News

2021/08/21 特任助教大坪さんが自然科学研究機構シンポジウムで講演を行いました。Link
2020/08/20 TORキナーゼとtRNAに関する総説がGenes誌で公開されました。Link
2020/06/01 特任助教大坪さんが自然科学研究機構若手研究者賞を受賞しました。Link   講演動画
   2020/04/10 特任助教大坪さんが基礎生物学研究所若手研究者賞を受賞しました。
2020/02/03 減数分裂遺伝子の発現制御に関する論文がPlos genetics誌で公開されました。プレスリリース   Link
2019/09/17 減数分裂で働く非コードRNAに関する総説がnon-coding RNA誌で公開されました。 Link
2018/02/09 減数分裂遺伝子の発現制御に関する論文がeLife誌で公開されました。プレスリリース   Link
2018/01/15 TORキナーゼに関する論文がEMBO reports誌で公開されました。プレスリリース   Link
2017/07/04 TORキナーゼに関する総説がBiomolecules誌で公開されました。
2015/09/01 ホームページを開設しました。
2014/04/01 研究室がスタートしました。

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Research/研究内容

私たちは、最もシンプルな真核生物の一つである分裂酵母Schizosaccharomyces pombeを用いて、細胞が環境の変化を感知して、
減数分裂を行って配偶子を形成するまでの過程を分子レベルで記載することを目標として研究を行っています。
減数分裂は、精子や卵子などの一倍体の配偶子を形成する上で欠かせない過程で、一度のDNA合成の後、二度の連続した染色体分配が行われます。
この間に、高頻度の遺伝子組換えや、相同染色体が両極に分かれる特殊な染色体分配など、体細胞にはない興味深い現象が見られます。
分裂酵母は培地中の栄養の状態に応じて、体細胞分裂で増殖する無性生殖と、減数分裂を経て胞子を形成する有性生殖を使い分けています。
栄養源が豊富な状態では、一倍体で体細胞分裂を行い増殖しますが、培地中の栄養源が枯渇してくると、二つの一倍体細胞が接合して二倍体となって、
引き続いて減数分裂を行い、最終的に配偶子に相当する胞子を形成して、環境の回復を待ちます。単純な生物である分裂酵母の有性生殖過程を研究することで、
種を超えて保存されている、細胞が栄養源を認識する仕組みや、配偶子形成に欠かせない減数分裂の分子機構に迫ることができると期待されます。

life cycle

 

TORキナーゼによる栄養源の認識

真核生物で保存されたTORキナーゼ(Target of Rapamycin)は、外界の状況を細胞内に伝えて増殖を制御する経路において中心的な役割を果たしており、
様々な疾患との関わりからも注目を集めています。分裂酵母は、他の生物種と同様に、二つのタイプのTOR複合体を有しています。
興味深いことに、一方のTOR複合体は、有性生殖の開始に対して正に、他方は負に働いています。
私たちは、分裂酵母細胞が、栄養状態をTOR経路を介して伝達し、有性生殖を開始する仕組みの解明に取り組んでいます。

 

減数分裂期の遺伝子発現制御

  細胞は、遺伝子発現を適切に切り替えることで、環境の変化に応答して、様々な機能を獲得しています。
分裂酵母も、栄養源が枯渇して減数分裂期に入ると、数多くの遺伝子の発現を上昇させることが知られています。
減数分裂期の遺伝子発現の上昇に、転写産物の時期特異的な分解制御が大きく寄与していることが私たちの解析によって示されています。
私たちは、減数分裂期の遺伝子発現に欠かせない、RNA分解を制御するRNA結合タンパク質と非コードRNAの機能解明を目指し、研究を行っています。

 

減数分裂期の細胞骨格制御

分裂酵母の減数分裂の前期には、数時間にわたって核が細胞の両端を往復する特徴的な運動が観察されます。
この核の運動は、その形態からhorsetail運動と呼ばれています。horsetail運動により相同染色体の対合が促進されて、
その結果、正確な染色体分配が行われることになります。horsetail運動は、微小管モータータンパク質である細胞質ダイニンより駆動されています。
私たちは、細胞質ダイニンが特徴的な核運動を誘導するメカニズムを明らかにすることを目指しています。

 

 

Research

In our laboratory we use the fission yeast Schizosaccharomyces pombe, the simplest organism that performs meiosis,
to research the mechanism by which cells switch from mitosis,
the kind of cell division that divides cells equally to create two identical cells, to meiosis,
which is essential for bringing forth genetically diverse progeny.

