2025/03/02 更新

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カミムラ シンジ
上村 慎治
KAMIMURA Shinji
所属
理工学部 教授
その他担当機関
理工学研究科生命科学専攻博士課程前期課程
理工学研究科生命科学専攻博士課程後期課程
連絡先
メールによる問い合わせは《こちら》から
プロフィール
細胞運動の分子機構、特に、分子モーターや細胞骨格タンパク質の構造と機能がどのように関わっているかに興味を持っています。20億年を越す永い進化の過程で、厳選された理想的な分子構造の基盤が完成しており、その上ではじめて実現される優れた機能があると想像しています。その結果、分子のドメイン構造、その動態はすべて意味を持ったものであると考え、細胞生理学、生物物理学的な独自の手法を駆使して研究を進めています。
外部リンク

学位

  • 理学博士 ( 東京大学 )

  • 理学修士 ( 東京大学 )

学歴

  • 1983年3月
     

    東京大学   理学系研究科   生物科学専攻   博士   修了

  • 1980年3月
     

    東京大学   理学系研究科   修士   修了

  • 1978年3月
     

    東京大学   理学部   生物学科   卒業

経歴

  • 2012年7月 - 2012年9月

    鳥取大学大学院 工学研究科 機械宇宙工学専攻 非常勤講師

  • 2012年7月 - 2012年9月

    鳥取大学大学院 工学研究科 機械宇宙工学専攻 非常勤講師

  • 2005年4月 - 2012年3月

    お茶の水女子大学 大学院理学系研究科 非常勤講師

  • 2005年4月 - 2012年3月

    お茶の水女子大学 大学院理学系研究科 非常勤講師

  • 2011年4月 - 2011年9月

    東京大学理学部 非常勤講師

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所属学協会

  • (社)日本動物学会

  • 日本生物物理学会

  • Biophysical Society (USA)

  • エアロアクアバイオメカニズム学会

  • 公益社団法人 日本動物学会

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研究キーワード

  • 鞭毛 繊毛 微小管 細胞運動 細胞骨格 ダイニン シグナル伝達 プライマリ繊毛

  • 構造生物学

  • 細胞生理学

  • 構造生物学

  • ダイニン

  • 細胞骨格

  • 鞭毛

  • 微小管

  • 細胞運動

  • 繊毛

  • プライマリ繊毛

  • Cell physiology

  • シグナル伝達

  • signal transduction

  • primary cilia

  • cytoskeleton

  • dynein

  • microtubules

  • cell motility

  • flagella

  • cilia

研究分野

  • ライフサイエンス / 細胞生物学  / 細胞生物学

  • ライフサイエンス / 細胞生物学  / 細胞生理学

  • ライフサイエンス / 構造生物化学  / 構造生物学

  • ナノテク・材料 / ナノバイオサイエンス

  • ライフサイエンス / 生物物理学  / 生物物理学

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論文

  • Heterodimeric Ciliary Dynein f/<scp>I1</scp> Adopts a Distinctive Structure, Providing Insight Into the Autoinhibitory Mechanism Common to the Dynein Family

    Yici Lei, Akira Fukunaga, Hiroshi Imai, Ryosuke Yamamoto, Rieko Shimo‐Kon, Shinji Kamimura, Kaoru Mitsuoka, Takako Kato‐Minoura, Toshiki Yagi, Takahide Kon

