所属
大学院理学研究科 附属ニューロサイエンス研究センター 講師
大学院担当
大学院理学研究科
学部担当
理学部 生命理学科
職名
講師
連絡先
ナカノ シュンジ
中野 俊詩
NAKANO Shunji
学位 1
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Ph. D. (Biology) （ 2011年2月 Massachusetts Institute of Technology ）
学歴 1
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マサチューセッツ工科大学 生物科学研究科 生物学
- 2011年2月
国名： アメリカ合衆国
論文 31
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Replication-coupled chromatin assembly generates a bilateral asymmetry in C.elegans neuroanatomy 査読有り
Shunji Nakano, Bruce Stillman, H. Robert Horvitz
Cell 147 巻 ( 7 ) 頁： 1525 - 1536 2011年12月
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Otx-dependent expression of proneural bHLH genes establishes a neuronal bilateral asymmetry in C. elegans 査読有り
Shunji Nakano, Ronald E. Ellis, H. Robert Horvitz
Development 137 巻 頁： 4017-4027 2010年
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A regulatory protein that interferes with activator-stimulated transcription in bacteria.
Nakano, S., Nakano, M. M., Zhang, Y., Leelakriangsak, M., and Zuber, P.
Proc Natl Acad Sci USA 100 巻 頁： 4233-4238 2003年
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Spx-dependent global transcriptional control is induced by thiol-specific oxidative stress in Bacillus subtilis.
Nakano, S., Kuster-Schock, E., Grossman, A. D., and Zuber, P.
Proc Natl Acad Sci USA 100 巻 頁： 13603-13608 2003年
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A hyperpolarizing neuron recruits undocked innexin hemichannels to transmit neural information in Caenorhabditis elegans
Airi Nakayama, Masakatsu Watanabe, Riku Yamashiro, Hiroo Kuroyanagi, Atsunori Oshima, Ikue Mori, Shunji Nakano
bioRxiv 頁： 2023.08.21.554224 2023年8月
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Higurashi, S; Tsukada, S; Aleogho, BM; Park, JH; Al-Hebri, Y; Tanaka, M; Nakano, S; Mori, I; Noma, K
ELIFE 12 巻 2023年5月
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AWC thermosensory neuron interferes with information processing in a compact circuit regulating temperature-evoked posture dynamics in the nematode Caenorhabditis elegans 査読有り
Amane Kano, Hironori J Matsuyama, Shunji Nakano, Ikue Mori
Neuroscience Research 188 巻 頁： 10 - 27 2023年3月
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Kano, A; Matsuyama, HJ; Nakano, S; Mori, I
NEUROSCIENCE RESEARCH 188 巻 頁： 10 - 27 2023年3月
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cGMP dynamics that underlies thermosensation in temperature-sensing neuron regulates thermotaxis behavior in C. elegans 査読有り
Ichiro Aoki Makoto Shiota, Yuki Tsukada, Shunji Nakano, Ikue Mori
PLoS One 17 巻 ( 12 ) 頁： e0278343 2022年12月
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Aok, I; Shiota, M; Tsukada, Y; Nakano, S; Mori, I
PLOS ONE 17 巻 ( 12 ) 2022年12月
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Nakano, S; Nakayama, A; Kuroyanagi, H; Yamashiro, R; Tsukada, Y; Mori, I
G3-GENES GENOMES GENETICS 12 巻 ( 11 ) 2022年11月
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Aoki, I; Jurado, P; Nawa, K; Kondo, R; Yamashiro, R; Matsuyama, HJ; Ferrer, I; Nakano, S; Mori, I
PLOS GENETICS 18 巻 ( 6 ) 2022年6月
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Ikeda, M; Nakano, S; Giles, AC; Xu, LH; Costa, WS; Gottschalk, A; Mori, I
PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA 117 巻 ( 11 ) 頁： 6178 - 6188 2020年3月
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Tsukamoto, S; Emmei, T; Nakano, S; Nishio, N; Sasakura, H; Mori, I
GENES TO CELLS 25 巻 ( 3 ) 頁： 154 - 164 2020年3月
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Nakano, S; Ikeda, M; Tsukada, Y; Fei, XF; Suzuki, T; Niino, Y; Ahluwalia, R; Sano, A; Kondo, R; Ihara, K; Miyawaki, A; Hashimoto, K; Higashiyama, T; Mori, I
PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA 117 巻 ( 3 ) 頁： 1638 - 1647 2020年1月
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IKenaka, K; Tsukada, Y; Giles, AC; Arai, T; Nakadera, Y; Nakano, S; Kawai, K; Mochizuki, H; Katsuno, M; Sobue, G; Mori, I
SCIENTIFIC REPORTS 9 巻 2019年7月
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An, SWA; Choi, ES; Hwang, W; Son, HG; Yang, JS; Seo, K; Nam, HJ; Nguyen, NTH; Kim, EJE; Suh, BK; Kim, Y; Nakano, S; Ryu, Y; Man Ha, C; Mori, I; Park, SK; Yoo, JY; Kim, S; Lee, SJV
AGING CELL 18 巻 ( 3 ) 2019年6月
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Identification of animal behavioral strategies by inverse reinforcement learning
Yamaguchi, S; Naoki, H; Ikeda, M; Tsukada, Y; Nakano, S; Mori, I; Ishii, S
PLOS COMPUTATIONAL BIOLOGY 14 巻 ( 5 ) 2018年5月
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SLO potassium channels antagonize premature decision making in <i>C</i>. <i>elegans</i>
Aoki, I; Tateyama, M; Shimomura, T; Ihara, K; Kubo, Y; Nakano, S; Mori, I
COMMUNICATIONS BIOLOGY 1 巻 2018年
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Single-Cell Memory Regulates a Neural Circuit for Sensory Behavior 査読有り
Kobayashi K, Nakano S, Amano M, Tsuboi D, Nishioka T, Ikeda S, Yokoyama G, Kaibuchi K, Mori I.