Life cycle

Signaling pathways that regulate the onset of sexual differentiation

We have been trying to elucidate how fission yeast cells switch their mode of cell cycle from mitotic to meiotic.
We focus on a highly conserved kinase, namely Target of rapamycin (TOR) kinase,
which plays key roles in the recognition of nutrition and the onset of sexual differentiation in fission yeast.

 

The molecular mechanisms that establish the meiosis-specific transcription profile

Expression of hundreds of genes is upregulated during meiosis. We have shown that specific control of the stability of meiotic transcripts,
which is orchestrated by the interplay between RNA-binding proteins and a long non-coding RNA,
contributes to the meiosis-specific gene expression in fission yeast.
Understanding precise mechanisms of this control will shed light on the regulation of timely gene expression during meiosis.

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Publication/研究業績

原著論文 Original Paper

2022年

Ohtsuka, H., Hatta, Y., Hayashi, K., Shimasaki, T., Otsubo, Y., Ito, Y., Tsutui, Y., Hattori, N., Yamashita, A., Murakami, H., and Aiba, H.(2021).
Cdc13 (cyclin B) is degraded by autophagy under sulfur depletion in fission yeast.
Autophagy Reports 1, 51-64.

2021年

Ohtsuka, H., Kobayashi, M., Shimasaki, T., Sato, T., Akanuma, G., Kitaura, Y., Otsubo, Y., Yamashita, A., and Aiba, H.(2021).
Magnesium depletion extends fission yeast lifespan via general amino acid control activation.
MicrobiologyOpen 10, e1176.

2020年

Lee, S. Y., Hung, S., Esnault, C., Pathak, R., Johnson, K., Bankole, O., Yamashita, A., Zhang, H., and Levin, H. (2020).
Dense Transposon Integration Reveals Essential Cleavage and Polyadenylation Factors Promote Heterochromatin Formation.
Cell Reports 30, 2686–2698.

Shichino, Y., Otsubo, Y., Yamamoto., M., and Yamashita, A. (2020).
Meiotic gene silencing complex MTREC/NURS recruits the nuclear exosome to YTH-RNA-binding protein Mmi1.
Plos Genetics 16, e1008598.

2019年

Yoshimura, S., Aramaki, M., Otsubo, Y., Yamashita, A., and Koga, K. (2019).
Controlling feeding gas temperature of plasma jet with Peltier device for experiments with fission yeast.
Japanese Journal of Applied Physics 58, SEEG03.

2018年

Shichino, Y., Otsubo, Y., Kimori, Y., Yamamoto., M., and Yamashita, A. (2018).
YTH-RNA-binding protein prevents deleterious expression of meiotic proteins by tethering their mRNAs to nuclear foci.
eLife 7, e32155.

Otsubo, Y., Matsuo, T., Nishimura, A., Yamamoto., M., and Yamashita, A. (2018).
tRNA production links nutrient conditions to the onset of sexual differentiation through the TORC1 pathway.
EMBO Reports 19, e44867.

2017年

Touat-Todeschini, L., Shichino, Y., Dangin, M., Thierry-Mieg, N., Gliquin, B., Hiriart, E., Sachidanandam, R., Lambert, E., Brettschneider, J., Reuter, M., Kadlec, J., Pillai R., Yamashita, A., Yamamoto., M., and Verdel, A. (2017).
Selective termination of lncRNA transcription promotes epigenetic silencing and cell differentiation.
EMBO Journal 36, 2626-2641.

2015年

Cotobal, C., Rodríguez-López, M., Duncan, C., Hasan, A., Yamashita, A., Yamamoto, M., Bähler, J. and Mata, J. (2015).
Role of Ccr4-Not complex in heterochromatin formation at meiotic genes and subtelomeres in fission yeast.
Epigenetics & Chromatin 8, 28.