    Cytoskeleton   2025年1月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Wiley  

    ABSTRACT

    Dyneins are huge motor protein complexes that are essential for cell motility, cell division, and intracellular transport. Dyneins are classified into three major subfamilies, namely cytoplasmic, intraflagellar‐transport (IFT), and ciliary dyneins, based on their intracellular localization and functions. Recently, several near‐atomic resolution structures have been reported for cytoplasmic/IFT dyneins. In contrast, the structures of ciliary dyneins, as well as their regulatory mechanisms, have yet to be fully elucidated. Here, we isolated a heterodimeric ciliary dynein (IDA‐f/I1) from Chlamydomonas reinhardtii, a ciliated green alga, and studied its structure in the presence or absence of ATP by negative‐stain electron microscopy and single‐particle analysis. Surprisingly, a population of IDA‐f adopted a distinctive compact structure, which has been scarcely reported for ciliary dyneins but is very similar to the “phi‐particle” structure widely recognized as the autoinhibited/inactivated conformation for cytoplasmic/IFT dyneins. Our results suggest that the inactivation mechanism of dimeric dyneins is conserved in all three dynein subfamilies, regardless of their cellular functions, highlighting the intriguing intrinsic regulatory mechanism that may have been acquired at an early stage in the evolution of dynein motors.

    DOI: 10.1002/cm.21987

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  • Structural insight into the stabilization of microtubules by taxanes

    Andrea E Prota, Daniel Lucena-Agell, Yuntao Ma, Juan Estevez-Gallego, Shuo Li, Katja Bargsten, Fernando Josa-Prado, Karl-Heinz Altmann, Natacha Gaillard, Shinji Kamimura, Tobias Mühlethaler, Federico Gago, Maria A Oliva, Michel O Steinmetz, Wei-Shuo Fang, J Fernando Díaz

    eLIFE   2023年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.7554/eLife.84791

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  • Chemical modulation of microtubule structure through the laulimalide/peloruside site. 査読 国際誌

    Juan Estévez-Gallego, Beatriz Álvarez-Bernad, Benet Pera, Christoph Wullschleger, Olivier Raes, Dirk Menche, Juan Carlos Martínez, Daniel Lucena-Agell, Andrea E Prota, Francesca Bonato, Katja Bargsten, Jelle Cornelus, Juan Francisco Giménez-Abián, Peter Northcote, Michel O Steinmetz, Shinji Kamimura, Karl-Heinz Altmann, Ian Paterson, Federico Gago, Johan Van der Eycken, J Fernando Díaz, María Ángela Oliva

    Structure (London, England : 1993)   31 ( 1 )   88 - 99   2023年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Taxanes are microtubule-stabilizing agents used in the treatment of many solid tumors, but they often involve side effects affecting the peripheral nervous system. It has been proposed that this could be related to structural modifications on the filament upon drug binding. Alternatively, laulimalide and peloruside bind to a different site also inducing stabilization, but they have not been exploited in clinics. Here, we use a combination of the parental natural compounds and derived analogs to unravel the stabilization mechanism through this site. These drugs settle lateral interactions without engaging the M loop, which is part of the key and lock involved in the inter-protofilament contacts. Importantly, these drugs can modulate the angle between protofilaments, producing microtubules of different diameters. Among the compounds studied, we have found some showing low cytotoxicity and able to induce stabilization without compromising microtubule native structure. This opens the window of new applications for microtubule-stabilizing agents beyond cancer treatment.

    DOI: 10.1016/j.str.2022.11.006

    PubMed

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  • Alternative Approaches to Understand Microtubule Cap Morphology and Function 招待

    Oliva, M.A, Gago, F, Kamimura, S, Díaz, J.F

    ACS Omega   2023年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1021/acsomega.2c06926

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  • Metabolomic profiling upon external digestion in larvae of diving beetles: Cybister Curtis, 1827, Dytiscus Linnaeus, 1758, and Hydaticus Leach, 1817 (Coleoptera: Dytiscidae) 査読

    Toshio Inoda, Shinji Kamimura

    Aquatic Insects   2022年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:TAYLOR & FRANCIS LTD  

    The SDS.PAGE analysis of prey animals (fly larvae) during external digestion by aquatic predators, the larvae of selected species in dytiscid genera, showed a major component of protein with a molecular weight of ca. 20 kDa. In addition, the analysis of third instar larvae of Cybister brevis Aube, 1838, by nanoLC.ESI.Q-TOF/MS/MS revealed that the digested body fluid includes a polypeptide with a sequence of 97 amino acids corresponding to hemocyanin N (51% matched by Mascot and BLAST searches) and hemocyanin M (12% matched) derived from flies. We also found evidence indicating that beetle larvae repeatedly release digestive enzymes at least twice while consuming the fly bodies. These results suggest that the digested polypeptides were derived from ubiquitous high molecular substances such as arylphorin subunit C223 precursor included in the body fluid of the fly (Calliphora vicina Robineau-Desvoidy, 1830) that were produced during external digestion by diving beetle larvae.