Cell Rep. 14 巻 ( 1 ) 頁： 11-21 2016年1月
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A glial K+/Cl- cotransporter modifies temperature-evoked dynamics in C. elegans sensory neurons 査読有り
Yoshida A., Nakano S., Suzuki T., Ihara K., Higashiyama T., Mori I.
Genes Brain and Behavior 2015年
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The nitric oxide-responsive regulator NsrR controls ResDE-dependent gene expression 査読有り
Nakano, M. M., Geng, H., Nakano, S., and Kobayashi, K.
J Bacteriol 188 巻 頁： 5878-5887 2006年
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Mutational analysis of the Bacillus subtilis RNA polymerase alpha C-terminal domain supports the interference model of Spx-dependent repression 査読有り
Zhang, Y., Nakano, S., Choi, S. Y., and Zuber, P.
J Bacteriol 188 巻 頁： 4300-4311 2006年
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Redox-sensitive transcriptional control by a thiol/disulphide switch in the global regulator, Spx.
Nakano, S., Erwin, K. N., Ralle, M., and Zuber, P.
Mol Microbiol 55 巻 頁： 498-510 2005年
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Crystal structure of the Bacillus subtilis anti-alpha, global transcriptional regulator, Spx, in complex with the alpha C-terminal domain of RNA polymerase. 査読有り
Newberry, K. J., Nakano, S., Zuber, P., and Brennan, R. G.
Proc Natl Acad Sci USA 102 巻 頁： 15839-15844 2005年
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Sulfate-dependent repression of genes that function in organosulfur metabolism in Bacillus subtilis requires Spx. 査読有り
Erwin, K. N., Nakano, S., and Zuber, P.
J Bacteriol 187 巻 頁： 4042-4049 2005年
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The ClpX chaperone modulates assembly of the tubulin-like protein FtsZ
Weart, R. B., Nakano, S., Lane, B. E., Zuber, P., and Levin, P. A.
Mol Microbiol 57 巻 頁： 238-249 2005年
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Transcriptional activation by Bacillus subtilis ResD: tandem binding to target elements and phosphorylation-dependent and -independent transcriptional activation.
Geng, H., Nakano, S., and Nakano, M. M.
J Bacteriol 186 巻 頁： 2028-2037 2004年
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SEK-1 MAPKK mediates Ca2+ signaling to determine neuronal asymmetric development in Caenorhabditis elegans.
Tanaka-Hino, M., Sagasti, A., Hisamoto, N., Kawasaki, M., Nakano, S., Ninomiya-Tsuji, J., Bargmann, C. I., and Matsumoto, K.
EMBO Rep 3 巻 頁： 56-62 2002年
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Spx (YjbD), a negative effector of competence in Bacillus subtilis, enhances ClpC-MecA-ComK Interaction.
Nakano, M. M., Nakano, S*. and Zuber, P.
Mol Microbiol 44 巻 頁： 1341-1349 2002年
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Multiple pathways of Spx (YjbD) proteolysis in Bacillus subtilis.
Nakano, S., Zheng, G., Nakano, M. M., and Zuber, P.
