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ISHIKAWA Shu
Graduate School of Science, Technology and Innovation / Department of Science, Technology and Innovation
Associate Professor

Researcher basic information

■ Research Keyword
  • 微生物学
  • 分子生物学
  • タンパク質複合体
  • リボゾーム
  • 遺伝子発現制御
  • 必須タンパク質
  • 転写制御
  • ゲノム
  • テイコ酸
  • GTP結合蛋白質
  • 大腸菌
  • ChIP-chip解析
  • タイリングチップ
  • 細胞骨格蛋白質
  • 細胞システム
  • システム生物学
  • 細菌細胞
  • 枯草菌
  • 生体分子
  • 細胞分裂
  • 細菌
  • 蛋白質
■ Research Areas
  • Life sciences / Genomics
  • Life sciences / Molecular biology
  • Life sciences / Applied microbiology
■ Committee History
  • Apr. 2021 - Present, Journal of Bioscience and Bioengineering, Editor
  • 2015 - 2017, 日本ゲノム微生物学会, 評議員

Research activity information

■ Paper
■ MISC
  • H‐NSによる転写抑制を介した大腸菌ゲノムの多様性獲得機構
    東光一, 戸邉亨, 石川周, 鈴木穣, 小笠原直毅, 黒川顕, 黒川顕, 大島拓
    2016, 日本ゲノム微生物学会年会要旨集, 10th, 63

  • 枯草菌ゲノム縮小株によるケミカル代替素材の生産
    増田健太, 森本拓也, 戸谷吉博, 平沢敬, 平沢敬, ONUMA Chumsakul, 石川周, 影山泰, 清水浩, 小笠原直毅, 尾崎克也
    2014, 日本農芸化学会大会講演要旨集(Web), 2014

  • 枯草菌ゲノム縮小株を用いた組換えタンパク質生産における転写,代謝フラックス解析
    戸谷吉博, 河崎優樹, 平沢敬, 増田健太, 森本拓也, ONUMA Chumsakul, 石川周, 大島拓, 影山泰, 尾崎克也, 小笠原直毅, 清水浩
    05 Mar. 2013, 日本農芸化学会大会講演要旨集(Web), 2013, 4B11A10 (WEB ONLY)

  • 大腸菌Hha,YdgTタンパク質による外来性遺伝子の転写抑制
    上田剛士, 高橋弘喜, 石川周, 小笠原直毅, 大島拓
    2013, 日本ゲノム微生物学会年会要旨集, 7th, 80

  • 2Ap03 Bacillus subtilis cell factory for production of scyllo-inositol promising for Alzheimer's disease (Bio-Based Production)
    YOSHIDA Ken-ichi, ONUMA Chumsakul, ISHIKAWA Shu, OGASAWARA Naotake
    The Society for Biotechnology, Japan, Oct. 2012, 日本生物工学会大会講演要旨集, 64, 39 - 39

  • Functional analysis of the Veg protein that stimulates biofilm formation in Bacillus subtilis
    LEI YING, ISHIKAWA SHU, OGASAWARA NAOTAKE
    2012, 日本ゲノム微生物学会年会要旨集, 6th, 85

  • Yoko Kusuya, Ken Kurokawa, Shu Ishikawa, Naotake Ogasawara, Taku Oshima
    Jun. 2011, Journal of Bacteriology, 193(12) (12), 3090 - 3099

  • Bacillus subtilis degU32(hy) proactively cancels catabolite repression
    IWASAKI KANA, ISHIKAWA SHU, OGASAWARA NAOTAKE, TAKENAKA SHINJI, YOSHIDA KEN-ICHI
    2011, 日本分子生物学会年会プログラム・要旨集(Web), 34th, 2P - 0003 (WEB ONLY)

  • Identification of Novel Nucleoid-associated Proteins in Bacillus subtilis
    LEI YING, ISHIKAWA SHU, OGASAWARA NAOTAKE
    2009, 日本分子生物学会年会講演要旨集, 32nd(Vol.1) (Vol.1), 126