    DOI: 10.1080/01650424.2022.2076883

    Web of Science

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書籍等出版物

  • 高等学校理科用 文部科学省検定済教科書 生物 東京書籍(生物 301)

    浅島誠( 範囲: 第3編)

    東京書籍  2024年2月  ( ISBN:4487187494

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    総ページ数:479   記述言語:日本語  

    ASIN

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  • 分子細胞生物学

    Lodish, Harvey F., Berk, Arnold, Kaiser, Chris, Krieger, Monty, Bretscher, Anthony, Ploegh, Hidde L., Martin, Kelsey C., Yaffe, Michael B., Amon, Angelika, 岩井, 佳子, 上村, 慎治, 北川, 大樹, 齋藤, 康太, 坪井, 貴司, 富田, 泰輔, 名黒, 功, 仁科, 博史, 宮澤, 恵二, 山本, 啓一, 若林, 憲一, 堅田, 利明, 須藤, 和夫( 担当: 編訳 範囲: 10.生体膜の構造, 17.細胞の構築と運動 I:ミクロフィラメント, 20.細胞から組織への集成)

    東京化学同人  2023年7月  ( ISBN:9784807920518

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    総ページ数:xxxv, 1074p   記述言語:日本語  

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  • 動物の事典

    上村慎治( 担当: 共編者(共編著者) 範囲: 章担当編集者)

    朝倉書店  2020年11月 

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    総ページ数:746   担当ページ:3ページ   記述言語:日本語   著書種別:事典・辞書

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  • 動物学の百科事典

    上村慎治( 担当: 編集 範囲: 第5章編集、導入、「細胞骨格」担当)

    丸善出版株式会社  2018年9月 

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    総ページ数:770   担当ページ:3   記述言語:日本語  

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  • 動物学の百科事典

    丸善出版株式会社  2018年9月 

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MISC

  • Kinesin-binding-triggered conformation switching of microtubules contributes to polarized transport. 国際誌

    Tomohiro Shima, Manatsu Morikawa, Junichi Kaneshiro, Taketoshi Kambara, Shinji Kamimura, Toshiki Yagi, Hiroyuki Iwamoto, Sotaro Uemura, Hideki Shigematsu, Mikako Shirouzu, Taro Ichimura, Tomonobu M Watanabe, Ryo Nitta, Yasushi Okada, Nobutaka Hirokawa

    The Journal of cell biology   217 ( 12 )   4164 - 4183   2018年12月

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    記述言語:英語  

    Kinesin-1, the founding member of the kinesin superfamily of proteins, is known to use only a subset of microtubules for transport in living cells. This biased use of microtubules is proposed as the guidance cue for polarized transport in neurons, but the underlying mechanisms are still poorly understood. Here, we report that kinesin-1 binding changes the microtubule lattice and promotes further kinesin-1 binding. This high-affinity state requires the binding of kinesin-1 in the nucleotide-free state. Microtubules return to the initial low-affinity state by washing out the binding kinesin-1 or by the binding of non-hydrolyzable ATP analogue AMPPNP to kinesin-1. X-ray fiber diffraction, fluorescence speckle microscopy, and second-harmonic generation microscopy, as well as cryo-EM, collectively demonstrated that the binding of nucleotide-free kinesin-1 to GDP microtubules changes the conformation of the GDP microtubule to a conformation resembling the GTP microtubule.

