教員紹介

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柏木 明子 かしわぎ あきこ

  • 英語表記 Akiko Kashiwagi
  • 職名 准教授
  • 所属 弘前大学 農学生命科学部 食料資源学科
  • 専門分野 構成的生態学・分子生物学
  • email kashi_a1 [at] hirosaki-u.ac.jp

※メールアドレスは [at] を @ に変えてください。

メッセージ

生命活動で見られる様々な「不思議」は日々の地道な努力の積み重ねによって少しずつ解き明かされていきます。予測不能な未知なことに臆すことなく向き合い研究を進めていきましょう。

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実験進化の分野で研究三昧の生活を送りませんか??

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研究テーマ

生物が持つ特徴のひとつは生存困難な環境においても増殖可能となる(適応する)ことだと考えられます。生物の新しい環境への適応機構解明は、複数の因子から成るシステム(社会)が持続発展可能となるための要因を提示することにつながり大変重要であると考えられます。我々はモデル微生物である大腸菌とそれに感染する溶菌性RNAバクテリオファージQβ(以下Qβ)とを用い、生存が困難な環境でそれらが増殖可能となる過程を実験進化の手法を使い研究を行っています。  

【1】RNAウイルスの進化機構の解明

多くの世代にわたって変化する過程を実時間で見るためには、世代時間の短い微生物が適しています。また、遺伝子の数が少ないことは変化の過程の解析や得られた結果の遺伝子型と表現型の対応付けも容易になるので、その意味でも微生物は適しています。しかしながら、大腸菌でも4.6 x 106 塩基のゲノム長の中に約4000の遺伝子を持つという膨大な因子が含まれています。一方大腸菌に感染するQβは、4000塩基のゲノム長の中に4つの遺伝子(その内の1つはストップコドンが読み通されるため、3つのシストロンから成る)しか持っていません。 そこで、我々は、Qβの環境条件を様々に変えた実験室内進化系を使ってQβの環境適応の様子を追跡しています。 このことからRNAウイルスが環境変化に適応する戦略を見出し、予測力を持つRNAウイルスの環境適応機構解明を目指しています。  

【2】安定継代される遺伝情報発生原理の解明

ウイルス以外の地球上の生物はDNAをゲノムとして持ち、細胞分裂とDNAの分配は多くの洗練されたメカニズムで分配されています。このように細胞分裂と同期して安定に遺伝情報が次世代に伝わるにはどのように発生したのでしょうか。そのことを解明するために、RNAバクテリオファージQβが持つRNA複製酵素を使って、大腸菌の中で安定継代されるRNAが作れないか?と日々格闘しています。  

【卒業生の進路】 大学院進学 食品メーカー 製薬メーカー 等  


略歴

  • 1994年 大阪大学工学部醗酵工学科卒業
  • 1996年 大阪大学大学院工学研究科醗酵工学専攻博士前期過程修了
  • 2001年 大阪大学大学院工学研究科応用生物工学専攻博士後期課程修了
  • 2001年 学術振興会特別研究員(PD)
  • 2003年 大阪大学大学院工学研究科助手
  • 2004年 大阪大学大学院情報科学研究科助手
  • 2007年 弘前大学農学生命科学部准教授

