研究グループ

栄養神経科学講座(産学協同研究部門)

私たちは、脳の情報処理と可塑性の機能調節を研究しています。 脳は沢山の神経回路で構成されています。それぞれ機能の異なる神経回路ユニットが互いに連携して、効率よく情報を処理し、適応的に動物の行動を制御しています。この脳神経機能は、回路ユニットを取り巻く環境、つまり、体内の状態に強く影響されます。記憶や睡眠といった高次脳機能は、栄養状態でパフォーマンスが左右されます。さらに老化やストレスは脳神経機能の不調を招きますが、栄養因子を補うことで改善する場合があります。私たち栄養神経科学講座は、栄養科学と神経科学を融合した新しい研究領域で、栄養因子が高次脳神経機能を調節する仕組みの解明に取り組んでいます。

モデル生物を用いた研究アプローチ

私たちの研究ミッションを果たすためには、複雑な脳機能を相手にしなければなりません。私たちは、この困難を解決するために単純で小さな脳にもかかわらず、記憶や睡眠行動などの高次脳機能を有するモデル生物(ショウジョウバエと線虫)を研究に用いています。次に私たちの研究の一部を紹介します。

内分泌系による脳機能の可塑的調節 (石元広志)

内分泌系は、環境と脳機能を繋ぐ重要な生命システムです。驚くべきことに、ショウジョウバエにも、ドーパミンやインシュリンなどヒトと共通する内分泌因子が存在し、その働きも私達と非常によく似ています。内分泌因子の中でも、ステロイドホルモンは脳神経系に様々な作用が知られています。私たちは、昆虫ステロイドホルモンがショウジョウバエの記憶や睡眠を調節する事を初めて発見しました(参考文献1-5)。この発見で得た知見や技術を基盤にして、未だ謎に包まれている様々な内分泌因子や栄養因子の脳機能調節の分子神経作用の解明を目指します。

線虫を用いた脳腸相関の研究(野間健太郎)

生物は遺伝要因と環境要因の影響を受けて生きています。線虫は遺伝要因と生命現象の関係を調べるのに非常に適したモデル生物であり、私たちはこれまでに遺伝要因がどのように神経発生に影響するのかを研究してきました(参考文献6-7)。また、遺伝学的手法の開発を行うことによって、新しい切り口でこの課題に取り組んでいます(参考文献8-9)。本講座では、もう一つの大きな要因である環境、特に腸から吸収される栄養に着目し、これがどのように神経系に影響を及ぼすのかを調べています。さらに遺伝学的手法を組み合わせることによって、その作用メカニズムを明らかにしたいと考えています。

産学協同研究部門 栄養神経科学講座

ラボメンバー

特任准教授 石元 広志
特任助教 野間 健太郎
研究員 神 太郎
研究員 小林 俊二郎
研究員 塚田 祥雄
学部4年 伊藤 悠一郎
G30学部4年 Lai Alison Lok
G30学部4年 Park Joo Hyun
技術補佐員 石川 有紀
技術補佐員 新井 康代