    DOI: 10.1083/jcb.201711178

    PubMed

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  • Kinesin-binding-triggered conformation switching of microtubules contributes to polarized transport 国際誌

    Tomohiro Shima, Manatsu Morikawa, Junichi Kaneshiro, Taketoshi Kambara, Shinji Kamimura, Toshiki Yagi, Hiroyuki Iwamoto, Sotaro Uemura, Hideki Shigematsu, Mikako Shirouzu, Taro Ichimura, Tomonobu M. Watanabe, Ryo Nitta, Yasushi Okada, Nobutaka Hirokawa

    JOURNAL OF CELL BIOLOGY   217 ( 12 )   4164 - 4183   2018年12月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:ROCKEFELLER UNIV PRESS  

    Kinesin-1, the founding member of the kinesin superfamily of proteins, is known to use only a subset of microtubules for transport in living cells. This biased use of microtubules is proposed as the guidance cue for polarized transport in neurons, but the underlying mechanisms are still poorly understood. Here, we report that kinesin-1 binding changes the microtubule lattice and promotes further kinesin-1 binding. This high-affinity state requires the binding of kinesin-1 in the nucleotide-free state. Microtubules return to the initial low-affinity state by washing out the binding kinesin-1 or by the binding of non-hydrolyzable ATP analogue AMPPNP to kinesin-1. X-ray fiber diffraction, fluorescence speckle microscopy, and second-harmonic generation microscopy, as well as cryo-EM, collectively demonstrated that the binding of nucleotide-free kinesin-1 to GDP microtubules changes the conformation of the GDP microtubule to a conformation resembling the GTP microtubule.

    DOI: 10.1083/jcb.201711178

    Web of Science

    PubMed

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  • Simulation of intra-ciliary diffusion suggests a novel role of primary cilia as a cell-signaling enhancer. 査読

    Daisuke Takao, Shinji Kamimura

    Development, growth & differentiation   59 ( 5 )   415 - 422   2017年6月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Develop. Growth Differ.  

    Besides the role to generate a fluid flow in the surrounding medium, eukaryotic cilia have a crucial function in sensing external signals such as chemical or mechanical stimuli. A large body of work has shown that cilia are frequently found in various types of sensory cells and are closely related to many regulatory mechanisms in differentiation and development. However, we do not yet have a definitive answer to the fundamental question, 'why cilia?.' It has been a long-standing mystery why cells use cilia for sensing external signals. To shed light on this, we sought to describe the kinetics of signaling with theoretical approaches. Based on the results, here we propose a new role of cilia as a cell-signaling enhancer. The enhancing effect comes from restricted volume for the free intra-ciliary diffusion of molecules due to the cylindrical shape of cilia, which can facilitate quick accumulation of intracellular signaling molecules. Our simulations demonstrate that both the rate and amplitude of response in signal transduction depend on where the membrane receptors or channels are located along the ciliary shaft. In addition, the calculated transfer function of cilia regarded as a

    DOI: 10.1111/dgd.12360

    PubMed

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  • Simulation of intra-ciliary diffusion suggests a novel role of primary cilia as a cell-signaling enhancer

    Daisuke Takao, Shinji Kamimura

    DEVELOPMENT GROWTH & DIFFERENTIATION   59 ( 5 )   415 - 422   2017年6月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:WILEY  

    Besides the role to generate a fluid flow in the surrounding medium, eukaryotic cilia have a crucial function in sensing external signals such as chemical or mechanical stimuli. A large body of work has shown that cilia are frequently found in various types of sensory cells and are closely related to many regulatory mechanisms in differentiation and development. However, we do not yet have a definitive answer to the fundamental question, "why cilia?" It has been a long-standing mystery why cells use cilia for sensing external signals. To shed light on this, we sought to describe the kinetics of signaling with theoretical approaches. Based on the results, here we propose a new role of cilia as a cell-signaling enhancer. The enhancing effect comes from restricted volume for the free intra-ciliary diffusion of molecules due to the cylindrical shape of cilia, which can facilitate quick accumulation of intracellular signaling molecules. Our simulations demonstrate that both the rate and amplitude of response in signal transduction depend on where the membrane receptors or channels are located along the ciliary shaft. In addition, the calculated transfer function of cilia regarded as a transmitter of external signals also suggests the properties of cilia as a signal enhancer. Since such unique composition of receptors and channels in cilia is found in various types of eukaryotic cells, signal enhancing is presumably one of the most essential and conserved roles of cilia.

