和田 修一（わだ・しゅういち）
Shuichi Wada
職位：講師
学位：博士（理学）（東京都立大学）
●東京都立大学大学院理学研究科博士課程修了
●独立行政法人科学技術振興機構戦略的創造研究推進事業研究員を経て本学へ
専門分野
発生生物学、ストレス生物学
研究テーマ
我々の研究の目標は、動物の発生と生理に関わる分子メカニズムの多様性を理解することである。そのために、我々は系統分類学上で重要な位置を占める3種類の動物［ホヤ（Ciona intestinalis）、プラナリア（Schmidtea mediterranea）、ヒドラ（Hydra magnipapillata）；図1と図2A-C参照］を用いて、3種類のプロジェクトを行っている。第一のプロジェクトでは、ホヤと脊椎動物の間で保存されている機能未知遺伝子について、ホヤの発生における働きを調べている。第二のプロジェクトでは、ホヤ胚におけるヒストン修飾の機能の解明を目指している。第三のプロジェクトでは、ホヤ、プラナリア、ヒドラにおけるストレス応答メカニズムの比較研究を行っている。
（1）ホヤの胚発生における機能未知遺伝子の機能解析
ホヤのゲノムには、ホヤと脊椎動物の間で進化的に保存されている機能未知遺伝子が多数存在する。我々はそれらの遺伝子について機能阻害実験と過剰発現実験を行い、胚発生過程で重要な働きをする遺伝子を同定した（文献1、2）。その中から脊索動物特異的な遺伝子に注目し、機能解析を進めている。
（2）ホヤ胚におけるヒストン修飾の機能解析
ヒストンの修飾は、遺伝子発現に重要な役割を担っている。しかし、ヒストン修飾に関するほとんどの知見は哺乳類から得られている。カタユウレイボヤはコンパクトなゲノムを持つとともに、豊富なゲノム情報が利用可能であり、ヒストン修飾を研究するための新しい系として有用である。我々はカタユウレイボヤ胚におけるヒストン修飾の分布をゲノム規模で記載することと、胚発生におけるヒストン修飾酵素の機能を解析することを目指している。
（3）多様な動物におけるストレス応答メカニズムの比較研究
これまでのストレス応答研究は、哺乳類、ハエ、線虫など限られたモデル動物を利用してきた。動物のストレス応答メカニズムの多様性を理解するために、我々はホヤ、プラナリア、ヒドラのストレス応答を研究している（図2D参照；文献3）。ホヤ、冠輪動物、刺胞動物には存在するが、ホヤ以外の脊索動物と脱皮動物には存在しないストレス応答遺伝子を発見したので、その機能を調べている。
Topics of research
The aim of our study is to understand the diversity of the molecular mechanisms of development and physiology in the animal kingdom. For this, we use three species that hold important phylogenetic positions (the ascidian Ciona intestinalis, the planarian Schmidtea mediterranea and the hydrozoan Hydra magnipapillata) and perform three research projects. The first project is to investigate functions of uncharacterized genes that are conserved between ascidians and vertebrates during Ciona embryogenesis. The second is to clarify functions of histone modifications in Ciona embryos. The third is comparative study of mechanisms underlying responses to environmental stresses in Ciona, Schmidtea and Hydra.
1. Functional analysis of genes of unknown function during embryogenesis of Ciona intestinalis
The genome of Ciona contains at least 2500 genes of unknown function that are conserved between ascidians and vertebrates. To find novel genes involved in embryogenesis of chordates, we have carried out loss-of-function and gain-of-function experiments in Ciona embryos and identified a number of genes that play essential roles in embryogenesis. We are trying to clarify the functions of the identified genes in detail, especially focusing on chordate-specific genes.
2. Understanding the functions of histone modifications in Ciona intestinalis embryos
The idea that histone modifications play critical roles in gene regulation is now widely accepted. However, most information about histone modifications comes from experiments with mammalian cells. Because Ciona has a compact (approximately 160 Mb) genome and a rich genomic resource, Ciona provides an alternative system for studying the functions of histone modifications. We are trying to determine the genome-wide distribution of histone modifications in Ciona embryos and to elucidate functions of histone modifying enzymes during embryogenesis.
3. Comparative study of mechanisms underlying responses to environmental stresses in diverse animals
Most of studies on stress response have been used limited model animals such as mammals, flies and nematodes. To expand our knowledge of the diversity of the mechanisms of stress response in animals, we have studied stress responses of Ciona, Schmidtea and Hydra. We have identified stress response genes that are conserved among ascidians, lophotrochozoans and cnidarians but not among chordates except for ascidians and ecdysozoans. We are trying to reveal functions of these genes in stress response of Ciona, Schmidtea and Hydra.
主な業績論文等
- T. Fujikawa, T. Munakata, S. Kondo, N. Satoh and S. Wada. Stress response in the ascidian Ciona intestinalis: transcriptional profiling of genes for the heat shock protein 70 chaperone system under heat stress and endoplasmic reticulum stress. Cell Stress Chaperones, 15, 193-204 (2010).
- S. Wada, M. Hamada, K. Kobayashi and N. Satoh. Novel genes involved in canonical Wnt/beta-catenin signaling pathway in early Ciona intestinalis embryos. Dev. Growth Differ., 50, 215-227 (2008).
- M. Hamada, S. Wada, K. Kobayashi and N. Satoh. Novel genes involved in Ciona intestinalis embryogenesis: characterization of gene knockdown embryos. Dev. Dyn., 236, 1820-1831 (2007).