  • Studies on in vivo dynamics of Bacillus subtilis RNA polymerase through ChAP-chip analysis of RpoA
    MURAYAMA SATOHIKO, OSHIMA TAKU, ISHIKAWA SHU, OGASAWARA NAOTAKE
    2009, 日本分子生物学会年会講演要旨集, 32nd(Vol.4) (Vol.4), 92

  • Search of nucleoid proteins in Bacillus subtilis: comparative analysis using ChAP(ChIP)-chip analysis between in B. subtilis and E. coli.
    CHUMSAKUL ONUMA, UYAL EBRU, ISHIKAWA SHU, OSHIMA TAKU, OGASAWARA NAOTAKE
    2009, 日本分子生物学会年会講演要旨集, 32nd(Vol.1) (Vol.1), 27

  • 大腸菌のタイリングアレイ解析により明らかになったゲノム進化
    大島 拓, 小笠原 直毅, 石川 周, 黒川 顕, 饗場 浩文
    25 Feb. 2007, 日本細菌学雑誌, 62(1) (1), 46 - 46

  • 1E12-1 Expression analysis of metal responsive genes in the moderately halophilic bacterium, Halomonas elongate OUT30018
    KOGA Ayumi, SUSUKI Koudai, OSHIMA Taku, ISHIKAWA Shu, KUROKAWA Ken, OGASAWARA Naotaka, SHINMYO Atsuhiko, YOSHIDA Kazuya, NAKAYAMA Hideki
    日本生物工学会, 2007, 日本生物工学会大会講演要旨集, 19, 116 - 116

  • 枯草菌の胞子形成,胞子,発芽
    佐藤勉, 七宮英晃, 大橋由明, 河村富士夫, 高松宏治, 児玉武子, 渡部一仁, 石川周, 関口順一
    Aug. 1999, 蛋白質核酸酵素, 44(10) (10), 14 - 20

  • Formation, Structure and Germination of the Spore of Bacillus subtilis.
    SATO TSUTOMU, NANAMIYA HIDEAKI, OHASHI YOSHIAKI, KAWAMURA FUJIO, TAKAMATSU HIROMU, KODAMA TAKEKO, WATABE KAZUHITO, ISHIKAWA SHU, SEKIGUCHI JUN'ICHI
    共立出版, Aug. 1999, 蛋白質 核酸 酵素, 44(10) (10), 1460 - 1466

  • Localization of proteins onto the cell surface of Bacillus subtilis with a cell wall binding domain of autolysin.
    TSUCHIYA ATSUSHI, ISHIKAWA SHU, SEKIGUCHI JUN'ICHI
    日本生物工学会, 1998, 日本生物工学会大会講演要旨集, 1998, 11 - 11

  • Study on a cwlJ gene which affects germination of Bacillus subtilis spores.
    ISHIKAWA SHU, YAMANE KUNIO, SEKIGUCHI JUN'ICHI
    日本生物工学会, 1997, 日本生物工学会大会講演要旨集, 1997, 22 - 22

  • Study on a Bacillus subtilis autolysin, CwlF, which appears during vegetative growth.
    HARA YOSHIKO, ONISHI RYO, ISHIKAWA SHU, SEKIGUCHI JUN'ICHI
    日本生物工学会, 1997, 日本生物工学会大会講演要旨集, 1997, 22 - 22

  • Bacillus colistinusの自己溶解酵素遺伝子cw1Vに関する研究 : 微生物
    石川 周, 宇都宮 千恵, 関口 順一, 河原 伸二
    社団法人日本農芸化学会, 05 Jul. 1995, 日本農藝化學會誌, 69, 228 - 228

  • Study on a Bacillus colistinus autolysin gene, cwlU
    Ishikawa Shu, Kawahara Shinji, Rashid M. H., Sekiguchi Junichi
    日本生物工学会, 1995, 日本生物工学会大会講演要旨集, 7, 82 - 82

