情報処理生物学ユニット (丸山 一郎)

概要

環境の変化や細胞間相互作用などの細胞外情報あるいは生体外情報を適切に認識し、その外界情報を正確に細胞内あるいは生体内に伝達することは、バクテリアからヒトまで全ての生物の生存にとって必須である。この情報処理が適切に行われないと、遺伝病、精神障害、癌など様々な病気が引き起こされる。

本研究では外界(細胞外あるいは生体外)情報が細胞あるいは生体により如何に認識され、それが細胞内あるいは生体内で情報処理される分子機構の解明を目指す。このためのモデル系としてバクテリア・培養細胞・線虫(C. elegans)・マウスやラットなどを使用する。バクテリアと培養細胞の研究から、細胞外情報の認識・反応機構を分子レベルで理解することを目指す。一方、高等多細胞生物を用いて、感覚器官による外界情報の認識、神経細胞間の情報交換、全神経系による情報処理機構の理解を目指す。線虫の神経系は比較的単純で全神経細胞の配線図が解明されているため、この研究に最も相応しい。線虫から得られる情報処理機構に関する知見はトランスジェニックマウスなどを使い、高等動物のそれと比較する。これらの知見は、最も基本的なレベルでヒトの脳における情報処理機構の理解に寄与するに違いない。

本研究はヒトの多種多様な病気の発症機構の理解や、それらの病気の治療薬の開発における寄与が期待されるとともに、ヒトの脳に近いコンピューターの開発や新しいセンサーの開発などにも重要な知見をもたらすかもしれない。

最近発表した論文

  • Murayama, T.and Maruyama, I. N. (2018) Plate Assay to Determine Caenorhabditis elegans Response to Water Soluble and Volatile Chemicals. bio-protocol. (doi: 10.21769/BioProtoc.2740)
  • Endang, P. R.,Saita, E.-i.and Maruyama, I. N. (2017) Activation of the EGF Receptor by Ligand Binding and Oncogenic Mutations: The “Rotation Model”. Cells. (doi:10.3390/cells6020013 )
  • Nishijima, S.and Maruyama, I. N. (2017) Appetitive Olfactory Learning and Long-Term Associative Memory in Caenorhabditis elegans. Front. Behav. Neurosci. (http://dx.doi.org/10.3389/fnbeh.2017.00080) 
  • Canu, N.,Pagano, I.,La Rosa, L. R.,Pellegrino, M.,Ciotti, M. T.,Mercanti, D.,Moretti, F.,Sposato, V.,Triaca, V.,Petrella, C.,Maruyama, I. N.,Levi, A.and Calissano, P. (2017) Association of TrkA and APP Is Promoted by NGF and Reduced by Cell Death-Promoting Agents. Front. Mol. Neurosci. (https://doi.org/10.3389/fnmol.2017.00015) 
  • ​Maruyama, I. (2017) Receptor Guanylyl Cyclases in Sensory Processing. Frontiers in Endocrinology. (doi: 10.3389/fendo.2016.00173 ) 
  • Maruyama, I. N. (2015) Activation of transmembrane cell-surface receptors via a common mechanism? The "rotation model". Bioessays. (doi: 10.1002/bies.201570091) 
  • Murayama, T.and Maruyama, I. N. (2015) Alkaline pH sensor molecules. J Neurosci Res. (doi:10.1002/jnr.23621) 
  • Maruyama, I. N. (2014) Mechanisms of activation of receptor tyrosine kinases: monomers or dimers. Cells. (doi:10.3390/cells3020304) 
  • Sassa, T.and Maruyama, I. (2013) A G-protein α subunit, GOA-1, plays a role in C. elegans avoidance behavior of strongly alkaline pH. Communicative & Integrative Biology. (doi:10.4161/cib.26668)   
  • Murayama, T.and Maruyama, I. (2013) Decision making in C. elegans chemotaxis to alkaline pH: Competition between two sensory neurons, ASEL and ASH. Communicative & integrative biology. (doi:10.4161/cib.26633)  
  • Sassa, T.,Murayama, T.and Maruyama, I. (2013) Strongly alkaline pH avoidance mediated by ASH sensory neurons in C. elegans. Neurosci Lett. (doi:10.1016/j.neulet.2013.06.001) (Plenary Article Award)  
  • Murayama, T.,Takayama, J.,Fujiwara, M.and Maruyama, I. (2013) Environmental Alkalinity Sensing Mediated by the Transmembrane Guanylyl Cyclase GCY-14 in C. elegans. Current Biology. (doi:10.1016/j.cub.2013.04.052)   
  • Shen, J.and Maruyama, I. N. (2012) Brain-derived neurotrophic factor receptor TrkB exists as a preformed dimer in living cells. J Mol Signal. (10.1186/1750-2187-7-2)  
  • Amano, H.and Maruyama, I. N. (2011) Aversive olfactory learning and associative long-term memory in Caenorhabditis elegans. Learn Mem. (10.1101/lm.2224411)  
  • Shen, J.and Maruyama, I. N. (2011) Nerve growth factor receptor TrkA exists as a preformed, yet inactive, dimer in living cells. FEBS Lett. (10.1016/j.febslet.2010.12.031) 
  • Trujillo, G.,Nakata, K.,Yan, D.,Maruyama, I. N.and Jin, Y. (2010) A ubiquitin E2 variant protein acts in axon termination and synaptogenesis in Caenorhabditis elegans. Genetics. (10.1534/genetics.110.117341) 

海外メディア掲載記事

https://scicasts.com/cell-biology/2089-cellular-processes/10238-receptors-it-takes-a-dimer-to-bind/ 

http://www.eurekalert.org/pub_releases/2015-10/oios-rit102915.php 

http://www.sciencenewsline.com/news/2015103017110013.html 

http://w2.technobahn.com/articles/2015103017110013.html 

http://phys.org/news/2015-10-transmembrane-cell-surface-receptor.html

http://healthmedicinet.com/i/receptors-it-takes-a-dimer-to-bind/ 

http://www.news-medical.net/news/20151031/Rotation-model-provides-explanation-of-ligand-activation-mechanism-of-dimeric-receptors.aspx  

http://www.sciencedaily.com/releases/2015/10/151029102514.htm 

http://www.sciencecodex.com/receptors_it_takes_a_dimer_to_bind-168632