

矢島 潤一郎
基本情報
- 所属
- 東京大学 大学院総合文化研究科 広域科学専攻 生命環境科学系 / 先進科学研究機構 教授
- 学位
-
博士(学術)(2002年3月 東京大学)
- 連絡先
- yajima
bio.c.u-tokyo.ac.jp
- J-GLOBAL ID
- 201201008865903221
- researchmap会員ID
- B000219662
- 外部リンク
リバースバイオエンジニアリングにより、生命システムの謎に迫る
生命システムを「エネルギー」「物質」「情報」を相互変換する生体高分子システムと捉え、そのシステムの本質的な役割を担う「バイオナノマシン(タンパク質)」「 バイオマイクロマシン(繊毛や細胞)」の動作・設計原理の理解、および、ホモキラルな生命現象の理解を目指しています。
我々人間は、月にまで行くことができるロケットを作ることができても、たった数十㎛のサイズの細胞一つすら作ることができていません。これは生命システムの理解の仕方がまだまだ不十分であることに他なりません。生物を構成する細胞は「自律型分散システム」であり、このシステムを駆動するバイオナノマシンは柔軟かつ不安定なタンパク質や核酸からできていて、中央統御型の人工マシンとは異なります。本研究室では、人工マシンとは異なる動作原理を有する可能性のあるバイオ(ナノ/マイクロ)マシンの基礎研究を基軸とし、主に生体高分子から自発的に構築される(特に動きや変形を伴う)人工細胞のプロトタイプの創製を目指すとともに、医療・工学への展開を探っています。
矢島研究室で一緒に研究(モータータンパク質・細胞骨格・軸糸・繊毛・紡錘体・繊毛虫・リポソーム・人工細胞)を希望する方(学振PDへの応募も相談にのります)、広域科学専攻 修士/博士課程に進学希望の方は、上記メールアドレスまでご連絡ください。随時相談にのります。研究室見学も歓迎します。
矢島研からの最近の研究成果(責任著者のみ)
・Ishii et al. Scientific Reports 2024, 真核単細胞繊毛虫テトラヒメナkinesin-9サブファミリーのkinesin-9A/9Bのin vitroにおける運動特性を1分子及び多分子で定量しました。蛍光タンパク質StayGoldを融合した9A/9Bは無負荷な状態ではprocessivityを有していましたが、他のサブファミリーと異なり、特に9Bでは顕著に運動速度(1 nm/s)やATP加水分解速度が遅いことがわかりました。繊毛のある生物特異的に発現する9Aや9Bがテトラヒメナの遊泳や生存戦略にどのようにかかわるのかを明らかにすることが今後の課題です。
・Sumiyoshi et al. PNAS 2024, PressRelease キネシンの運動を生じる最小構成単位であるモータードメインのあらゆるループ領域にDNAオリゴマーを結合させて自在に運動支点をデザインする方法を開発し、(1)ほとんどの運動支点でキネシンが力発生でき、(2)いくつかの支点では運動方向が逆転し、一方向力発生の根源となりうる運動性の計測に成功しました。ネックリンカードメインの構造変化が力発生の起源と考えられていた従来モデルを大きく修正する必要が生じ、キネシンと微小管が結合する際に力発生する運動モデルを提案しました。今後、モデルの実証が必要となります。
・Matsuda et al. Cytoskeleton 2024, Matsuda et al. FEBS letter 2020 アクチン/ミオシン/アニリンからなる物理的分子ネットワークを自律的に形成・変化させ、細胞骨格系の力学機能の原理に迫りました。細胞骨格ネットワークの大変形にはアクトミオシン系の伸長・収縮力だけではなく、細胞骨格の切断が大きな役割を果たし、細胞スケールの高次機能を自己組織化しうるプラットフォーム機能の一端を示しました。
・Sato et al. Scientific Reports 2023, Sato et al. BBRC 2024 細胞形態の左右非対称性/ホモキラリティにかかわる"Myosin 1C"が、細胞膜をミミックした流動性のある脂質展開膜上で細胞骨格アクチンフィラメントをコークスクリュー様運動(アクチンの長軸に沿って並進運動させつつ、長軸周りに回転運動させる)をさせる性質が備わっていることを明らかにしました。細胞や組織の形態のホモキラリティが決まる力学的分子機構の解明の手掛かりになる可能性があります。
・Sugawa et al. Communications Biology 2022, PressRelease 4次元(xyzθ)単粒子トラッキング光学顕微システムにより、”キネシンチーム"が細胞骨格微小管上を螺旋運動(Yajima&Cross. Nat. Chem.Biol. 2005)するばかりか、予想外にも自転(上下軸方向の回転、ヨーイング)運動をすることを初めて明らかにしました。キネシンが結合した金ナノロッドが微小管上で自転しつつ螺旋運動する現象をノイズで駆動されるラチェット機構によってモデル化しました。自転する分子機構は未解明です。
・Yamagishi et al. Scientific Reports 2022 微小管のマイナス端方向にのみ進むと考えられていた”逆行性キネシン”(kinesin-14、教科書ではNcdと記載されることが多い)が、運動支点を変えることで微小管のプラス端方向に進む順行性キネシンにもなり得ることを明らかにし、キネシンの運動方向において通説とは異なる結果を報告しました。キネシンの運動方向を決定する分子機構は解明できていない謎の一つです。kinesin-5の分子数に応じて運動方向が決定する機構(Yamagishi et al. BBRC 2021)も謎です。
・Yamaguchi et al. Scientific Reports 2022 繊毛を構成するエンジンとなる”軸糸外腕ダイニン”が、微小管の長軸に沿って右巻き螺旋運動をすることを、3次元位置検出光学顕微システム(tPOT, Yajima et al. Nat.Struct.Mol.Biol. 2008)により明らかにしました。リニアモーターのトルク発生は、しなやかな繊毛運動とのかかわりが想像されますが、その関連性については不明です。