■ Books And Other Publications
  • GeF-seq: A Simple Procedure for Base Pair Resolution ChIP-seq
    Onuma Chumsakul, Kensuke Nakamura, ISHIKAWA SHU, Taku Oshima
    Humana Press, New York, NY, 2018

  • 高精度で結合領域を決定するGeF-seq
    大島 拓, 石川 周, Chumsakul Onuma, 中村 建介
    羊土社, Sep. 2014

  • 細菌の発現制御機構をゲノムワイドに解析する :次世代シーケンサーを用いた高精度な網羅的解析の可能性
    大島 拓, 石川 周
    日本農芸化学会, Oct. 2013

  • 細菌の細胞分裂の分子メカニズム
    石川 周, 小笠原 直毅
    共立出版, Oct. 2008

  • 枯草菌の胞子形成,胞子,発芽
    佐藤 勉, 七宮 英晃, 大橋 由明, 河村 富士夫, 高松 宏治, 児玉 武子, 渡部 一仁, 石川 周, 関口 順一
    共立出版, Aug. 1999

■ Lectures, oral presentations, etc.
  • Study of the mechanism of bacterial growth inhibition by citrate
    Shu Ishikawa
    The;th Annual Meeting of the Society for Antibacterial and Antifungal Agents, Japan, Sep. 2021

■ Affiliated Academic Society
  • The Society for Biotechnology, Japan
    Apr. 2021 - Present

  • Society of Genome Microbiology, Japan

  • JAPAN SOCIETY FOR LACTIC ACID BACTERIA

  • グラム陽性菌ゲノム機能会議

■ Research Themes
  • 石川 周
    科学研究費補助金/挑戦的研究(開拓), Jun. 2018 - Mar. 2023

  • 吉田 健一
    科学研究費補助金/基盤研究(B), Apr. 2018 - Mar. 2022

  • The role of nucleoid structure in bacterial transcriptional regulation
    Oshima Taku, YAMAMOTO Kaneyoshi, ISHIKAWA Shu
    Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research, Grant-in-Aid for Scientific Research (C), Nara Institute of Science and Technology, Apr. 2014 - Mar. 2017
    We performed the modified high resolution ChIP-seq analysis of E. coli nucleoid proteins to identify the binding regions of nucleoid proteins in base pair resolution. The results indicated that some nucleoid proteins recognize specific sequences at over 3000 regions in E. coli genome, while we could not find the specific recognition sequences of H-NS and HU. Our results also suggested that each nucleoid protein may independently interact with genomic DNA. However, because the independent interaction of each nucleoid protein affects to the functions of other nucleoid proteins, there is the inter-relation of nucleoid proteins to form functional nucleoid structure in E. coli cells.

  • Shu ISHIKAWA
    Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, Grants-in-Aid for Scientific Research(基盤研究(C)), 2015 - 2017

  • 汎用的高効率バイオプロセス細胞の創製
    Notake OGASAWARA
    Japan Science and Technology Agency (JST), Advanced Low Carbon Technology (ALCA), 2010 - 2016
    化学プロセスによる諸有用ケミカル素材の工業的生産を、バイオプロセスによる生産へ転換するために、革新的な「汎用的高効率バイオプロセス細胞」を創出します。具体的には、現在、諸有用分子の工業的合成等に用いられている枯草菌について、その増殖メカニズムの制御により細胞を素材生産期に導き、維持し、同時に、代謝フラックスの制御によって多様な産物を効率的に生産できる汎用性を備えたバイオプロセス技術を開発します。

  • Shu ISHIKAWA
    Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, Grants-in-Aid for Scientific Research(基盤研究(C)), 2012 - 2014
    細菌の細胞分裂はFtsZが中心となり行われるが、FtsZは細胞膜に結合できないので、細胞膜に繋ぎとめる蛋白質が必須である。大腸菌ではFtsAが、シアノバクテリアではSepFがその役割を担うと考えられるが、増殖に必須である。枯草菌は両方の因子を備え、さらに同様の役割をすると考えられるEzrAも有するので、各々が破壊可能である。本研究では、酵母2ハブリッド解析、結晶構造、電子顕微鏡観察など多面的に調べ、SepFがFtsZを膜につなぎとめるメカニズムを解明した。また、EzrAがFtsZと直接結合せず、FtsAとの結合を介してZ-ringのダイナミズムを促進している、というモデルを提案した。

