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石原 健(いしはら たけし) データ更新日:2019.06.12

教授 /  理学研究院 生物科学部門 情報生物学


主な研究テーマ
線虫 C. elegans の感覚情報処理の解析、分子メカニズム
キーワード:行動・情報処理・脳・神経可塑性・線虫C. elegans・学習・遺伝学
2000.01~2020.12.
従事しているプロジェクト研究
21COE「統合生命科学」
2004.04~2007.03, 代表者:藤木幸夫, 九州大学理学研究院, 日本学術振興会(日本).
研究業績
主要原著論文
1. Tomohiro Kitazono, Sayuri Hara-Kuge, Osamu Matsuda, Akitoshi Inoue, Manabi Fujiwara, Takeshi Ishihara, Multiple signaling pathways coordinately regulate forgetting of olfactory adaptation through control of sensory responses in caenorhabditis elegans, Journal of Neuroscience, 10.1523/JNEUROSCI.0031-17.2017, 37, 42, 10240-10251, 2017.10, [URL], Forgetting memories is important for animals to properly respond to continuously changing environments. To elucidate the mechanisms of forgetting, we used one of the behavioral plasticities of Caenorhabditis elegans hermaphrodite, olfactory adaptation to an attractive odorant, diacetyl, as a simple model of learning. In C. elegans, the TIR-1/JNK-1 pathway accelerates forgetting of olfactory adaptation by facilitating neural secretion from AWC sensory neurons. In this study, to identify the downstream effectors of the TIR-1/JNK-1 pathway, we conducted a genetic screen for suppressors of the gain-of-function mutant of tir-1 (ok1052), which shows excessive forgetting. Our screening showed that three proteins—a membrane protein, MACO-1; a receptor tyrosine kinase, SCD-2; and its putative ligand, HEN-1—regulated forgetting downstream of the TIR-1/JNK-1 pathway. We further demonstrated that MACO-1 and SCD-2/HEN-1 functioned in parallel genetic pathways, and only MACO-1 regulated forgetting of olfactory adaptation to isoamyl alcohol, which is an attractive odorant sensed by different types of sensory neurons. In olfactory adaptation, odor-evoked Ca2+ responses in olfactory neurons are attenuated by conditioning and recovered thereafter. A Ca2+ imaging study revealed that this attenuation is sustained longer in maco-1 and scd-2 mutant animals than in wild-type animals like the TIR-1/JNK-1 pathway mutants. Furthermore, temporal silencing by histamine-gated chloride channels revealed that the neuronal activity of AWC neurons after conditioning is important for proper forgetting. We propose that distinct signaling pathways, each of which has a specific function, may coordinately and temporally regulate forgetting by controlling sensory responses..
2. Akitoshi Inoue, Etsuko Sawatari, Naoki Hisamoto, Tomohiro Kitazono, Takayuki Teramoto, Manabi Fujiwara, Kunihiro Matsumoto, Takeshi Ishihara, Forgetting in C. elegans is accelerageted by neuronal communication via the TIR-1/JNK-1 pathway, Cell Reports, 10.1016/j.celrep., 3, 3, 809-819, 2013.03, 線虫の嗅覚順応をモデルとして、忘却機構の解析を行ったところ、忘却を促進するシグナルが外部環境に応じて放出されていることが明らかになった。これは能動的な忘却制御システムがあることを示している。.
3. Yoshida K, Hirotsu T, Tagawa T, Oda S, Wakabayashi T, Iino Y, Ishihara T., Odour concentration -dependent olfactory preference change in C. elegans., Nature Communications, 3, 739, 2012.03, 動物は、同じ刺激であっても強さに応答を変える場合がある。線虫においては、低濃度では誘引される物質に対して高濃度では忌避するという現象がある。このメカニズムを解析したところ、主に方向転換を使って忌避していること、低濃度の場合と高濃度の場合で感覚するニューロンが異なっていることなどが明らかになった。.