    DOI: 10.1111/dgd.12360

    Web of Science

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  • X-ray fiber diffraction: a tool for understanding the structural dynamics of tubulin dimers in native microtubules.

    上村慎治

    SPring-8/SACLA Research Frontiers 2016   2016   32 - 33   2017年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(その他)   出版者・発行元:JASRI  

    When we are going to know structural details of biological molecules, there would be two possibilities; electron microscopy and X-ray crystallography. Owing to remarkable improvements in cryo-electron microscopy techniques using direct electron detectors, impressive progresses showing high-resolution (0.3 nm) images of various biological molecules in action are now appearing regularly in leading journals. Since details of protein architectures at the atomic scale have been obtained by X-ray crystallography, we can now combine them with electron micrographs to gain more direct insights into the functions of biomolecules than we expected by conventional tools used over a decade ago. This would also be the case for X-ray fiber diffraction/X-ray solution scattering analysis, which we expect will become the third major method used for structural biology.

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講演・口頭発表等

  • キイロショウジョウバエの寿命と活動量解析のための新画像処理法

    兵藤 律希,青木 涼真,王 舒誠,加藤 榛名,上村 慎治

    公益社団法人日本動物学会 第95回長崎大会  2024年9月 

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    開催年月日: 2024年9月    

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    キイロショウジョウバエは、飼育が容易なモデル生物である。世代が1~2ヵ月と短いことから、飼育環境や餌条件が寿命にどのように影響するかの解析、さらに、活動量と寿命との関係等を調べる材料としても多くの研究報告がある。これまで、キイロショウジョウバエの活動量を解析する手法として多く使われていたものは、赤外線ビームを使った光学的な計測法である。小さい管や瓶内へ一匹のキイロショウジョウバエを入れ、その容器を横切る様に照射する赤外線ビームを横切った回数をカウントすることで、活動量を数値化する手法である。この手法の特徴は、観察時間を通して、個体識別しながら活動量を数値化できる点で優れた活動量解析手法である。一方で、ビームを横切らないケース、例えば、餌場や容器の端で停留して活動する場合などを不活発な状態として判別することもあり、この点では、ビームカウント数は活動量を過小評価している可能性は否定できない。一個体ずつ別の容器に入れる作業、餌交換の頻度の面など、実験者の行うべき作業は決して少なくないこともあり、キイロショウジョウバエの全寿命を通しての、より長期的な活動量の測定・評価の研究方法としては、これまであまり使われて来た実績はない。本研究では、通常のバイアル瓶内で継続飼育しているキイロショウジョウバエを、連続微速度撮影する手法によって、できるだけストレスの少ない飼育条件を維持しつつ、また、長期間、複数の個体を使った活動量解析が可能な技術を確立することを目指して来たので、ここで布告する。この手法を実現する上で、まず、解決した点は、画像処理法を一定条件で1日24時間通して連続的に実施するための撮影方法の確立である。キイロショウジョウバエが入ったバイアル瓶を自動撮影するために高感度のカメラを使用し、1~10秒の一定間隔で、1/20~1/30の一定した露出時間で写真撮影できるように、バイアル瓶の配置、照明方法、撮影頻度を最適化した。その結果、12L/12Dの照明条件下で、昼夜ほぼ画質の変化のない、ほぼ一定の輝度・一定のコントラストでのキイロショウジョウバエの写真撮影が可能となった。次に必要となるのは、1~10秒の任意の時間間隔で撮影したバイアル瓶の像から、その中のキイロショウジョウバエの個体数の変動を常にモニターするための画像処理法である。解決すべき重要な課題は、非常に多数(10,000枚以上)の撮影された写真の画像処理を、手作業ではなく、客観的に再現性よく、1枚当り数秒単位の高速で実施することである。本研究では、撮影した画像からキイロショウジョウバエの位置を自動的に識別し抽出し、ImageJのマクロ機能(背景処理と二値化処理等)とpythonの自動演算機能(>観察匹数の変動時定数の演算)を組み合わせることで、効率よく画像処理の高速化が可能となった。1日24時間を通した連続撮影と定期的な画像処理を自動化することで、生まれてから死ぬまでの一生を通した活動量と寿命を定量的に評価できるようになると考えており、キイロショウジョウバエの寿命・行動解析において、今後、有効な手法として提案できると期待している。