・Marumo et al. Communications Biology 2021, PressRelease 低レイノルズ数の世界で生きる真核単細胞繊毛虫”テトラヒメナ”は、螺旋遊泳することが100年以上も前から観察されていましたが、錯視により右巻か左巻きかは判別がつきませんでした。3次元位置検出光学顕微システム(tPOT)により、右巻きであることを明らかにし、螺旋遊泳はCa2+によって制御されることを明らかにしました。繊毛虫の遊泳モデルの構築に大きく貢献できます。
・Maruyama et al. Communications Biology 2021, Yamagishi et al. Cytskeleton 2020 細胞の中では、10nmほどのタンパク質からなるバイオナノマシンが働いています。人間が作るマシンとどことなく似ているようにも見えますが、その動く仕組みは似て非なるものです。細胞分裂期"kiesin-6"が微小管上を前後・左右方向に確率的にステップし、そのステップ方向にバイアスがあることを明らかにしました。人工マシンのようなステップ方向が決定的な機構とは異なり、kinesin-6のステップの左右性の選択には揺らぎが内在します。左右対称性を破り、一方向性運動を創発させる機構は未解明です。
研究キーワード
20研究分野
7論文
31-
Scientific Reports 14(20993) 2024年9月 査読有り最終著者責任著者
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Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 121(e2403739121) 2024年7月 査読有り最終著者責任著者
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Cytoskeleton 2024年3月 査読有り最終著者責任著者
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Biochemical and Biophysical Research Communications 703(149597) 2024年2月 査読有り最終著者責任著者
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Scientific Reports 13(19908) 2023年11月 査読有り最終著者責任著者
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Communications Biology 5(1368) 2022年12月 査読有り最終著者責任著者
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Communications Biology 5(1298) 2022年11月 査読有り
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Scientific Reports 12(16722) 2022年9月 査読有り最終著者責任著者
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Scientific Reports 12(15417) 2022年8月 査読有り最終著者責任著者
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Communications Biology 4(1209) 2021年10月 査読有り最終著者責任著者
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Biochemical and biophysical research communications 555 115-120 2021年3月 査読有り最終著者責任著者
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Communications Biology 4(180) 2021年1月 査読有り最終著者責任著者
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Cytoskeleton 77(9) 351-361 2020年8月 査読有り最終著者責任著者
-
FEBS Letters 594 1237-1247 2019年12月 査読有り最終著者責任著者
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Biochemical and biophysical research communications 504 709-714 2018年9月 査読有り最終著者責任著者
-
BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS 485(3) 614-620 2017年4月 査読有り
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STRUCTURE 24(8) 1322-1334 2016年8月 査読有り最終著者責任著者
-
Molecular biology of the cell 27(5) 812-27 2016年3月 査読有り
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Molecular Biology of the Cell 26(23) 4236-4247 2015年11月 査読有り
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BIOPHYSICAL JOURNAL 108(4) 872-879 2015年2月 査読有り最終著者責任著者
受賞
15-
2024年
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2023年
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2022年
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2022年
