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研究内容（酵母プリオンによる表現型の世代間伝承メカニズムの解明）
生物のもつ様々な表現型が、核酸のみによって伝承されるという考えは、核酸を持たないタンパク質性の感染因子、プリオンの発見によって修正を余儀なくされています。異常型タンパク質が正常型タンパク質の構造転換を自己触媒的に促すというプリオンの性質は、タンパク質の高次構造そのものが生体内で情報を保持・伝達し得ることを示唆していると考えられます。その最もよいモデルとなるタンパク質が出芽酵母（Saccharomyces ｃerevisiae）に存在しています。
出芽酵母においてはタンパク質のプリオン的挙動（タンパク質の自己永続的な構造転換）が疾患の原因ではなく細胞質遺伝を担うことが知られていており、細胞内に異常型のタンパク質が存在し、それによってある表現型をとる細胞があったとき、この細胞に新たに娘細胞が生まれると、娘細胞内の正常型のタンパク質は親細胞にあった異常型タンパク質によって構造転換され、娘細胞は親細胞と同じ表現型をとると言われています。つまり親と同じ形質がこのタンパク質のみを介して遺伝している。実際に酵母プリオンの研究でひろく用いられている[PSI+]株と[psi-]株は遺伝型は同じであるにも関わらず異なった表現型をとる。この違いは生化学的には細胞内で通常翻訳終結因子として働いているSup35タンパク質が[PSI+]株では不溶性となり凝集して不活性化していることによる。このSup35の凝集状態がプリオン的なメカニズムによって、親細胞から娘細胞に伝承する事が[PSI+]という表現型が細胞質遺伝する原因と考えられており、これはつまり核酸によらずタンパク質の高次構造そのものが表現型の伝承を担っていることになる。しかし精緻な制御によって複製と娘細胞への分配が行われる核酸に対して、酵母プリオンはどのように安定に表現型を伝承しているのか、そのダイナミクスはいまだよくわかっていない。
そこで、酵母プリオンによる表現型の世代間伝承（タンパク質性の遺伝現象）のメカニズムを明らかにするため、まずSup35-GFP融合タンパク質発現プラスミドを導入した細胞を用い、特定の１細胞を経時的に観察しながら培地によってSup35-GFPの発現誘導を制御し、細胞内でのタンパク質凝集の過程や凝集が娘細胞に伝播する過程を可視化することを試みています。 その結果、現在まで、凝集体の解消ダイナミクスの計測に成功し、娘細胞への伝承を確認し、さらに、グアニジン塩酸塩の影響を観察することができています。
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論文・解説
1.S. Ayano, S. Noma, H. Taguchi, M. Yoshida and K. Yasuda.
"On-Chip Single-Cell Observation Assay for Propagation Dynamics of Yeast Sup35 Prionlike Proteins."
Jpn. J. Appl. Phys.(2004) Vol. 43, Part 2, No.11A pp.L1429- L1432 (Nov 1)
2.S. Kawai-Noma, S. Ayano, CG. Pack, M. Kinjo, M. Yoshida, K. Yasuda and H. Taguchi
"Dynamics of yeast prion aggregates in single living cells"
Genes Cells (2006) Vol. 11, No 9, 1085-1096 (Sep 11)
3.S. Ayano, Y. Wakamoto, S. Yamashita and K. Yasuda
"Quantitative measurement of damage caused by 1064-nm wavelength optical trapping of Escherichia coli cells using on-chip single cell cultivation system."
Biochem. Biophys. Res. Commun. (2006) Vol. 350, Issue. 3, 678-684 (Nov 24)
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学会発表
＜国際学会＞
1.○S.Ayano, S,Noma, M.Yoshida, H.Taguchi, K.Yasuda
“Direct observation of a prion dynamics in a living yeast cell using an on-chip cultivation system”
The 21st Century COE Program Research Center for Integrated Sciences
The First International Symposium
Tokyo, University of Tokyo, Nov 14-15 2003
2.○S. Ayano, S. Noma, M. Yoshida, H. Taguchi and K. Yasuda
"Observation of yeast prion dynamics using an on-chip single-cell cultivation system"
Biophysical Society 49th Annual Meeting
Long Beach, California, USA, Feb 12-16, 2005
3.○S. Ayano, S. Noma, M. Yoshida, H. Taguchi and K. Yasuda
"Analysis of yeast prion aggregation dynamics in a single cell"
The 21st Century COE Program "Research Station for Integrated Sciences" The Second International Symposium "Life as a Complex System:Constructive and Dynamic Approach to Cell and Developmental Biology"
University of Tokyo, Tokyo, Japan, Mar 5-6, 2005
4.○S. Ayano, I. Inoue, D. Shiomi, I. Kawagishi and K. Yasuda
"Single cell based analysis on the polarity of Escherichia coli cells."
Fifth East Asian Biophysics Symposium & Forty-Fourth Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
Okinawa Convention Center, Okinawa, Japan, Nov 12-16, 2006
＜国内学会＞
1.○綾野賢、山下志乃舞、若本祐一、安田賢二
「光ピンセットが細胞に与えるダメージの定量的検討」
第40回日本生物物理学会
名古屋、名古屋大学 2002年11月
2.○綾野賢、野間繁子、吉田賢右、田口英樹、安田賢二
「オンチップ細胞培養システムを用いた酵母プリオン様タンパク質の細胞内ダイナミクスの観測」
第41回日本生物物理学会
新潟、朱鷺メッセ新潟コンベンションセンター 2003年9月
3.○綾野賢、野間繁子、吉田賢右、田口英樹、安田賢二
「“酵母プリオンタンパク質の1 細胞内ダイナミクスの解析」
第42回日本生物物理学会
京都、京都国際会議場、12月13日〜12月15日、2004
4.○綾野賢、井之上一平、塩見大輔、川岸郁朗、安田賢二
「大腸菌の細胞分裂によって生じる極性の1細胞計測」
第43回日本生物物理学会
札幌、札幌コンベンションセンター、11月23日〜11月25日、2005
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