業績

【原著論文】

  • Kashiwagi, A., Kitamura, H., Tsushima, S. F.
    Characterization of a single mutation in TraQ in a strain of Escherichia coli partially resistant to Qβ infection
    Frontiers in Microbiology, vol.6, article 124, 2015.
    doi:  10.3389/fmicb.2015.00124
  • Kashiwagi, A., Sugawara, R., Tsushima, S. F., Kumagai, T., & Yomo, T.
    Contribution of silent mutations to thermal adaptation of RNA bacteriophage Qβ,
    Journal of Virology, vol.88 (19),11459-11468, 2014.
  • Hosoda, K., Habuchi, M., Suzuki, S., Miyazaki, M., Takikawa, G., Sakurai, T., Kashiwagi, A., Sueyoshi, M., Matsumoto, Y., Kiuchi, A., Mori, K., & Yomo, T.
    Adaptation of a cyanobacterium to a biochemically rich environment in experimental evolution as an initial step toward a chloroplast-like state,
    PLoS ONE, vol.9 (5), e98337, 2014.
  • Inomata, T., Kimura, H., Hayasaka, H., Shiozaki, A., Fujita, Y., & Kashiwagi, A.
    Quantitative comparison of the RNA bacteriophage Qβ infection cycle in rich and minimal media
    Archives of Virology, vol.157, pp.2163-2169. doi: 10.1007/s00705-012-1419-3, 2012.
  • Kashiwagi, A. & Yomo, T.
    Ongoing phenotypic and genomic changes in experimental coevolution of RNA bacteriophage Qβ and Escherichia coli
    PLoS Genetics, vol.7 (8), e1002188, doi:10.137/journal.pgen.1002188, 2011.
  • Tsuru, S., Yasuda, N., Murakami, Y., Ushioda, J., Mori, K., Kashiwagi, A., Suzuki, S., Ying, B.W., & Yomo, T.
    Adaptation by stochastic switching of a monostable genetic circuit in Escherichia coli
    Molecular Systems Biology, vol. 7, Article number 493, 2011.
    (東奥日報(2011.6.19朝刊)に関連記事掲載)
  • Hosoda, K., Suzuki, S., Yamauchi, Y., Shiroguchi, Y., Kashiwagi, A., Ono, N., Mori, K.  & Yomo, T.,
    Cooperative adaptation to establishment of a synthetic bacterial mutualism.
    PLoS ONE, vol.6 (2), e17105, 2011.
  • Mori, K., Kashiwagi, A. & Yomo, T.
    Single-cell Isolation and Cloning of Tetrahymena thermophila Cells with a Fluorescence-activated
    Cell Sorter
    The Journal of Eukaryotic Microbiology, vol.58 (1), pp.37-42, 2011.
  • Kihara, K., Mori, K., Suzuki, S., Hosoda, K., Yamada, A., Matsuyama, S., Kashiwagi, A. & Yomo, T.
    Probabilistic transition from unstable predator-prey interaction to stable coexistence of Dictyostelium discoideum and Escherichia coli.
    BioSystems, vol.103, 342-347, 2011.
  • Kishimoto, T., Iijima, L., Tatsumi, M., Ono, N., Oyake, A., Hashimoto, T., Matsuo, M., Okubo, M., Suzuki, S., Mori, K., Kashiwagi, A., Furusawa, C., Ying, B.W. & Yomo, T.
    Transition from positive to neutral in mutation fixation along with continuing rising fitness in thermal adaptive evolution,
    PLoS Genetics
    , vol.6 (10), e1001164, 2010.
    (東奥日報(2010.12.24朝刊)等に関連記事掲載)
  • Kashiwagi, A., Sakurai, T., Tsuru, S., Ying, B.W., Mori, K. & Yomo, T.
    Construction of Escherichia coli Gene Expression Level Perturbation Collection,
    Metabolic Engineering,
    vol.11, 56-63, 2009.
  • Tsuru, S., Ichinose, J., Kashiwagi, A. Ying, B.W., Kaneko, K. & Yomo, T.
    Noisy growth rate leads to fluctuating protein concentration in bacteria,
    Physical Biology,
    vol.6, 036015(9pp) , 2009.
  • Mori, K., Kashiwagi, A., Urabe, I. & Yomo, T.
    Evolution of carrying capacity in evolution experiments focusing on a single locus on the Escherichia coli chromosome,
    BioSystems,
    vol.95 (2), 114-119, 2009.
  • Ono, N., Suzuki, S., Furusawa, C., Agata, T., Kashiwagi, A., Shimizu, H. & Yomo, T.
    An improved physico-chemical model of hybridization on high-density oligonucleotide microarrays,
    Bioinformatics, vol.24 (10), pp.1278-1285, 2008.
  • Yamada, A., Matsuyama, S., Todoriki, M., Kashiwagi, A., Urabe, I. & Yomo, T.
    Phenotypic plasticity of Escherichia coli at initial stage of symbiosis with Dictyostelium discoideum
    BioSystems, vol.92, pp.1-9, 2008.
  • Suzuki, S., Ono, N., Furusawa, C., Kashiwagi, A. & Yomo, T.
    Experimental optimization of probe length to increase the sequence specificity of high-density oligonucleotide microarrays
    BMC Genomics,
    vol.8, p.373, 2007.
  • Suzuki, S., Furusawa, C., Ono, N., Kashiwagi, A., Urabe, I. & Yomo, T.
    Insight into the sequence specificity of a probe on an Affymetrix GeneChip by titration experiments using only one oligonucleotide
    BIOPHYSICS
    , vol.3, pp.47-56, 2007.
  • Yamada, T., Furusawa, C., Nagahisa, K., Kashiwagi, A., Yomo, T. & Shimizu, H.
    Analysis of fluctuation in protein abundance without promoter regulation based on Escherichia coli continuous culture,
    BioSystems,
    90(3), pp.614-622, 2007.
  • Kashiwagi, A., Urabe, I., Kaneko, K. & Yomo, T.
    Adaptive response of a gene network to environmental changes by fitness-induced attractor selection,
    PLoS ONE
    , 1(1), e49, 2006. (Faculty of 1000に選出)
  • Suzuki, T., Kashiwagi, A. Urabe, I. & Yomo, T.
    Inherent characteristics of gene expression for buffering environmental changes without the corresponding transcriptional regulations,
    BIOPHYSICS
    , vol.2, 63-70, 2006.
  • Furusawa, C., Suzuki, T., Kashiwagi, A., Yomo, T. & Kaneko, K.
    Ubiquity of log-normal distributions in intra-cellular reaction dynamics,
    BIOPHYSICS,
    (1), pp.25-31, 2005.
  • Suzuki, T., KASHIWAGI, A., MORI, K., Urabe, I. & Yomo, T.
    History dependent effects on phenotypic expression of a newly emerged gene,
    BioSystems,
    77(1-3):137-141, 2004.
  • Kashiwagi, A., Noumachi, W., Katsuno, M., Alam, M. T., Urabe, I. & Yomo, T. Plasticity of fitness and diversification process during an experimental molecular evolution, Journal of Molecular Evolution, 52(6), 502-509, 2001. (2001年JMEベストペーパー, Zuckerkandl prize受賞)
  • Kashiwagi, A., Kanaya, T., Yomo, T. & I. Urabe,
    How small can the difference among competitors be for coexistence to Occur,
    Researches on Population Ecology,
    40(2), 223-226, 1998.
  • Xu, W.Z., Kashiwagi, A., Yomo, T. & Urabe, I.
    Fate of a mutant emerging at the initial stage of evolution,
    Researches on Population Ecology,
    38(2), 231-237, 1996.

