pH応答生物学の確立

Establishment
of pH-responsive
Biology

pHは生命活動に深く関わる本質的な化学パラメーターです。
私たちは、pH変化への応答(pHストレス応答)と、
それを生命現象に活用する仕組み(pHシグナル)の解明に
取り組んでいます。

pH応答生物学の確立の画像

お知らせ News

領域概要Overview

pHに関する説明1

pHは生命活動に大きな影響を与える、
最も根幹的な化学パラメーターの一つ

S. P. L. Sørensen(1869-1939)は、H⁺がタンパク質変性の主因(すなわち毒)であることを示し、pHという概念を提唱しました。

以来、細胞内pHは一定であるべきという常識が広まりました。

pHに関する説明2

pH 生物学の転換に直結する
従来の理解を超えた新知見

しかし近年の技術革新により細胞内pHが変動しうることが明らかとなり、「細胞内pHは常に一定である」という固定観念は覆されつつあります。

旧概念と新概念

環境pHによる細胞内pHの変化(pHストレス)

CO₂は地球上の主要なpH変動因子です。

CO2とH2Oの説明

地球の歴史を通じてCO₂濃度は変動し、それに伴う環境pHの変化が細胞内pHに影響し、生物のストレス要因となってきたと考えられます。

エネルギー代謝による酸の生成

環境pHの影響

代謝反応による細胞内pHの変動(pHストレス)

有機物はCO₂と水から合成され、その分解である代謝は必然的にCO₂(すなわち酸)を生じます。

phの影響の説明

つまり生命は本質的に、細胞内pHの変動というストレスに常にさらされながら生きているのです。

環境pHによる影響

能動的な細胞内 pH 変動とその利用(pH シグナル)

近年では、かつて“毒”とされたpH変化が、生命によって能動的に生み出され、発生の形づくりなどを制御するシグナルとして機能することも分かってきました。

このような状況を踏まえ、
「細胞内pHは不変である」という固定観念を
捨てるべき時が来たと考え、私たちは立ち上がりました。

研究組織Teams

A01: pH ストレス応答機構

高橋班

高橋

pH ストレス誘導型転写因子の同定

馬班

植物のpH ストレス応答機構

久保田班

久保田

地球史から紐解く pH ストレス応答機構

A02: pH シグナル機構

荻沼班

荻沼

細胞内 pH 場の能動的形成を介したpH シグナル誘導

船渡班

船戸

細胞外プロトン場形成による pH シグナル

横溝班

横溝

重炭酸イオン受容体を介したpH シグナル

A03: pH 可視化・操作技術の確立

松本班

松本

生物個体内のライブ pH 計測・可視化技術の開発

大澤班

大澤

pH 関連代謝物のカタログ化および計測技術開発

加藤班

加藤

局所 pH シグナルの人為的操作・計測技術の開発