研究者業績
基本情報
研究分野
1受賞
1-
2017年9月
論文
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International journal of molecular sciences 24(16) 2023年8月10日While spaceflight is becoming more common than before, the hazards spaceflight and space microgravity pose to the human body remain relatively unexplored. Astronauts experience muscle atrophy after spaceflight, but the exact reasons for this and solutions are unknown. Here, we take advantage of the nematode C. elegans to understand the effects of space microgravity on worm body wall muscle. We found that space microgravity induces muscle atrophy in C. elegans from two independent spaceflight missions. As a comparison to spaceflight-induced muscle atrophy, we assessed the effects of acute nutritional deprivation and muscle disuse on C. elegans muscle cells. We found that these two factors also induce muscle atrophy in the nematode. Finally, we identified clp-4, which encodes a calpain protease that promotes muscle atrophy. Mutants of clp-4 suppress starvation-induced muscle atrophy. Such comparative analyses of different factors causing muscle atrophy in C. elegans could provide a way to identify novel genetic factors regulating space microgravity-induced muscle atrophy.
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American Journal of Physiology - Cell Physiology 314(6) C721-C731 2018年6月1日 査読有り
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PHYSIOLOGIA PLANTARUM 161(2) 285-293 2017年10月 査読有り
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NEW PHYTOLOGIST 215(4) 1476-1489 2017年9月 査読有り
MISC
111-
宇宙航空研究開発機構特別資料 JAXA-SP- (06-034) 8-14 2007年3月30日
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宇宙航空研究開発機構研究開発報告 JAXA-RR- 5(05-033) 1-8 2006年3月10日本研究では,モデル生物の一つである線虫C. elegans を用いて,微小重力や宇宙放射線をはじめとする複合的な宇宙環境ストレスが生物に及ぼす影響について調べることを目的としている.(1)我々はこれまでに,国際宇宙線虫実験ICE-first(2004 年4 月フライト)に参画し,宇宙で成長した線虫においても地上の対照区と同様に,減数分裂チェックポイント制御下のアポトーシスならびに卵母細胞成熟に伴う発生制御下のアポトーシスがともに正常に行われること,(2)筋肉関連の幾つかの遺伝子群ならびにタンパク質が発現レベルで顕著に低下することを見出してきた.(3)また,過重力による影響は受精直後の卵核の減数第1 ・第2 分裂に最も影響を及ぼすことを証明してきた.(4)さらに,様々な環境ストレス(放射線など)の生物影響について,各種突然変異体やRNA 干渉法(RNA interferece: RNAi)による特異的な遺伝子発現の抑制体とDNAマイクロアレイを用いることにより,ゲノムワイドな分子モニターができることを明らかにしてきた.これらの結果から,複合的な宇宙環境ストレスが個体レベルに及ぼす分子影響を解析する上で,モデル生物の線虫が大変有効であることが示唆された.今後は,第一に宇宙環境におけるRNA 干渉機構(RNAi)の効果を検証し,RNAi によりDNA 損傷のチェックポイント制御を抑制した場合における細胞内での諸変化について調べる.さらに,アクチンや細胞骨格の再構築を介し,重力感受にも関わる可能性が想定されるRho-guaninenucleotide exchange factor(RhoGEF)の一変異体であるunc-73 と野生株N 2との遺伝子およびタンパク質発現の変化を比較し,シグナル伝達を含めたタンパク質のリン酸化に対する宇宙環境の影響について明らかにしたい.また,宇宙環境下で長期間,連続的な世代交代を通して生じる適応と変異・進化の方向性について明らかにすることを次なる研究課題として位置づけている.
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宇宙航空研究開発機構研究開発報告 JAXA-RR- 5(05-033) 9-12 2006年3月10日本研究では,これまで多く指摘されている宇宙空間での筋萎縮に注目し,無重力による筋萎縮の新規メカニズムを実証し,その予防の可能性を探ることを目的としている.平成17 年度では,ISS におけるフライト実験実施に向けた実験計画のベースライン化を目指し,次に挙げる地上予備研究を行った.(1)宇宙実験施行時に合わせたRNA 回収条件を確立するため,ISOGEN を用いた時とRNA Later を用いた時の回収率の違いを検討,(2)筋萎縮に重要なユビキチンリガーゼCbl-b の発現調節機構を明らかにするため,酸化ストレスと3D クリノローテーションによるCbl-b の発現調節を解析,(3)骨芽細胞におけるユビキチンリガーゼCblbの機能として,ユビキチンリガーゼCbl-b が無重力による筋萎縮だけでなく,骨萎縮にも重要な働きをしていることを明らかにした.
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宇宙航空研究開発機構研究開発報告 JAXA-RR- 4(04-049) 48P-45 2005年3月31日本研究は,旧宇宙開発事業団宇宙環境利用研究システムで実施されていた先導的研究,「力学刺激の細胞内生体信号への変換過程の研究」,「血管内皮細胞等を利用した重力感受・応答機構の解明」,「植物の重力応答研究」を,平成15年10月の独立行政法人宇宙航空研究開発機構の発足に伴い,宇宙科学研究本部ISS科学プロジェクト室のISS/JEM利用科学プロジェクト研究として,「重力感受応答に関わる細胞内外への分子実体および重力刺激の生体内信号への変換と伝達過程の解明」という表題のもと,実施した.本研究では,生体における個体,組織,細胞レベルでの重力感受と応答機構の解明を目標として,特に,重力感受分子実体の同定,細胞骨格系と重力感受機構との関連性,重力刺激情報の伝達機構の分子的解明を目指した.本稿の構成を以下に示す.1.骨芽細胞を用いた力学刺激の細胞内生体信号への変換過程の研究 2.培養細胞の重力ベクトル変化環境下における細胞骨格系への影響 3.植物の重力応答に機能する分子のプロテオミクス研究第1章では,宇宙滞在による骨量減少のメカニズム,特に骨形成や骨吸収の現場で機能する個々の細胞が,重力環境情報を取得し応答する機構について,分子レベルでの研究を進めた.第2章では,機械的刺激の受容応答機構に関する研究が進んでいる血管内皮細胞を用い,細胞レベルでの重力感受応答機構について微小管やアクチンファイバーなどの細胞骨格系とその形成にかかわる低分子量Gタンパク質を中心に解析した.第3章では,植物における重力応答反応において,重力の変化によって発現が変化するタンパク質を網羅的に解析した.各テーマはそれぞれ異なる切り口から重力感受応答メカニズムの解明を進めているが,細胞骨格系と生体内信号伝達における重力影響や力学刺激の細胞内外の情報伝達系との関連,プロテオミクス解析による細胞骨格やホルモン制御タンパク質の発現変化などが明らかされ,種の違いを超えた,生物に共通な生体物質にそれぞれ焦点が絞られてきており,重力刺激情報の生体内信号への変換とその情報伝達の分子実体と伝達経路の解明に向けて大きく前進した.
共同研究・競争的資金等の研究課題
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日本学術振興会 科学研究費助成事業 2015年6月 - 2020年3月
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日本学術振興会 科学研究費助成事業 2015年6月 - 2020年3月
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日本学術振興会 科学研究費助成事業 2015年4月 - 2018年3月
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日本学術振興会 科学研究費助成事業 2014年4月 - 2017年3月
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日本学術振興会 科学研究費助成事業 2012年4月 - 2016年3月