細胞を構成する基本単位である生体膜は、細胞の形態や極性、小胞輸送、オルガネラの機能等に必須な役割を果たしている。脂質二重層から成る生体膜には、様々な脂質が存在すること、また、脂質の分布には二重層間で非対称性が見られることから、脂質は生体膜の機能発現に重要な役割を果たしていると考えられるが、膜の特殊な物性と脂質が低分子であることから解析が難しく、未解明な点が多い。当研究室では、モデル生物である酵母を用いて、脂質の非対称性や分布の変化が様々な細胞機能に果たす役割を解明する。

植物は静物といわれるように動かない生き物の代表と考えられていますが，それは私達の時間感覚では感じられないだけで、記録映像を早回しで見てみると、非常にダイナミックに動いたり，芽や花など新しい器官を次々と作り出していきます。このような形作りは形態形成と呼ばれ，植物ホルモンであるオーキシンが中心的な役割を担っています。当研究室ではシロイヌナズナの突然変異体や形質転換植物を使って，オーキシン応答性遺伝子の発現メカニズムを明らかにしています。

植物は、私たち動物にとってうらやましい特徴をたくさん持っています。たった１つの細胞から光と水さえあれば完全な個体を再生しますし、幹細胞はあたかも無限に増殖を続けます。また夏から冬への大きな環境変動にも不動にして生き抜きます。さんさんと光を浴びて光合成をする一方で、大量の紫外線を浴びてもガンで死ぬことはありません。このような植物の特徴を解明することができたら、人類が現在悩まされているさまざまな問題の解決に大いに役立つかもしれません。私たちの目標の一つは、悪環境にも負けず、すくすく育つ植物の創出に挑戦することであり、そのために長い進化の過程で獲得してきた植物の英知をひも解き、その発生や成長と環境適応のしくみを解明することです。したがってさまざまな角度から研究を進め、植物や植物細胞に秘められた能力を少しでも多く発見し、そのしくみを明らかにしたいと考えています。

多細胞高等動物の細胞は様々なシグナルに応答して増殖・分化・細胞死（アポトーシス）、どの方向へ向かうか調節する機構をもっている。発癌物質など環境中の様々なストレス因子、さらにストレス因子が誘引する活性酸素種は、この機構に不調異常をもたらし、細胞は過剰な増殖・死に陥って、個体に癌や脳神経変性疾患等の様々な病気を引き起こす。細胞の有する環境ストレス応答システムと個体レベルでの癌・その他の疾患との関係を、原癌遺伝子産物タンパク質の機能解析を中心に分子レベルで解析している。

生物の基本的な遺伝情報はDNAに集約されていると考えられてきた。しかしながら近年、DNAの一次配列だけではなく、RNAやエピジェネティックな修飾が生命活動に重要な働きを担っていることが明らかになってきた。我々の研究室では、植物を用いてnon-coding RNAやエピジェネティックな制御因子の研究を行っている。また、これらの因子が環境適応にどのように寄与しているのか研究している。本研究室の目標の一つは、新しい遺伝子制御因子の同定である。もう一つの目標は、新しい制御因子を利用した有用植物の作出である。

私たちは「生物の環境適応戦略」に興味があり、その研究を行っています。生物の特徴・個性はゲノムに刻まれていますので、ゲノム機能に関する研究が中心です。特に環境適応能力に優れた高等植物に着目し、これに働く遺伝子群の性質・機能の解明をめざしています。具体的には、環境適応に深く関わる細胞内情報伝達システムである「ユビキチン・プロテアソームシステム」に着目し、栄養素環境適応、器官サイズ制御、植物免疫機能に関する研究を行っています。そして、その延長としての応用研究により、私たち人間社会あるいは地球環境に有益な植物・作物の作出も目指しています。

