神経・細胞薬理学医学・医科学専攻

教授 渡邊 直樹

細胞は、周囲の物理的な特性を感知し細胞骨格を動的に改変することで、増殖・分化・細胞移動・組織形成を遂行します。しかし、このような動的な生命システムにおける個々の分子の働きは、フェノタイプ観察だけではわかりません。われわれは、細胞内でタンパク質を分子ごとに可視化できることを実証し、細胞シグナルと細胞骨格制御、薬物作用の動的な分子連関を解明してきました。細胞分子イメージングは、今世紀に入ってはじまったアプローチです。分子可視化がもたらす優位性と潜在能力を伸ばす人材の育成に努めています。

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研究・教育について

「なぜ直接みようとしないのか？」われわれが他の研究をみてしばしば感じる疑問です。細胞の動的な形の変換は、がんの浸潤、免疫細胞の遊走、神経の可塑性などで重要な役割を果たします。また、薬物は、秒単位で標的分子の性質をかえ、細胞シグナルを変化させます。このような生命のダイナミズムを司るシステムでは、１つの細胞をとってもその中で複雑に絡み合うため、フェノタイプを眺めているだけでは分子の真の働きはわかりません。

主な研究テーマ

  • 細胞骨格動態と物理・化学シグナルのクロストーク
  • フォルミンファミリーによるプロセッシブアクチン重合機構
  • がん治療分子標的薬による逆説的シグナル活性化
  • 革新的多重高密度標識超解像顕微鏡IRIS


フォルミンファミリータンパク質は、１秒間に720個ものアクチンモノマーを取り込みながら、線維を伸長する驚くべき性質を有します。細胞の舵取り装置である葉状仮足では、アクチンが通説である「トレッドミリング機構」とは異なる速い重合崩壊を繰り返します。また、分子標的薬の作用解明への応用も試みています。独自に開発したIRISは、既存の免疫組織化学法を塗りかえる潜在能力を有しており、その応用を拡げる研究にも注力しています。

神経・細胞薬理画像１ 図１：一分子蛍光偏光で可視化されたmDia1による螺旋回転アクチン重合（Science 2011）

神経細胞図２ 図２：革新的超解像顕微鏡IRISによる細胞構造の多重染色（Nature Methods 2015）

研究業績

  1. Mizuno, H., Tanaka, K., Yamashiro, S., Narita, A. and Watanabe, N. (2018) Helical rotation of the diaphanous-related formin mDia1 generates actin filaments resistant to cofilin. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 115, E5000-E5007.
  2. Kiuchi, T., Higuchi, M., Takamura, A., Maruoka, M. and Watanabe, N. (2015) Multitarget super-resolution microscopy with high-density labeling by exchangeable probes. Nat. Methods 12, 743-746.
  3. Higashida, C., Kiuchi, T., Akiba, Y., Mizuno, H., Maruoka, M., Narumiya, S., Mizuno, K. and Watanabe, N. (2013) F- and G-actin homeostasis regulates mechanosensitive actin nucleation by formins. Nat. Cell Biol. 15, 395-405.
  4. Mizuno, H., Higashida, C., Yuan, Y., Ishizaki, T., Narumiya, S. and Watanabe, N. (2011) Rotational movement of the formin mDia1 along the double helical strand of an actin filament. Science 331, 80-83.
  5. Higashida C. Miyoshi T., Fujita A., Oceguera-Yanez F., Monypenny J., Andou Y., Narumiya S. and Watanabe N. (2004) Actin polymerization-driven molecular movement of mDia1 in living cells. Science 303, 2007-2010.

研究室

教授 渡邊 直樹
准教授 木内 泰
講師 山城 佐和子
助教 宮本 章歳

TEL: 075-753-4396
FAX: 075-753-4394
e-mail: watanabe.naoki.4v <at> kyoto-u.ac.jp
URL: http://www.pharm2.med.kyoto-u.ac.jp/

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