J Bacteriol 188 巻 頁： 3664-3670 2002年
書籍等出版物 1
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Learning and Memory: A Comprehensive Reference
Aoki, I., Nakano, S., and Mori, I.（ 担当： 共著）
Elsevier 2017年
講演・口頭発表等 5
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Social contexts shape a decision-making through a gap junctional network in C. elegans 国際会議
Shunji Nakano
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Social contexts modulate C. elegans thermotaxis behavior
Shunji Nakano
24th International C. elegans conference 2023年6月
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Social contexts shape a decision-making through a gap junctional network in C. elegans 国際会議
Shunji Nakano
2023年1月24日
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A Non-Cell Autonomous Action of cGMP within Multi-Neuronal Network Regulates a C. elegans Navigation Behavior 国際会議
Shunji Nakano
The 45th annual meeting of the Japan neuroscience society 2022年7月
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Presynaptic MAST Kinase Controls Bidirectional Post-Synaptic Responses to Convey Stimulus Valence during C. elegans Thermotaxis 国際会議
Shunji Nakano, Muneki Ikeda, Yuki Tsukada, Xianfeng Fei, Takamasa Suzuki, Rhea Ahluwalia, Ayana Sano, Rumi Kondo, Kunio Ihara, Koichi Hashimoto, Tetsuya Higashiyama & Ikue Mori
22nd International C.elegans Conference 2019年6月
科研費 3
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研究課題/研究課題番号：21H02525 2021年4月 - 2024年3月
科学研究費助成事業 基盤研究(B)
中野 俊詩
担当区分：研究代表者
配分額：17420000円 （ 直接経費：13400000円 、 間接経費：4020000円 ）
感覚刺激は、動物の行動を強力に駆動します。脳・神経系は、感覚刺激から予測される 「報酬」・「罰」などの刺激の価値を判断し、適切な行動を出力します。私たちの近年の研究から、感覚刺激の価値が決定される機構の一端が明らかになってきました。線虫の温度を感知する感覚神経細胞とその細胞から情報を受け取る神経細胞間で、情報伝達の様式が刺激の価値に応じて切り替わることが分かってきました。同じような温度上昇刺激であっても、正の価値(報酬)の刺激を受けると興奮性の情報伝達を、負の価値(罰)の刺激では抑制性の伝達が働きます。本研究では、この情報伝達の切り替えがどのようにして実現しているのかを明らかにします。
昨年度までの研究成果から、イネキシンタンパク質をコードするUNC-7が線虫温度走性行動に必須の役割を果たすことが明らかとなっていた。イネキシンタンパク質は、隣り合う細胞の細胞質を連結させるギャップ結合因子として機能する一方で、単一細胞膜上のヘミチャネルとして作用することも知られている。そこで、UNC-7がギャップ結合あるいはヘミチャネルのどちらの形態で温度走性を制御するのかを検証した。ギャップ結合能を消失させる変異型UNC-7を作出し、この変異型unc-7遺伝子をunc-7変異体に導入すると、変異体の温度走性行動異常が回復した。このことから、UNC-7はヘミチャネルとして機能して温度走性を制御していることが明らかとなった。昨年度までの研究成果と合わせると、UNC-7は温度を受容するAFD感覚ニューロンでヘミチャネルとして機能し、AFDニューロンから介在ニューロンへの情報伝達を制御していることが明らかとなった。
さらに、UNC-7を介したAFDニューロンからの温度情報がどの介在ニューロンに伝達されているのかを明らかにするために、介在ニューロンの殺傷系統をもちいたハイスループット行動解析を行なった。この解析から、２種類の介在ニューロン（AIY、RMD）がUNC-7を介した温度情報の受け取り手であることが明らかとなった。特に、UNC-7ヘミチャネルを介した情報伝達には、AIY介在ニューロンが重要であることが明らかとなった。さらに、UNC-7ヘミチャネルおよびAIY介在ニューロンは、「カーブ」と呼ばれる前進中の移動方向の制御に関与していることを見出した。今後は、AIYニューロンにおけるカルシウムイメージングなどを行い、ヘミチャネルによる神経細胞活動制御機構に迫る。