セントラルドグマの中で単にDNAからの遺伝情報を仲介しているだけと考えられてきたRNAですが，近年の様々な研究の成果により，遺伝子発現制御における重要な役割があることがわかってきました。本研究室では，RNAの関わる遺伝子発現制御が植物のもつ独特の生理現象にどのように関わっているのかを解明することを目指した研究を展開していきます。

生物が持っている環境に対する適応機構を分子レベルで明らかにすることをめざし、特に低温などの特殊な環境にすむ体制の簡単な細菌をモデル生物として、現在次のようなテーマで研究を進めています。1）0℃でも活発に増殖できる好冷菌が持っている低温で高い活性を示すが、著しく熱不安定な低温適応型酵素の構造と機能; 2）好冷菌が持つ低温適応型酵素遺伝子の発現調節機構（特に低温誘導性について）

高等植物におけるメチオニン生合成の鍵段階を触媒するシスタチオニンγ-シンターゼの発現はmRNAの分解段階でフィードバック制御されている。この制御は翻訳中に起こり、メチオニンの代謝産物であるS−アデノシルメチオニンに応答して、特異的な翻訳停止が起こり、これが引き金となって自身のmRNAを分解する。本研究室は、この翻訳と共役したmRNA分解というユニークな制御機構の解明に取り組んでいる。

生物適応研究室では、「光合成、代謝、進化」をキーワードにモデル植物のシロイヌナズナ、緑藻、始原的な光合成生物であるシアノバクテリアなど、さまざまな植物や藻類を材料として、光合成の環境適応や農学的な応用、進化などを研究している。生物適応研究室で取り組んでいる課題は以下のように多岐に渡っている。

• 冬季の常緑樹が光合成機能を維持する仕組み
• 植物が老化していくときに葉が黄色くなっていく仕組み
• さまざまな藻類がもつ光合成の特徴と環境適応の仕組みと進化
• 低温や強光などの環境ストレスにおいて、光合成に関わるタンパク質を保護し、修復する仕組み

動物は外的環境からの刺激を受けると，脳・神経系でどのように行動するかを判断して運動を企画し，行動を実行する。私たちの研究室では，コオロギの空気流刺激で誘発される回避行動をモデルに，行動解析・電気生理学・イメージング・数理解析を組み合わせて，刺激の受容から中枢での情報処理，運動制御にいたる神経回路とその情報処理内容の完全記述を目指している。

昆虫の脳「微小脳」の機能構築を明らかにし、哺乳類の脳との比較により脳の多様性、普遍性とその進化に迫ることを目指している。１つには、コオロギやゴキブリが示す高度な学習能力に着目し、その神経機構を分子、細胞およびシステムレベルで解析し、学習系の基本原理の解明に迫っている。

動物行動の多様性に挑むには，メカニズムと機能の双方からの視点が必要ですが，特に当研究室では機能の側面に軸をおき，行動生態学的アプローチから鳴禽類を対象に研究をしています．社会行動（求愛，親子関係），発達，生活史，歌学習などに焦点をあて，社会的知能の進化をかんがえています．

動物は利益とコスト、そして時間を計りとって最適な行動を取ろうとします。この研究室ではヒヨコや鳴禽を実験に用いて、餌のリスクを主観的にどう価値するか、資源をめぐる競争が意思決定にどのような影響を与えるか、研究しています。認知脳科学と行動生態学をひとつのものとして、行動の進化を理解することがゴールのひとつです。

動物が生成する行動は、「遺伝」と「環境」の両方の要因の影響を受け、発達・獲得される。この遺伝と環境が具体的にどのようなタイミングでいかに脳内の遺伝子発現に影響を与えるのか？また発達過程の個体の行動そのものが脳内分子基盤にどのようにフィードバックされるのか？音声発声学習とその学習臨界期研究の動物モデルである鳴禽類ソングバードを用いて研究を進めている。

