発生遺伝学研究室


石川裕之 准教授 発生遺伝学、パターン形成 理学部３号館706号室 ishikawaho#faculty.chiba-u.jp（#→@）



動物の形づくりの遺伝的プログラムを探る

多細胞生物の体は多種多様な形をしている。これら生物の形はその生物に固有の遺伝的プログラムに従って形つくられ、維持されている。このような一見すると複雑な生命現象も、細胞あるいは分子を単位とした現象の組み合わせとして理解できるはずである。例えば、多細胞生物においては、細胞間のコミュニケーションが発生と恒常性の維持に重要な役割を果たしている。そこで私たちは、細胞間の情報伝達の分子メカニズムと生理機能を、生化学的手法を用いたin vitroの系と、遺伝学的アプローチが可能なモデル生物キイロショウジョウバエ（Drosophila melanogaster）を用いたin vivoの系を組み合わせることにより理解することを目指している。

主な研究テーマ

  1. ゴルジ体キナーゼによる組織形成
  2. 細胞外キナーゼ・フォスファターゼの探索

ゴルジ体キナーゼによる組織形成

組織の成長と平面細胞極性（PCP）を制御する細胞膜上のタンパク質である非定型カドヘリンFatとDachsousの機能は、ゴルジ体キナーゼFour-jointedによるFatとDachsousの細胞外領域のリン酸化により調節される。細胞質内において、タンパク質の機能がリン酸化により調節されることはよく知られているが、この研究により、タンパク質の細胞外領域のリン酸化もまた、タンパク質の機能調節に重要な役割をはたしていることを明らかにした。現在、非定型カドヘリンの細胞外領域リン酸化の生理機能を明らかにすることを試みている。

細胞外キナーゼ・フォスファターゼの探索

Four-jointedは分子として同定された初めてのゴルジ体キナーゼであるが、近年、小胞体・ゴルジ体の内腔でタンパク質の細胞外領域をリン酸化するキナーゼ分子群が同定されている。そこで、分泌装置で機能する細胞外キナーゼ・フォスファターゼ分子を同定し、その機能を明らかにすることを試みている。

最近の研究業績

原著論文

  1. Hirai K, Wang Z, Miura K, Hayashi T, Awasaki T, Wada M, Keira Y, Ishikawa HO, Sawamura K. (2018) Genetic Analyses of Elys Mutations in Drosophila Show Maternal-Effect Lethality and Interactions with Nucleoporin Genes. G3 (Bethesda). 8(7):2421-2431
  2. Ishio A, Sasamura T, Ayukawa T, Kuroda J, Ishikawa HO, Aoyama N, Matsumoto K, Gushiken T, Okajima T, Yamakawa T, Matsuno. K. (2015) O-fucose monosaccharide of Drosophila Notch has a temperature-sensitive function and cooperates with O-glucose glycan in Notch transport and Notch signaling activation. J Biol Chem. 290(1):505-19.
  3. Ayukawa T, Matsumoto K, Ishikawa HO, Ishio A, Yamakawa T, Aoyama N, Suzuki T, Matsuno K. (2012) Rescue of Notch signaling in cells incapable of GDP-L-fucose synthesis by gap junction transfer of GDP-L-fucose in Drosophila. Proc Natl Acad Sci USA. 109(38):15318-23.
  4. Ishikawa HO, Xu A, Ogura E, Manning G, Irvine KD. (2012) The Raine syndrome protein FAM20C is a Golgi kinase that phosphorylates bio-mineralization proteins. PLoS One. 7(8):e42988.
  5. Simon MA, Xu A, Ishikawa HO, Irvine KD. (2010) Modulation of fat:dachsous binding by the cadherin domain kinase four-jointed. Curr Biol. 20(9):811-7.
  6. Ishikawa HO, Takeuchi H, Haltiwanger RS, Irvine KD. (2008)Four-jointed is a Golgi kinase that phosphorylates a subset of cadherin domains. Science. 321(5887):401-4.
  7. Ishikawa HO, Higashi S, Ayukawa T, Sasamura T, Kitagawa M, Harigaya K, Aoki K, Ishida N, Sanai Y, Matsuno K. (2005) Notch deficiency implicated in the pathogenesis of congenital disorder of glycosylation IIc. Proc Natl Acad Sci U S A. 102(51):18532-7."

総説

  1. Keira Y, Wada M, Ishikawa HO. (2017) Regulation of Drosophila Development by the Golgi Kinase Four-Jointed. Curr Top Dev Biol. 123:143-179.
  2. 石川裕之, 竹内英之, Robert S. Haltiwanger, Kenneth D. Irvine. (2009) Four-jointedは非定型カドヘリンFatとDachsousのカドヘリンドメインをリン酸化するゴルジ体キナーゼである. 細胞工学 28, 68-69
  3. 石川裕之, 笹村剛司, 鮎川友紀, 松野健治 (2005) Notchシグナル情報伝達系におけるO-フコシル化の機能. 遺伝子医学 MOOK 3, 144-149

学生へのメッセージ

生物の形は見れば見るほど不思議で美しい。不思議に思ったことは生物に問いかけてみればその答えを教えてくれることでしょう。