4. Zhao Y, Araki S, Wu J, Teramoto T, Chang YF, Nakano M, Abdelfattah AS, Fujiwara M, Ishihara T, Nagai T, Campbell RE, An expanded palette of genetically encoded Ca2+ indicators, Science, 333, 1888-91, 2011.09, 細胞内のCa2+の変化を、蛍光タンパク質Ca2+センサーを用いて調べることができる。この論文では、蛍光タンパク質Ca2+センサーに変異を導入し、これまでの数倍感度が高いセンサーを開発した。さらに、これまでなかった、赤色蛍光タンパク質Ca2+センサーを開発した。これらのセンサーは、培養細胞だけでなく個体で特定の神経細胞での活動測定にも有用であることを明らかにした。.
5. Shinkai Y, Yamamoto Y, Fujiwara M, Tabata T, Murayama T, Hirotsu T, Ikeda DD, Tsunozaki M, Iino Y, Bargmann CI, Katsura I, Ishihara T., Behavioral choice between conflicting alternatives is regulated by a receptor guanylyl cyclase, GCY-28, and a receptor tyrosine kinase, SCD-2, in AIA interneurons of Caenorhabditis elegans., Journal of Neuroscience, 31, 8, 3007 , 2011.02, 動物は、同時に受容している多くの感覚情報のなかから、生存に適した情報を選択して、それに応答して行動している。しかし、その制御を行っている神経・分子メカニズムは、明らかになっていない。本研究では、線虫C. elegansをモデルとして、2つの相反する刺激に対する応答を解析した。その結果、一対に介在ニューロンにおいて、グアニル酸シクラーゼと受容体チロシンキナーゼを介して、情報処理が行われていることを明らかにした。.
6. Fujiwara M, Teramoto T, Ishihara T, Ohshima Y, McIntire SL., 2.A novel zf-MYND protein, CHB-3, mediates guanylyl cyclase localization to sensory cilia and controls body size of Caenorhabditis elegans.
, Plos Genetics, 6, 11, e1001211., 2010.11.
7. Yamada K, Hirotsu T, Matsuki M, Butcher RA, Tomioka M, Ishihara T, Clardy J, Kunitomo H, Iino Y., Olfactory plasticity is regulated by pheromonal signaling in Caenorhabditis elegans., Science. , 329, 5999, 1647-1650, 2010.09, 動物は、集団密度などの環境によって、外界シグナルに対する応答を変化させる。線虫C. elegansをモデルとして、動物の集団密度が行動可塑性に与える影響を解析した。その結果、線虫は、集団密度の情報をフェロモンとして受容し、ペプチド性シグナルSNET-1と、そのシグナル強度を変化させるNEP-2を介して、嗅覚順応の制御を行っていることを明らかにした。.
8. Hayashi Y., Hirotsu T., Iwata R., Kage-Nakadai E., Kunitomo H., Ishihara T., Iino Y. and Kubo T., A trophic role for Wnt-Ror kinase signaling during developmental pruning in Caenorhabditis elegans., Nature Neuroscience, 12, 981-987, 2009.06.
9. Ohta, H., Fujiwara, M., Ohshima, Y. and Ishihara, T. , ADBP-1 regulates an ADAR RNA-editing enzyme to antagonize RNAi-mediated gene silencing in C.elegans., Genetics, 180, 785-796, 2008.07.
10. Bauer Huang,SL., Saheki, Y., Vanhoven, MK., Torayama, I., Ishihara, T., Katsura, I, van der Linden, A., Sengupta, P. and Bargmann, CI., Left-right olfactory asymmetry results from antagonistic functions of voltage-activated calcium channels and the Raw repeat protein OLRN-1 in C. elegans., Neural Development, 2,24 (PMID17986337), 2007.12.
11. Torayama I, Ishihara T, Katsura I, Caenorhabditis elegans integrates the signals of butanone and food to enhance chemotaxis to butanone., Journal of Neuroscience, 27,741-50, 2007.01.
主要総説, 論評, 解説, 書評, 報告書等
主要学会発表等
特許出願・取得
特許出願件数  0件
特許登録件数  1件
学会活動
所属学会名
日本遺伝学会
日本分子生物学会
日本神経科学学会
学会大会・会議・シンポジウム等における役割
2014.07~2014.07, the C. elegans Development, Cell Biology, and Gene Expression Topic Meeting in association with the 6th Asia-Pacific C. elegans Meeting , 座長(Chairmanship).