Fujita, I., Yamashita, A., and Yamamoto, M. (2015)
Dynactin and Num1 cooperate to establish the cortical anchoring of cytoplasmic dynein in S. pombe.
Journal of Cell Science 128, 1555-1567.

2014年

Arata, M., Sato, M., Yamashita, A., and Yamamoto, M. (2014).
The RNA-binding protein Spo5 promotes meiosis II by regulating cyclin Cdc13 in fission yeast.
Genes to Cells 19, 225-238.

Otsubo, Y.*, Yamashita, A.*,Ohno, H., and Yamamoto, M. (2014).
S. pombe TORC1 activates the ubiquitin-proteasomal degradation of the meiotic regulator Mei2 in cooperation with Pat1 kinase.
Journal of Cell Science 127, 2639-2646. (*contributed equally)

Shichino, Y., Yamashita, A., and Yamamoto, M. (2014).
Meiotic long non-coding meiRNA accumulates as a dot at its genetic locus facilitated by Mmi1 and plays as a decoy to lure Mmi1.
Open Biology 4, 140022.

Togashi, N., Yamashita, A., Sato, M., and Yamamoto, M. (2014).
Functional significance of nuclear export and mRNA binding of meiotic regulator Spo5 in fission yeast.
BMC Microbiology 14, 188.

2013年

Yamashita, A., Takayama, T., Iwata, R. and Yamamoto, M. (2013).
A novel factor Iss10 regulates Mmi1-mediated selective elimination of meiotic transcripts.
Nucleic Acids Research 41, 9680-9687.

Yamashita, A., Fujita, Y. and Yamamoto, M. (2013).
Proper microtubule structure is vital for timely progression through meiosis in fission yeast.
Plos One 8, e65082.

Aoi, Y., Arai, K., Miyamoto, M., Katsuta, Y., Yamashita, A., Sato, M. and Yamamoto, M. (2013).
Cuf2 boosts the transcription of APC/C activator Fzr1 to terminate the meiotic division cycle.
EMBO Reports 14, 553-560.

Nakase, Y., Nakase, M., Kashiwazaki, J., Murai, T., Otsubo, Y., Mabuchi, I., Yamamoto, M., Takegawa, K. and Matsumoto, T. (2013).
Fission yeast Any1, β-arrestin-like protein, is involved in TSC-Rheb signaling and the regulation of amino acid transporters.
Journal of Cell Science 126, 3972-3981.

2012年

Nakashima, A., Otsubo, Y., Yamashita, A., Sato, T., Yamamoto, M. and Tamanoi, F. (2012).
Psk1, an AGC kinase family member in fission yeast, is directly phosphorylated and controlled by TORC1 as S6 kinase.
Journal of Cell Science 125, 5840-5849.

Hiriart, E., Vavasseur, A., Touat-Todeschini L., Yamashita, A., Gilquin, B., Lambert, E., Perot, J., Shichino, Y., Nazaret, N., Boyault, C., Lachuer, J., Perazza, D., Yamamoto, M. and Verdel, A. (2012).
Mmi1 RNA surveillance machinery directs RNAi complex RITS to specific meiotic genes in fission yeast.
EMBO Journal 31, 2296-2308.

Yamashita A., Shichino Y., Tanaka H., Hiriart E., Touat-Todeschini L., Vavasseur A., Ding D-Q., Hiraoka Y., Verdexl A., Yamamoto M. (2012).
Hexanucleotide motifs mediate recruitment of the RNA elimination machinery to silent meiotic genes.
Open Biology 2, 120014.

2011年

Sukegawa, Y., Yamashita, A. and Yamamoto, M. (2011).
The fission yeast stress-responsive MAPK pathway promotes meiosis via the phosphorylation of pol II CTD in response to enviromental and feedback cues.
Plos Genetics 7, e1002387.

2010年

Fujita, I., Yamashita, A., and Yamoto, M. (2010).
Contribution of dynein light intermediate and intermediate chains to subcellular localization of the dynein-dynactin motor complex in Schizosaccharomyces pombe.
Genes to Cells 15, 359-372.