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  • プラナリアの摂食前後での薬理効果の違い

    大野花蓮, 田中杏奈, 松坂莉奈, 中野杏依子, 上村慎治

    公益社団法人日本動物学会 第95回長崎大会  2024年9月 

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    開催年月日: 2024年9月    

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    プラナリアは厚み1mmにも満たない扁平な形態のため、外部から投与した種々の薬剤効果が短時間に現れるという特徴がある。そのため、カフェインやニコチンなどの天然薬物や人工的な向精神薬などの薬理効果を観察する実験動物として使用されている(Venturini et al., 1989; Pagán,2017)。逆に、体内への高い薬剤浸透性のために、環境中の有害物質に対しても脆弱であり、この理由で環境汚染指標動物としても使われている。一方、実験室内で実施する薬理検査のためには、最低5日ほどの期間、餌を与えない条件下で飼育後に用いることが推奨されている。化学物質の効果を調べる研究報告でも、この飢餓条件下で実験する例が大半である。我々の調べた範囲では、この飢餓条件にする明確な理由を記した研究論文は発見できなかった。おそらく、これまで、多くの研究者が、明確な根拠なく、効果の現れやすい飢餓条件を習慣として設定した上で、薬理効果を調べて来たものと考えられる。この飢餓条件の意味について、本研究では詳細に検討することにした。 プラナリア( Dugesia ryukyuensis )への薬理効果を比較する上で、解決すべき課題は、薬理効果の正確な定量化である。一般に薬剤の毒性は、移動頻度などの活動量の低下の他、首振りなどの行動パターンの出現、再生の阻害、筋収縮による体の変形などの観察が試みられて来た。しかし、いずれも、数値化しにくいという欠点があった。この点を解決するために、本研究では、細胞質ダイニンのATP結合サイトに直接作用して活性阻害するシリオブレビ(Firestone et al. ,2012)を用いることとした。シリオブレビンは、数10μMの濃度でウニ精子の鞭毛運動を阻害することがわかっており(Wada et al. , 2015)、プラナリア腹部の繊毛運動の阻害剤としても利用できると期待した。プラナリアの腹部繊毛を使った滑走運動は、水流刺激等の物理的な刺激で容易に開始させることができ、撮影した動画をもとに、ImageJ上の動画解析ソフト、MTrackJ(Meijering et al. , 2012)を使って速度解析を行った。プラナリアをシリオブレビンを入れた培養液に浸すことで、分単位で滑走速度が低下する様子を観察でき、滑走速度から正確な毒性評価を行う手法として確立できた。これまでの詳細な滑走運動解析から、シリオブレビンを含む飼育水中に~60分間浸すことで、濃度依存的に滑走速度が低下することがわかった。また、薬剤を洗浄することで、滑走速度は徐々に回復することから、ダイニンモーターへの阻害は、可逆的であることもわかり、飢餓条件下での薬理効果のON/OFF両方を調べる実験系として使用できることもわかった。 本研究で、さらに、明らかになった点は、飢餓期間を~4週間まで延長すると、そのシリオブレビンによる阻害効果が徐々に変化することである。飢餓期間が長ければ長いほど、低い濃度のシリオブレビンで滑走運動が阻害されることが明らかとなった。さらに、大変、興味深い点として、摂食 前後で大きく薬理効果が変化することもわかった。これは、プラナリアが餌を摂食することによって、薬物に対する耐性機構を制御するしくみがあることを強く示唆している。プラナリアの摂食行 動は、咽頭を経由して全身に分岐して広がる消化管を経由して、栄養となる物質を直接各組織に供給することになるが、同時に、摂食は消化管内に入り込んだ不都合な物質を全身へ容易に浸透させる危険な行為でもある。摂食によって薬剤耐性機能を変化させる反応は、この点でも合理的なしくみであると考えられる。そのしくみの詳細を解明するための自然免疫作用を探る実験も実施したので、その結果も合わせて紹介する。

