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研究活動

教員の紹介(和田 修一)

アニマルバイオサイエンス学科

和田 修一(わだ・しゅういち)
Shuichi Wada

専門分野/発生生物学、ストレス生物学
研究キーワード/ストレス応答 発生 多様性

職位:准教授
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

研究室紹介

研究テーマ
我々の研究の目標は、動物の発生とストレス応答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、我々はホヤ(Cionaintestinalis)とプラナリア(Schmidtea mediterranea)を始めとする様々な無脊椎動物を用いて、以下のプロジェクトを行っている:(1)プラナリアの低酸素応答メカニズムの解明;(2)UspAファミリー遺伝子の解析;(3)ホヤの発生におけるヒストン修飾酵素の役割の解明;(4)ホヤの発生に対するPAH 類の影響の解析。これらに加えて、琵琶湖やその周辺に生息する動物の遺伝的多様性の研究も行っている。

(1)プラナリアの低酸素応答メカニズムの解明

一般的に動物が低酸素状態になると、HIF1という転写調節因子が働き、低酸素への適応に必要な遺伝子の発現を活性化する。この低酸素応答の仕組みは広く動物界で保存されているが、プラナリアを含む扁形動物門にはHIF1とその制御因子が存在しない。そこで我々は、プラナリアでどのような仕組みが低酸素への応答を担っているかを調べている。

(2)UspAファミリー遺伝子の解析

UspAファミリーは、機能未知のストレス応答関連遺伝子のグループである。UspA ファミリー遺伝子は、真正細菌、古細菌、真核生物に共有される古い起源の遺伝子である。ところが、動物界の中では不均一に分布し、ホヤ、らせん卵割動物、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。そこで我々はホヤ、プラナリア、マガキ、ミミズ、ヒドラなどの動物を用いて、動物界におけるUspAファミリー遺伝子の性質を調べている。

(3)ホヤの発生におけるヒストン修飾酵素の役割の解明

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が、発生における役割には不明な点が多い。そこで我々はカタユウレイボヤ胚を利用して、胚発生におけるヒストン修飾酵素の機能を調べている。

(4)ホヤの発生に対するPAH 類の影響の解析

PAH類(多環芳香族炭化水素類)は、化石燃料の燃焼に伴って生じる化合物で、変異源性や発がん性を示すものがあることから、警戒すべき環境汚染物質として環境中の分布や生体への影響が研究されている。脊椎動物に対するPAH類の影響は良く調べられているが、無脊椎動物への影響を調べた研究は少ない。そこで我々はカタユウレイボヤ胚に対するPAH類の毒性影響とその毒性発現の仕組みを調べている。

研究の応用領域 産官学連携で求めるパートナー
動物のストレス応答の解析、ヒストン修飾の制御方法の開発、PAH 類の毒性評価など 研究成果に基づいた実用化の可能性を共に探求できる大学、公的研究機関、企業など
Topics of research

The aim of our research is to understand the diversity of molecular mechanisms involved in animal development and stress response. To that end, we are conducting the following projects using various invertebrates including the ascidian Ciona intestinalis and the planarian Schmidtea mediterranea: (1) Elucidation of hypoxia response mechanism in planarians; (2) Analysis of UspA family genes; (3) Elucidation of the role of histone modifying enzymes during ascidian development; (4) Analysis of influence of PAHs on ascidian development. In addition to these, we are also studying the genetic diversity of animals living in the Lake Biwa and its surrounding areas.

(1) Elucidation of hypoxia response mechanism in planarians
Generally, when animals become hypoxic, the transcription factor HIF1 works to activate the expression of genes necessary for adaptation to hypoxia. This mechanism of hypoxic response is widely conserved in the animal kingdom, but HIF1 and its regulatory factors do not exist in the phylum Platyhelminthes. Therefore, we are trying to unveil a mechanism responsible for hypoxia response in planarians.

(2) Analysis of UspA family genes
The UspA family is a group of stress response-related genes whose function is unknown. UspA family genes are genes of old origin that are shared by Eubacteria, Archaea and Eukaryotes. However, UspA family genes are unevenly distributed in the animal kingdom. They exist in ascidians, spiralians, cnidarians and sponges, but not in chordates other than ascidians and ecdysozoans. We are investigating the nature of UspA family genes in the animal kingdom using animals such as ascidians, planarians, bivalves, earthworms, hydras and so on.

(3) Elucidation of the role of histone modifying enzymes during ascidian development
Modification of histones plays an important role in the regulation of gene expression, but its role in development is largely unclear. Therefore, we are investigating the function of histone modifying enzymes in the development of the ascidian C. intestinalis.

(4) Analysis of influence of PAHs on ascidian development
PAHs (polycyclic aromatic hydrocarbons) are compounds generated in association with the combustion of fossil fuels. Because some PAHs have mutagenic and/or carcinogenic properties, PAHs have been studied as environmental pollutants. The influence of PAHs on vertebrates has been well studied, but few studies investigate the effect on invertebrates. Therefore, we are investigating the toxic effects of PAHs on C. intestinalis embryos and the mechanism of their toxicity.

主な業績論文等
  1. 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).
  2. 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).
  3. Y. Satou, S. Wada, Y. Sasakura and N. Satoh. Regulatory genes in the ancestral chordate genomes. Dev. Genes Evol., 218, 715-721 (2008).
  4. 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).
  5. S. Wada, M. Hamada and N. Satoh. A genomewide analysis of genes for the heat shock protein 70 chaperone system in the ascidian Ciona intestinalis. Cell Stress Chaperones, 11, 23-33 (2006).