~2009年主要論文/selected

Matsuo, T., Otsubo, Y., Urano, J., Tamanoi, F. and Yamamoto, M. (2007).
Loss of the TOR kinase Tor2 mimics nitrogen starvation and activates the sexual development pathway in fission yeast.
Molecular and Cellular Biology 27, 3154–64.

Yamashita, A., and Yamamoto, M. (2006).
Fission yeast Num1p is a cortical factor anchoring dynein and is essential for the horse-tail nuclear movement during meiotic prophase.
Genetics 173, 1187-119

Harigaya, Y., Tanaka, H., Yamanaka, S., Tanaka, K., Watanabe, Y., Tsutsumi, C., Chikashige, Y., Hiraoka, Y., Yamashita, A., and Yamamoto, M. (2006).
Selective elimination of messenger RNA prevents an incidence of untimely meiosis.
Nature 442, 45-50.

Yamashita, A.*, Sato, M.*, Fujita, A., Yamamoto, M., and Toda, T. (2005).
The roles of fission yeast Ase1 in mitotic cell division, meiotic nuclear oscillation, and cytokinesis checkpoint signaling.
Molecular Biology of the Cell 16, 1378-1395. (*contributed equally)

Izawa, D., Goto, M., Yamashita, A., Yamano, H., and Yamamoto, M. (2005).
Fission yeast Mes1p ensures the onset of meiosis II by blocking degradation of cyclin Cdc13p.
Nature 434, 529-533.

Niccoli, T.*, Yamashita, A.*, Nurse, P., and Yamamoto, M. (2004).
The p150-Glued Ssm4p regulates microtubular dynamics and nuclear movement in fission yeast.
Journal of Cell Science 117, 5543-5556. (*contributed equally)

Shimada, T., Yamashita, A., and Yamamoto, M. (2003).
The fission yeast meiotic regulator Mei2p forms a dot structure in the horse-tail nucleus in association with the sme2 locus on chromosome II.
Molecular Biology of the Cell 14, 2461-2469.

Yamashita, A., Watanabe, Y., Nukina, N., and Yamamoto, M. (1998).
RNA-assisted nuclear transport of the meiotic regulator Mei2p in fission yeast.
Cell 95, 115-123.

 

総説/Reveiw

Yoshimura, S., Otsubo, Y., Yamashita, A., and Ishikawa, K. (2021)
Insights into normothermic treatment with direct irradiation of atmospheric pressure plasma for biological applications.
Japanese Journal of Applied Physics 60, 010502.

Otsubo, Y., Kamada, Y., and Yamashita, A. (2020)
Novel Links between TORC1 and Traditional Non-Coding RNA, tRNA.
Genes 11, 956.

Yamashita, A. (2019).
meiRNA, a polyvalent player in fission yeast meiosis.
non-coding RNA 5, 45.

Otsubo, Y., Nakashima, A., Yamamoto,M., and Yamashita, A. (2017).
TORC1-dependent phosphorylation targets in fission yeast.
Biomolecules 7, 50.

Yamashita, A.*, Sakuno, T.,* Watanabe, Y., and Yamamoto, M. (2016).
Analysis of Schizosaccharomyces pombe Meiosis.
Fission Yeast, A Laboratory Manual, 251-259. (contributed equally)

Yamashita, A., Shichino, Y., and Yamamoto, M. (2015).
The long non-coding RNA world in yeasts.
Biochimica et Biophysica Acta-Gene Regulatory Mechanisms 1859,  147-154.

Otsubo, Y., and Yamamoto, M. (2012).
Signaling pathways for fission yeast sexual differentiation at a glance.
Journal of Cell Science 125, 2789-2793.

Otsubo, Y., and Yamamato, M. (2008).
TOR signaling in fission yeast.
Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology43, 277-283.

山下朗:「減数分裂の進行を制御するnon-coding RNA」、
実験医学(4月号増刊「RNAに隠されたメッセージと新たな役割」) 31 (2013). 1177-1182.

山下朗: 「分裂酵母における減数分裂開始の分子機構」、
細胞周期フロンティア(2010). 138-144.

 

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Member/メンバー

特任准教授 山下朗 Akira YAMASHITA
特任助教 大坪瑶子 Yoko OTSUBO
技術支援員 中出敦子 Atsuko NAKADE

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