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  • タコノマクラの緑色色素の特性解 析

    城山 篤宏, 西田 智弥, 河野 美津子, 加藤 佑亮, 上村 慎治

    公益社団法人日本動物学会 第95回長崎大会  2024年9月 

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    開催年月日: 2024年9月 -  

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • Novel image processing technique for the analysis of activity in Drosophila melanogaster

    兵藤律希, 中野杏依子, 上村慎治

    Neurofly 2024 (20th Biennial European Drosophila Neurobiology Conference)  ( 英国 バーミンガム )   2024年9月 

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    開催年月日: 2024年9月    

    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表   国名:グレートブリテン・北アイルランド連合王国(英国)  

    Drosophila melanogaster is a useful model organism for the analysis of circadian rhythm and activity variation depending on rearing conditions. To date, for the activity quantification, an infrared-counting system is used. This method, however, quantitatively evaluates the fly activity only in a restricted area in rearing vials and was not suitable for long-term measurements because of the time required to separate each individual. Thus, in this study, we developed a novel system useful for the investigation of the relationship between lifespan and activity in Drosophila melanogaster. We first decided to adopt a conventional rearing system with vials, which allowed us to keep ten or more individuals for a long period of time, preferably over a month. To record fly activity, time-lapse recording of vial images was performed every 1 - 10 sec. Approximately 10,000 images corresponding to the size of 60 GB were acquired each day. The most crucial point to solve with this method was to maintain high imaging quality under any lighting conditions of the 12D/12L in the laboratory. From the recorded images at time T, we first extracted and counted individuals that moved in Δt, image intervals from 1 to 300 seconds. The resultant data indicating the number of moving flies from T to T+Δt showed a gradually increasing curve depending on the average activity of rearing flies in vials. We fitted the curve to an exponential distribution and determined the fly activity from the time constant at any observation time of T. Additional improvements of rapid extraction and analysis by Python programming will be presented. We expect that this method is expected to provide us with new fly activity indicators that will help elucidate the relationship between activity and lifespan in flies with various genetic backgrounds.

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  • Image processing method of Drosophila activity under a conventional rearing condition

    大鐘剛文, 兵藤律希, 中野杏依子, 上村慎治

    Neurofly 2024 (20th Biennial European Drosophila Neurobiology Conference)  2024年9月 

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    開催年月日: 2024年9月    

    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

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Works(作品等)

  • 在外研究

    2018年7月    

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    "21 shifts/7 days at BM26/DUBBLE, 27 shifts/9 days at BL11/NCD-SWEET, 6 days at D16/ILL"

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  • 在外研究

    2018年7月 -  

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  • 在外研究

    2017年10月    

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    12 shifts/4 days at BM26/DUBBLE

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  • 在外研究

    2017年10月 -  

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  • X線繊維回折法による微小管動態の高速追跡

    2016年4月 -  

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受賞

  • 藤井賞・Zoological Science論文賞

    2011年9月   日本動物学会   Single-Cell Electroporation of Fluorescent Probes into Sea Urchin Sperm Cells and Subsequent FRAP Analysis

    高尾大輔, 上村慎治

  • ZOOLOGICAL SCIENCE Award 2011

    2011年  

  • 井上研究奨励賞

    1985年12月   井上科学振興財団  

    上村慎治

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 微小管内チューブリン分子ラセン配置の柔軟性と可塑性

    2019年4月 - 2021年3月

    基盤研究(C)(一般) 

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    資金種別:競争的資金

    配分額:4290000円 ( 直接経費:4290000円 、 間接経費:990000円 )