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2020年
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2017年
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2015年
-
2013年
-
2009年
-
2007年
経歴
4学歴
2-
- 2002年
-
- 1997年
書籍等出版物
13-
羊土社 2024年3月 (ISBN: 9784758121712)
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白水社 2020年9月 (ISBN: 9784560097748)
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羊土社 2017年3月
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日本評論社 2017年
-
羊土社 2016年3月
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化学同人 2014年
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生体の科学 64(6) 558-563 2013年12月
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羊土社 2013年3月
-
羊土社 2012年
-
生物物理学会 2009年
-
日本マイコプラズマ学会雑誌 2007年5月
-
生物物理38(6) 1998年11月
メディア報道
7-
東京大学教養学部報 2024年11月 会誌・広報誌
-
東京大学教養学部報 2022年2月 会誌・広報誌
-
2016年7月 その他
担当経験のある科目(授業)
13-
2023年 - 現在
-
2013年 - 現在
共同研究・競争的資金等の研究課題
25-
精密測定技術振興財団研究助成 2024年1月 - 2025年3月
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日本学術振興会 科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽) 2023年6月 - 2025年3月
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日本学術振興会 科学研究費助成事業 学術変革領域研究(A) 2023年4月 - 2025年3月
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日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C) 基盤研究(C) 2020年4月 - 2023年3月
-
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C) 基盤研究(C) 2019年4月 - 2023年3月
-
中谷医工計測技術振興財団 開発技術研究助成 2022年4月 - 2023年3月
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日本学術振興会 科学研究費助成事業 学術変革領域研究(A) 2021年9月 - 2023年3月
-
日本学術振興会 科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽) 2021年7月 - 2023年3月
-
日本学術振興会 科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型) 2021年4月 - 2023年3月
-
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B) 2019年4月 - 2022年3月
-
日本応用酵素研究助成 2020年4月 - 2021年3月
-
日本学術振興会 科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型) 2019年4月 - 2021年3月
-
日本学術振興会 科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型) 2019年4月 - 2021年3月
-
日本学術振興会 科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽) 2018年6月 - 2020年3月
-
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B) 基盤研究(B) 2016年7月 - 2019年3月
-
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(A) 基盤研究(A) 2015年4月 - 2019年3月
-
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C) 基盤研究(C) 2015年10月 - 2018年3月
-
日本学術振興会 科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型) 新学術領域研究(研究領域提案型) 2015年4月 - 2017年3月
-
日本学術振興会 科学研究費助成事業 若手研究(B) 若手研究(B) 2015年4月 - 2017年3月
-
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B) 基盤研究(B) 2013年4月 - 2016年3月
MISC
2-
日本物理学会講演概要集 69(2) 222-222 2014年8月22日
-
生体の科学 64(6) 558-563 2013年12月
委員歴
6-
2022年
-
2016年4月 - 2019年3月
-
2016年 - 2019年
-
2018年
-
2015年 - 2016年
-
2015年 - 2016年
社会貢献活動
1