私たちは，適応的な行動が実時間で実現される脳機能の解明をめざしている．神経細胞が相互に信号をやり取りする神経回路網は，どの様にして感覚信号の中から情報を抽出し，記憶と照合し，運動系を制御する信号を生成するのだろうか？私たちは，神経細胞から脳を組み立てる設計原理を明らかにするため，神経細胞の数が少なく構造も簡単な無脊椎動物の神経系について，分子神経生物学，神経生理学及び情報工学的手法を使い総合的に研究を進めている．

脳はどのように外界の環境を認識して、それに適した行動を表出するのか？私たちの研究室では、ショウジョウバエを用いて、匂いの情報が処理される機構や、その処理が個体の気分や体調によって調節される機構を研究しています。また、最近、軟体動物であるヒメイカを使って、関節や骨格のない肉体の運動制御や脳の感覚情報処理機構の研究を開始しました。いずれも個々の神経の構造から機能まで明らかにするために、解剖学や生理学の手法を組み合わせて研究を行っています。

多くの多細胞生物の一生は生殖細胞（卵と精子）の合体（受精）から始まる。有性生殖を営む生物にとって、この過程は個体の限られた寿命を越え、種を存続させるために必須の過程で、かつ、生命に多様性を与える過程である。当研究室では主に魚類（メダカとゼブラフィッシュ）を材料に、卵成熟と精子形成を制御する仕組みを分子・細胞レベルで解析している。

卵巣は、次世代へと卵を提供するという重要な役割を担っています。当研究室では、卵巣の機能に関連する未解明の問題に取り組んでおり、マウスやメダカ、ゼブラフィシュを用いて、卵（子）形成や排卵、排卵後組織修復機構の仕組みについて解析を行っています。

ステロイドホルモンは脊椎動物における生体内の生理的な応答を調節することによって恒常性維持に寄与しています。そのステロイドホルモンはリガンドによって活性化する転写因子である核内受容体と結合する事で生理機能を発揮します。私たちの研究グループは核内受容体の分子進化と機能進化について多くの生物種を用いて調べています。さらに、温度によって性が決まる爬虫類の性決定・分化機構の解析、医薬品を含む内分泌かく乱化学物質の生物影響についても解析を進めています。

生物のオスとメスはどのように決まるのか？当研究室では、鳥類や哺乳類の性決定メカニズム、クロマチン制御、受精機構を、遺伝子、タンパク質、ホルモン、染色体レベルで研究している。また、ニワトリ、ウズラ、エミューなどの鳥類初期胚を用いて、トランスジェニック、ゲノム編集、生命工学的技術を駆使し、様々な遺伝子の機能解明を試みている。また、哺乳類でありながらY染色体をもたない、世界的にも極めてめずらしいトゲネズミ属を用いて、新しい性決定遺伝子の探索やY染色体消失の解明を目指している。

生物が発生し機能するためには、遺伝子やnoncoding RNAが正しいタイミングで正しい場所に、適切な量だけ発現することが必要です。本研究室では、哺乳類の生殖と発生に関わる卵巣、精巣、胎盤における遺伝子発現の調節メカニズムを調べています。また、生殖と発生において不明な点が多い事象として、精子形成と胎盤分化の分子メカニズムを解析しています。

私たちの体は受精した一つの卵から始まり、形態形成を繰り返す事で形作られる。この体づくりの仕組みは受精前の卵母細胞にすでに準備されていて、精子と受精する事で一連の反応が開始される。本研究室では小型熱帯魚のゼブラフィッシュと哺乳類のマウスを用い、卵母細胞に構築された生命の始まりと発生を進行させる仕組みの解明を目指している。具体的には、卵母細胞に蓄積された母性因子の役割を解明すること、さらにその制御・作用機構を明らかにすることである。

ゲノムプロジェクトの遂行と次世代シークエンサーの利用により、生物科学の研究方法が多いに変化している。ヒトを含む哺乳動物の遺伝子数はたかだか２万強であることが明らかにされたものの、遺伝子機能についての解析はこれからの課題である。われわれは、種々の遺伝子改変マウスやラットを作出して、ヒト疾患に関与する遺伝子の機能を検討しています。