2012.12.11~2012.12.14, 日本分子生物学会, 座長(Chairmanship).
2012.09.24~2012.09.26, 日本遺伝学会, 座長(Chairmanship).
2011.09.19~2011.09.19, 日本神経科学学会, 座長(Chairmanship).
2011.12.13~2011.12.13, 分子生物学会, 座長(Chairmanship).
2012.12.13~2012.12.13, 分子生物学会, 座長(Chairmanship).
2005.12.11~2005.12.12, 第28回日本分子生物学会年会, 座長(Chairmanship).
2014.07~2014.07, the C. elegans Development, Cell Biology, and Gene Expression Topic Meeting in association with the 6th Asia-Pacific C. elegans Meeting, International Organizing Committee.
2012.12.14~2012.12.16, 日本生化学会大会, プログラム委員.
2012.09.24~2012.09.26, 日本遺伝学会第84回大会, プログラム委員.
2010.08.18~2010.08.19, システム分子行動学 イメージングワークショップ, 主催.
2006.11, East Asia Worm Meeting, ヘッドオーガナイザー.
2005.12.12~2005.12.12, 第28回日本分子生物学会年会, プログラム委員.
2000.08, 第2回C. elegans 日本集会, オーガナイザー.
学術論文等の審査
年度 外国語雑誌査読論文数 日本語雑誌査読論文数 国際会議録査読論文数 国内会議録査読論文数 合計
2018年度      
2017年度      
2016年度      
2015年度      
2014年度      
2013年度      
2013年度      
2012年度   21  25 
2010年度      
2009年度      
2008年度
2007年度      
2002年度
2003年度
2004年度
2005年度
2006年度
研究資金
科学研究費補助金の採択状況(文部科学省、日本学術振興会)
2019年度~2022年度, 基盤研究(B), 代表, 線虫の嗅覚学習をモデルとした記憶の忘却を担う分子・神経回路機構.
2018年度~2019年度, 新学術領域研究, 代表, 行動の頑健性と柔軟性を制御する神経回路動態の可視化と機能制御.
2013年度~2018年度, 新学術領域研究, 代表, 線虫C. elegansの忘却制御機構から探る記憶のダイナミズム.
2013年度~2015年度, 新学術領域研究, 代表, 線虫をモデルとした忘却を促進する神経回路の解明.
2012年度~2014年度, 挑戦的萌芽研究, 代表, 線虫中枢神経系の全ニューロンの神経活動を同時にイメージングする方法の確立.
2011年度~2013年度, 基盤研究(B), 代表, 記憶の忘却を制御する分子・神経回路メカニズムの遺伝学的解析.
2010年度~2014年度, 新学術領域研究, 分担, 包括型脳科学研究推進支援ネットワーク 行動解析融合型プラットホーム支援活動 ハイスループットモデル動物.
2008年度~2012年度, 新学術領域研究, 代表, 神経回路における感覚情報処理の制御機構の解明.
2007年度~2009年度, 萌芽研究, 代表, 線虫C.elegansをモデルとした記憶を忘れるメカニズムの分子遺伝学的解析.
2006年度~2007年度, 特定領域研究, 代表, 情報の統合と連合学習の素過程の制御を担う神経回路と分子機構.
2006年度~2009年度, 基盤研究(B), 代表, 線虫の神経回路における情報処理機構−多面的なアプローチによる分子遺伝学的研究−.
競争的資金(受託研究を含む)の採択状況
2007年度~2008年度, 内藤記念科学奨励金(研究助成), 代表, 線虫の神経回路における感覚情報処理制御機構.
2006年度~2009年度, 自然科学系研究助成申請書 (財団法人旭硝子財団), 代表, 線虫C. elegansの行動を指標とした環境適応戦略の解析.
寄附金の受入状況
2006年度, 財団法人 旭硝子財団, 旭硝子財団平成18年度自然科学系研究助成
線虫C. elegansの行動を指標とした環境適応戦略の解析.

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