点は、すべての発生現象に重要である。脳のしわ形態は、軸索が発生する張力によって形成されるという仮説があるし（A tension-based theory of morphogenesis and compact wiring in the central nervous system. Nature 385, 313, 1997）、軸索張力はシナプスの機能的な成熟をもたらす（Mechanical tension contributes to clustering of neurotransmitter vesicles at presynaptic terminals. PNAS, 106, 12611, 2009）。発生現象を、構造の力学的な基盤から再解釈し、力と遺伝子発現、生化学反応を結びつける研究は、これからの重要なテーマとなる。5年間の研究を通して、力から生命現象を再解釈する基盤を作ることができたし、また、力刺激を受容し、生化学／遺伝学的反応に変換するメカニズムを一端を見いだすことができた。また、力刺激が、代謝を直接制御する経路があるなど、発生、代謝恒常性を、新しく制御する技術の糸口をつかむこともできた。

代表的な論文

1. Heartbeat regulates cardiogenesis by suppressing retinoic acid signaling via expression of miR-143.
   Kota Y. Miyasaka, Yasuyuki S. Kida, Toshihiro Banjo, Yosuke Ueki, Kazuaki Nagayama, Takeo Matsumoto, Masaaki Sato, Toshihiko Ogura Mechanism of Development 128, 18-28, 2011
   (placed as the top 2% of published articles in biology and medicine by Faculty of 1000 Biology)
2. Tanaka J, Harada H, Ito K, Ogura T, Nakamura H (2010) Gene manipulation of chick embryos in vitro, EC culture, and long survival in transplanted eggs. Dev Growth Differ 52, 629-634.
3. Expression and proliferation-promoting role of Diversin in the neuronally committed precursor cells migrating in the adult mouse brain.
   Makiko Ikeda, Yuki Hirota, Masanori Sakaguchi, Osamu Yamada, Yasuyuki S. Kida, Toshihiko Ogura, Takanobu Otsuka, Hideyuki Okano, Kazunobu Sawamoto Stem Cells 28, 2017-2026, 2010
4. Planar polarity of multiciliated ependymal cells involves the anterior migration of basal bodies regulated by non-muscle myosin II.
   Yuki Hirota, Alice Meunier, Shihhui Huang, Togo Shimozawa, Osamu Yamada, Yasuyuki S Kida, Masashi Inoue, Tsubasa Ito, Hiroko Kato, Masanori Sakaguchi, Takehiko Sunabori, Masa-aki Nakaya, Shigenori Nonaka, Toshihiko Ogura, Hideo Higuchi, Hideyuki Okano, Nathalie Spassky, and Kazunobu Sawamoto Development 137, 3037-3046 (2010)
5. Identification of a Primary Target of Thalidomide Teratogenicity
   Takumi Ito, Hideki Ando, Takayuki Suzuki, Toshihiko Ogura, Kentaro Hotta, Yoshimasa Imamura, Yuki Yamaguchi, Hiroshi Handa
   Science 327, 1345-1350 (2010) Research Article
6. Tracing retinal fiber trajectory with a method of transposon-mediated genomic integration in chick embryo
   Hidekiyo Harada, Yoshiko Takahashi, Koich Kawakami, Toshihiko Ogura, Harukazu Nakamura
   Development, Growth & Differentiation 50, 697 (2008)
7. Congenic method in the chick limb buds by electroporation
   Takayuki Suzuki, Toshihiko Ogura
   Development, Growth & Differentiation 50, 459 (2008)
8. Csrp1 regulates dynamic cell movements of the mesendoderm and cardiac mesoderm through interactions with Dishevelled and Diversin.
   Kota Y. Miyasaka, Yasuyuki S. Kida, Takayuki Sato, Mari Minami and Toshihiko Ogura
   Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 11274-11279 (2007)
9. Daam1 regulates the endocytosis of EphB during the convergent extension of the zebrafish notochord.
   Yasuyuki S. Kida, Takayuki Sato, Kota Y. Miyasaka, Asami Suto and Toshihiko Ogura
   Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 6708-6713 (2007)

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