【著書】

  • Yamada, T. Sadamitsu, M., Nagahisa, K., Kashiwagi, A., Furusawa, C., Yomo, T. & Shimizu, H.
    Analysis of fluctuation in gene expression based on continuous culture system,
    2nd Int’l Workshop on Biologically Inspired Approaches to Advanced Information Technology (Bio-ADIT 2006), Osaka, Japan, Jan., pp. 113-127, 2006.

    1. J. Ijspeert et al. (Eds.), Springer-Verlag Berlin Heidelberg, ISBN: 978-3-540-31253-6

  • Kashiwagi, A., Noumachi, W., Katsuno, M., Alam, M. T., Urabe, I. & Yomo, T.
    Experimental Molecular Evolution Showing Flexibility of Fitness Leading to Coexistence and Diversification in Biological System,
    BioADIT2004, LNCS 3141, 28-39, 2004.

    1. J. Ijspeert et al. (Eds.), Springer-Verlag Berlin Heidelberg, ISBN: 978-3-540-23339-8

  • 柏木 明子、四方 哲也
    シリーズ・ニューバイオフィジックスII
    複雑系のバイオフィジックス
    第4章 大腸菌を用いた実験室内進化, 92-112
    共立出版株式会社 2001.

【Proceedings】

  • 森 光太郎、柏木 明子、四方 哲也
    セルソーターを用いたテトラヒメナのクローニング
    原生動物学雑誌 第41巻 第1号 p.74-75, 2008.
  • 冨田 憲司、森 光太郎、柏木 明子、四方 哲也
    フローサイトメーターによるテトラヒメナの集団の分布解析
    原生動物学雑誌 第41巻 第1号 p.75-76, 2008.
  • Yamada, T., Maeoka, K., Kashiwagi, A., Nagahisa, K., Furusawa, C., Shioya, S., Yomo, T. & Shimizu, H.
    Analysis of Cell Population Dynamics in Continuous Culture of Escherichia coli,
    Proceeding of Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering (APCChE04)

    (3P-01-087), 6 pages (CD-ROM), Oct., 2004.

【その他】

  • 柏木明子, 微生物を用いたフラスコの中の実験進化, 生産と技術 秋号, 2014.
  • 柏木 明子、フラスコの中の微生物生態系、日本生物工学会誌、第89 巻7号, p.411, 2011.
    曖昧さ利用し生き残る 遺伝子の働きに個体差 弘大など 環境適応の仕組み解明
    東奥日報、 2011.6.19朝刊
  • 悪環境で突然変異多発、弘大など大腸菌培養実験、生物多様性保つ仕組みか、
    東奥日報、2010.12.24朝刊
  • 森 光太郎、角南 武志、伊藤 洋一郎、柏木 明子、四方 哲也
    生命システム探求への構成的アプローチにおけるBD FACS™フローサイトメーターの応用
    BD Biosciences Cell Analysis Science Avanzato,
    vol.4, 2009
  • 生物多様性の謎 相互作用で解明へ
    読売新聞、 平成14年4月10日付 朝刊
  • 科学(分子進化の国際賞)
    朝日新聞、平成14年3月29日付 夕刊

【関連出願特許】

  • 特許第3821388号(特許公開:2005-285016)
  • 特願2006-213935号(特許公開2008-35777)
  • 特願2006-211110号(特許公開2008-39475)

【受賞】

  • 第1回BIOPHYSICS論文賞(日本生物物理学会), 2012.
    Furusawa, C., Suzuki, T., Kashiwagi, A., Yomo, T., Kaneko, K.,
    Ubiquity of log-normal distributions in intra-cellular reaction dynamics
  • 平成19年度発酵と代謝研究奨励賞
    「細胞内一遺伝子発現量変化が及ぼす他遺伝子発現量変化の網羅的解析」
    Zukerkandl Prize (Journal of Molecular Evolution), 2002.

キーワード :
2017年1月16日 更新

柏木 明子 Akiko Kashiwagi

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