本年度は、UNC-7の作用形態がヘミチャネルであることを明らかにすることができた。この進展は、神経細胞間情報伝達機構を明らかにする上で非常に大きな成果である。また、UNC-7を介した情報伝達の受け取り手である神経細胞を同定することができた。今後は、これらの神経細胞のカルシウムイメージングを行うことで、この新しい神経細胞間情報伝達機構を明らかにしていく。以上の進捗から、研究計画は概ね順調に進展していると考えられる。
最終年度である来年度では、AIY介在ニューロンのカルシウムイメージングを行い、UNC-7ヘミチャネルがこのニューロンの活動をどのように制御しているのかを明らかにする。具体的には、自由に行動する線虫のAFDおよびAIYニューロンにカルシウムプローブを発現させ、温度刺激を与えながらこれらのニューロンのカルシウム動態を計測する。これによって、UNC-7ヘミチャネルがAFD-AIY細胞間の情報伝達に果たす役割を明らかにする。
上記の解析から、UNC-7がAFD-AIY神経細胞間の情報伝達に関与していることが明らかとなった場合は、そのメカニズムをさらに追究していく。具体的には、AFD-AIY間のコミュニケーションはグルタミン酸が関与していることが知られている。そこで、グルタミン酸イメージングを行い、UNC-7ヘミチャネルがAFDからのグルタミン酸放出に関与しているのかを明らかにする。さらに、UNC-7ヘミチャネルによるグルタミン酸放出の制御が、シナプス小胞からのグルタミン酸放出を制御することによって実現しているのか、あるいはグルタミン酸が直接UNC-7ヘミチャネルを透過して放出されるのかを遺伝学的に検証する。これらの解析からヘミチャネルを介した新しい神経細胞間情報伝達機構を明らかにする。
<BR>
来年度に、上記の実験結果をまとめて、論文として発表する。 -
行動モードの相転移を実現する脳情報動態
研究課題/研究課題番号：18H05123 2018年6月 - 2020年3月
新学術領域研究(研究領域提案型)
中野 俊詩
担当区分：研究代表者
配分額：5590000円 （ 直接経費：4300000円 、 間接経費：1290000円 ）
線虫C. elegans の2つの行動様式、「ローカルサーチ」と「グローバルサーチ」の違いを特徴付ける行動要素として、後退や急激な方向転換などのターン運動の頻度が挙げられる。すなわち、ローカルサーチモードではターン運動の頻度が上昇し、方向転換を繰り返しながら局所的な探索運動を繰り返すのに対し、グローバルサーチモードでは、方向転換の頻度を著しく減少させることで、より広範な範囲を探索する。最終年度においては、これらの後退などの方向転換運動を制御する神経回路を同定することに成功した。具体的には、行動中の多数の線虫個体をトラッキングするMulti worm tracking システムを駆使して、細胞死を誘導するキャスパーぜやminiSOGなどの遺伝学的手法によって、神経回路への摂動をあたえた集団から行動データを取得した。これらの行動データに対してシミュレーションを用いた解析を行い、ここの行動要素に重要な神経細胞を絞り込むことで、それぞれの行動要素の制御に関与する神経回路を明らかにすることに成功した。これらの解析から、後退や急激な方向転換などの単一の行動要素であっても、線虫が置かれた温度環境に応じて、異なる神経回路が行動制御に関与していることを見出した。また、温度環境に応じた行動制御には、感覚ニューロンと介在ニューロン間の情報伝達様式に変容が生じることが重要であることを明らかにした。これらの研究成果を、とりまとめ、論文発表を行った。(Ikeda et al, PNAS, 2020)。
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。 -
線虫温度応答行動から解き明かす新規シナプス伝達制御基盤
研究課題/研究課題番号：17K07499 2017年4月 - 2020年3月
中野 俊詩
担当区分：研究代表者
配分額：4810000円 （ 直接経費：3700000円 、 間接経費：1110000円 ）
シナプス伝達は、神経系機能において最も重要で、かつ基本的な情報伝達機構である。本研究では、線虫C. elegansの温度受容ニューロンと、このニューロンがシナプス接続する中枢介在ニューロンとの間の神経間情報伝達制御の分子基盤を明らかにすることを目的とした。線虫からヒトまで、進化的に高度に保存された分子が温度受容ニューロンで機能して、この神経間情報伝達を双方向的に制御していることを見出した。この成果は、シナプス伝達制御を担う新たな分子の同定であり、今後、基礎研究、および応用研究へのさらなる展開が期待される。
これまでに、シナプス前ニューロンおけるシナプス伝達制御機構として、シナプス後ニューロンの活動の強度を調節することが知られていた。本研究の成果から、シナプス前ニューロンからの興奮性・抑制性シグナルのバランスを調節することによって、シナプス後ニューロンの活動が双方向的に制御されうることが明らかとなった。このことは、シナプス接続をする一対のニューロン間の情報伝達が、これまでに考えられていたよりも非常にダイナミックであり、複数の神経伝達物質が単一のニューロンから放出される生物学的意義を明らかにするものである。
社会貢献活動 1
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岐阜県立多治見北高等学校 オンライン講座
役割：講師
メディア報道 3
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線虫の「好き嫌い」の仕組み 新聞・雑誌
朝日新聞 2020年2月
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判断の仕組み解明 新聞・雑誌
毎日新聞 2020年1月
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温度「好き嫌い」仕組み解明 新聞・雑誌
読売新聞 2020年1月