塚原研究室 塚原 俊文 教授

Photo: 塚原 俊文 教授

〈専門分野〉分子生物学、バイオテクノロジー
〈キーワード〉ライフイノベーション、新医療技術、遺伝子工学

RNA研究を基礎とした次世代医療技術開発

研究内容

 地球上の生き物は我々ヒトも含め、基本的には同じ化合物からなる「遺伝子」を持っています。遺伝子はタンパク質の構造の設計図であると同時に、何時、何処で、どの様なタンパク質を作るか、も決めています。たとえば皮膚や筋肉、あるいは脳、肝臓等様々な細胞や臓器は同じ遺伝子のひとそろい「ゲノム」を持っているにもかかわらず、それぞれ異なるタンパク質を作り、異なる形態と機能を果たしています。この様に、遺伝子には何時、何処で遺伝情報を読みとるか、という指令も書き込まれています。

 ゲノム解析の結果、ヒトの遺伝子数は2万強程度であることが明らかになりました。この遺伝子数は原核細胞の大腸菌の持つ4千強や単細胞生物の酵母の7千弱、細胞数が僅か千程度の線虫の1万4千という遺伝子数に比べて決して多くありません。実際、遺伝子数においてはマウスもヒトも大差ないことが判明しています。では、ヒトはどの様にして少数の遺伝子で複雑な機能を実現しているのでしょうか?それにはRNAが重要な役割を果たしています。

 世代間で遺伝情報を伝える物質がDNAであることはご存知と思います。RNAは細胞内でDNAから転写によってコピーされて生成します。タンパク質はmRNAの情報を元に翻訳して生成されますが、真核生物ではDNAの遺伝情報はイントロンと呼ばれる配列で分断されて存在しています。DNAから転写されたRNAは、核内でイントロンを切り捨てるスプライシングというステップで編集されてmRNAとなります。このとき、同一のゲノムDNAから編集の違いによって異なるmRNAを生じる機構があり、選択的スプライシングと呼ばれています。哺乳動物では選択的スプライシングによって小さいゲノムサイズで多様なタンパク質による複雑な機能を実現しているのです。

 遺伝子、特にmRNAは機能分子であるタンパク質の設計図です。従って、mRNAの解析によって細胞や組織の生理的あるいは病理的な状態を知ることができます。私たちの研究室では、mRNAの発現解析や選択的スプライシングの調節機構をはじめとしたRNAに関する研究と、その知見を元にした応用研究を行なっています。この様な基礎的研究によって遺伝子診断や核酸医薬の開発に寄与することを目指しています。

使用装置

ABS社製3130xl Genetic Analyzer(DNA sequencer)、同GeneAmp PCR system、Stratagene 社製Mx3000P(多検体Real-Time PCR)、Fujifilm社製LAS3000 multicolor(蛍光・発光イメージアナライザー)、日立ソフト社製CRBIO-IIe(マイクロアレイスキャナー)、Agilent 社製2100Bioanalyzer、TECAN 社製XFLUOR4(マルチプレートリーダー)、他にCO2 インキュベータ、安全キャビネットを含む細胞培養設備等

過去5年間の主な研究業績

  1. H. Suzuki, T. Tsukahara: Comprehensive Analyses of Alternative Exons in Neuronally Differentiated P19 Cells. in New Developments in Alternative Splicing Research (Eds: S. DiMaggio, E. Braschi), Nova Publishers, 49-68 (2013).
  2. H. Suzukia, T. Kameyama, K. Ohe, T. Tsukahara, A. Mayeda: Nested introns in an intron: Evidence of multi-step splicing of a large intron in the human dystrophin pre-mRNA. FEBS Letters. doi: 10.1016/j.febslet. 2013.01.057 (2013).
  3. H. Suzuki, M. Takeuchi, A. Sugiyama, A.H.M.K. Alam, L. T. Vu, Y. Sekiyama, H.C. Dam, S. Ohki and T. Tsukahara: Alternative Splicing Produces Structural and Functional Changes in CUGBP2. BMC Biochemistry, 13, 6 (2012).
  4. Y. Sekiyama, H. Suzuki, T. Tsukahara: Functional Gene Expression Analysis of Tissue-Specific Isoforms of Mef2c. Cellular and Molecular Neurobiology, 32, 129-139 (2012).
  5. H. Suzuki, K. Osaki, K. Sano, A.H.M.K. Alam, Y. Nakamura, Y. Ishigaki, K. Kawahara, T. Tsukahara: Comprehensive Analysis of Alternative Splicing and Functionality in Neuronal Differentiation of P19 cells. PLoS ONE, 6, e16880 (2011).
連絡先

塚原 俊文/E-mail:tukahara@jaist.ac.jp TEL:0761-51-1640 FAX:0761-51-1149
URL:http://www.jaist.ac.jp/ms/labs/tsukahara-www/index.html

バイオテクノロジーは多くの可能性を秘めています。私たちは生命現象の解明と同時に、その知見を積極的に応用して、新しい材料科学を創成することを目指しています。物理学や医学・薬学分野の研究者との協力と融合的研究によって、新しい研究分野を開拓しましょう。