原著論文

石元 広志(Hiroshi Ishimoto)
  1. Ishimoto H, Kamikouchi A, A feedforward circuit regulates action selection of pre-mating courtship behavior in female Drosophila. Current Biol. 2020; Jan 2; 30(3) IF= 9.193
  2. Li X, Ishimoto H, Kamikouchi A, Assessing experience-dependent tuning of song preference in fruit flies. DOI: 10.21769/BioProtoc.2932 Bio-protocol Vol 8, Iss 14, July 20, 2018 IF=なし
  3. Ishimoto H, Sano H, Ex Vivo Calcium Imaging for Visualizing Brain Responses to Endocrine Signaling in Drosophila. Journal of Visualized Experiments, Jun 2;(136). doi: 10.3791/57701. 2018 IF=1.108
  4. Yamada D, Ishimoto H, Li X, Kohashi T, Ishikawa Y, Kamikouchi A, GABAergic local interneurons shape female fruit fly response to mating songs. Journal of Neuroscience, May 2;38(18):4329-4347. 2018 IF=6.074
  5. Li X, Ishimoto H, Kamikouchi A, Auditory Experience Controls the Maturation of Song Discrimination and Sexual Response in Drosophila. eLife, Mar 20;7. pii: e34348. doi: 10.7554/eLife.34348. 2018 IF=7.616
  6. Hindle SJ, Munji RN, Dolghih E, Gaskins G, Orng S, Ishimoto H, Soung A, DeSalvo M, Kitamoto T, Keiser MJ, Jacobson MP, Daneman R, Bainton RJ. Evolutionarily Conserved Roles for Blood-Brain Barrier Xenobiotic Transporters in Endogenous Steroid Partitioning and Behavior. Cell Reports. 21(5):1304-16, Oct31 2017 IF=7.815
  7. Sano H, Nakamura A, Texada JM, Truman JT, Ishimoto H, Kamikouchi A, Nibu Y, Kume K, Ida T, Kojima M. The nutrient-responsive hormone CCHamide-2 controls growth by regulating insulin-like peptides in the brain of Drosophila melanogaster. PLoS Genet. Sep 22;11(9) 2015 IF=5.224
  8. Matsuo E, Yamada D, Ishikawa Y, Asai T, Ishimoto H, Kamikouchi A. Identification of novel vibration- and deflection-sensitive neuronal subgroups in Johnston's organ of the fruit fly. Front Physiol. May 9;5:179. 2014 IF=3.201
  9. Ishimoto H, Wang Z, Rao Y, Wu CF, Kitamoto T. A novel role for ecdysone in Drosophila conditioned behavior: linking GPCR-mediated non-canonical steroid action to cAMP signaling in the adult brain. PLoS Genet. 9(10): e1003843. 2013 IF=5.224
  10. Yoon J, Matsuo E, Yamada D, Mizuno H, Morimoto T, Miyakawa H, Kinoshita S, Ishimoto H, Kamikouchi A. Selectivity and plasticity in a sound-evoked male-male  interaction in Drosophila. PLoS One. Sep 24;8(9):e74289. 2013 IF=2.776
  11. Sakai T, Sato S, Ishimoto H, Kitamoto T. Significance of the centrally expressed TRP channel Painless in Drosophila courtship memory. Learning & Memory. Dec 17;20(1):34-40. 2012 IF=4.057
  12. Inagaki KH, Ben-Tabou de-Leon S, Wong A, Jagadish S, Ishimoto H, Barnea G, Kitamoto T, Axel R, Anderson JD. Mapping the chemical circuitry of the brain: dopaminergic gain-control of feeding behavior by starvation in Drosophila. Cell. Feb 3;148(3):583-95 2012 IF=36.216
  13. Ozaki K, Ryuda M, Yamada A, Utoguchi A, Ishimoto H, Calas D, Marion-Poll F, Tanimura T, Yoshikawa H. A gustatory receptor involved in host plant recognition for oviposition of a swallowtail butterfly. Nature communications. Nov. 15;2:542 doi:10.1038/ncomms1548. 2011 IF=11.878
  14. Soshnev AA, Ishimoto H, McAllister BF, Li X, Wehling MD, Kitamoto T, Geyer PK. A Conserved Long Non-coding RNA Affects Sleep Behavior in Drosophila. Genetics. Oct;189(2):455-68. 2011 IF=3.564
  15. Ishimoto H, Kitamoto T. The steroid molting hormone Ecdysone regulates sleep in adult Drosophila melanogaster. Genetics. May;185(1):269-81. 2010 IF=3.564
  16. Aldrich BT, Kasuya J, Faron M, Ishimoto H, Kitamoto T. The amnesiac gene is involved in the regulation of thermal nociception in Drosophila melanogaster. J Neurogenet. Mar;24(1):33-41. 2010 IF=1.536
  17. Ishimoto H, Sakai T, Kitamoto T. Ecdysone signaling regulates the formation of long-term courtship memory in adult Drosophila melanogaster. Proc Natl Acad Sci U S A. Apr 14;106(15):6381-6. 2009 IF=9.58
野間 健太郎(Kentaro Noma)
  1. Noma K, Jin Y. Rapid Integration of Multi-copy Transgenes Using Optogenetic Mutagenesis in Caenorhabditis elegans. G3 (Bethesda). 2018 May 31;8(6):2091-2097. doi: 10.1534/g3.118.200158.
  2. Noma K, Goncharov A, Ellisman MH, Jin Y. Microtubule-dependent ribosome localization in C. elegans neurons. Elife. 2017 Aug 2;6. pii: e26376. doi:10.7554/eLife.26376.
  3. Noma K, Jin Y. Optogenetic Random Mutagenesis Using Histone-miniSOG in C. elegans. J Vis Exp. 2016 Nov 14;(117). doi: 10.3791/54810.
  4. Holland SM, Collura KM, Ketschek A, Noma K, Ferguson TA, Jin Y, Gallo G, Thomas GM. Palmitoylation controls DLK localization, interactions and activity to ensure effective axonal injury signaling. Proc Natl Acad Sci U S A. 2016 Jan 19;113(3):763-8. doi: 10.1073/pnas.1514123113.
  5. Noma K, Jin Y. Optogenetic mutagenesis in Caenorhabditis elegans. Nat Commun. 2015 Dec 3;6:8868. doi: 10.1038/ncomms9868.
  6. Noma K, Goncharov A, Jin Y. Systematic analyses of rpm-1 suppressors reveal roles for ESS-2 in mRNA splicing in Caenorhabditis elegans. Genetics. 2014 Nov;198(3):1101-15. doi: 10.1534/genetics.114.167841. Epub 2014 Sep 5.
部門名 産学協同研究部門
グループ名 栄養神経科学講座
代表者名 石元 広志
連絡先

研究グループ

脳神経回路研究ユニット部門
産学協同研究部門