    微小管は、真核生物のさまざまな細胞機能に深く関わる細胞骨格である。シンクロトロンの高輝度X線源を使ったX線繊維回折法を使って、微
    小管構造の柔軟性・可塑性を正確に定量的な評価を行うことで、微小管の生理機能をより深く理解できると共に、抗がん剤としての微小管安定
    化剤の薬理効果を客観的に数値化できる利点がある。これまでの電子顕微鏡技術ではわからなかった情報、動的な構造変化、その変化の時定数
    、構造の熱ゆらぎの評価を行う新手法として確立することで、抗がん剤の網羅的な探索研究を推進する。

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  • 変異チューブリンによる重合―GTP加水分解の共役メカニズムの解明

    研究課題/領域番号:17H03668  2017年4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)  国立研究開発法人理化学研究所

    武藤 悦子, 今井 洋, 上村 慎治

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    配分額:17030000円 ( 直接経費:13100000円 、 間接経費:3930000円 )

    微小管のダイナミクスは細胞分裂や形態形成に重要な役割を果たしている。GTPチューブリンからどのように重合核が作られ微小管になるか、その仕組みはこれまでほとんど明らかにされていなかった。我々はラピッドフラッシュネガティブ染色電子顕微鏡法と反応速度論的解析を組み合わせることにより、微小管の核生成には、GTPチューブリンが集合して直線型oligomerが作られる必要があることを見出した。直線型oligomerが伸びて一定の長さ(臨界核)に達すると、ラテラルな相互作用によりmulti-stranded oligomerとなり、そこからプロトフィラメントが安定に重合するようになることがわかった。

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  • X線繊維回折法による微小管動態の高速追跡

    2016年4月 - 2019年3月

    文部科学省  科学研究費補助金(日本学術振興会・文部科学省) 

    上村慎治

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    資金種別:競争的資金

    配分額:3800000円

    "当研究室で独自に開発し、応用実験へも成功した流動配向技術+X線繊維回折法(Sugiyama et al.,|rn|2009; Kamimura et al., in press)に、微少量液体噴出制御技術を組み合わせ、水溶液中で薬剤添加直|rn|後の微小管の急速な構造変化を調べる新手法として完成させる。この新手法を微小管構造安定性|rn|に影響を与える薬剤の網羅的検索へと応用すると同時に、イオン濃度変化、温度、pH 変化などの|rn|物理化学的な溶液条件で急速に(<5 s)変化する微小管内のチューブリン分子構造の動態、および、|rn|格子配置における協同性についての分子的な基盤を明らかにする。"

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  • 細胞骨格動態の温度特性解析

    2015年 - 2018年

    基礎科学研究 

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    資金種別:競争的資金

    哺乳類脳微小管は、非常に高い温度感受性を有する点で、他の細胞骨格とは大きく性質を異にしている。また、GTP加水分解状態によっては、負の熱膨張係数(NTE)を持つ点も、当研究室の仕事から明らかになってきた。溶液条件で、この温度特性がどのように変化するのがを解明することで、微小管の特異的な低温感受性の生物学的な意味を理解することを目指す。

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  • Temperature dependent dynamics of cytoskeletal components in eukaryote cells.

    2015年 - 2018年

    Basic Science Research Program 

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    資金種別:競争的資金

    Microtubules are key components of the cytoskeleton in eukaryotic cells. The dynamics between assembled microtubules and free tubulin dimers in the cytoplasm is closely related to the active shape changes of microtubule networks. One of the most unique features of microtubules is its quite high sensitivity to lowered temperatures. Mammalian brain microtubules disassemble in second by lowering the medium temperature below 20ºC. Other interesting properties of microtubules are negative-thermal expansion depending on the condition of GTP-hydrolysis by tubulin dimers. To understand the detailed mechanism of such temperature-sensitivity, we are analyzing the conformation changes of tubulin-molecules within microtubule by X-ray fiber diffraction.

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委員歴

  • 2009年 -  

    (社)日本動物学会   評議員