  • Naotake OGASAWARA
    Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, Grants-in-Aid for Scientific Research(基盤研究(A)), 2011 - 2013
    我々は、1bpの解像度でDNA結合タンパク質とゲノムDNAとの結合領域を網羅的に解析可能なGeF-seq法を新たに開発し、進化的に大きく異なる細菌、大腸菌と枯草菌の核様体タンパク質について解析を行った。その結果、配列非特異的な結合様式を示すHUタンパク質は、枯草菌、大腸菌で同様の結合様式を示すものの、大腸菌では、DNAが屈曲あるいはヘアピン状の構造を取りうるDNA配列に、FisおよびIHFタンパク質が結合し、DNAと構造を取ることが示唆された。これらのタンパク質は枯草菌には存在しないことから、細菌種ごとに核様体構造が大きく異なる可能性が示された。

  • Hiroki YAMAMOTO
    Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, Grants-in-Aid for Scientific Research(基盤研究(C)), Grant-in-Aid for Scientific Research (C), Shinshu University, 2011 - 2013
    枯草菌が桿状形態を維持して増殖するためには、細胞壁溶解酵素の活性が必要である。本研究では、これらの酵素の機能を制御する因子の解明を試みた。まず、LytEのシグナルペプチド(SPLytE)を用いてLytFを発現する株(SPLytE-LytF)では、分泌されたLytFは本来のセプタムと極だけでなく細胞側壁にも局在していた。また、lytEとcwlOの合成致死性についても、部分的ではあるものの相補できるようになっていた。以上の結果から、シグナルペプチドが細胞壁溶解酵素の局在性と機能を支配している可能性が示唆された。さらに詳細に調べた結果、SPLytEの疎水性領域の前半部分が重要であることがわかった。

  • Hiroki YAMAMOTO
    Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, Grants-in-Aid for Scientific Research(基盤研究(C)), Grant-in-Aid for Scientific Research (C), Shinshu University, 2007 - 2009
    レクチンの一種であるConcanavalin Aの蛍光標識物(ConA-TMR)を用いることにより、枯草菌の細胞壁テイコ酸(WTA)を特異的に検出する方法を確立した。種々のテイコ酸修飾遺伝子変異株を用いて観察を行った結果、ConA-TMRはmajor WTAのグルコース修飾を効率よく検出し、minor WTAやリポテイコ酸は検出できないことが明らかになった。また、major WTAのグルコース修飾に関与するtagE条件変異株を用いて、細胞側壁におけるWTA修飾が螺旋状に行われていることを明らかにした。さらに側壁のWTA修飾制御には、細胞骨格蛋白質のひとつであるMreBが関与している可能性が示唆された。

  • Naotake OGASAWARA
    Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, Grants-in-Aid for Scientific Research(若手研究(B)), Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas, Nara Institute of Science and Technology, 2005 - 2009
    FtsZは自己縮合してポリマー構造、さらにはリング構造を形成し、細菌の細胞分裂の基盤となる。この様な反応には、枯草菌ではFtsZと直接結合するFtsA、YlmF、ZapAとの結合が重要である。そこで、このような細胞分裂初期の分子メカニズムを解明するために、FtsZにランダムに変異を導入し、相互作用を失う変異FtsZを酵母2ハイブリッド解析により同定し、どのアミノ酸がFtsZ自身やFtsA、YlmF、ZapAとの結合に関わっているかを決定した。FtsZは、Plus End領域、T7 loop、Minus End領域、保存されていない領域、保存性の高いC末端配列からなる。Methanococcus JannaschiiのFtsZの結晶構造解析などから、FtsZポリマーは、異なるFtsZのPlusとMinus Endが結合して形成されると考えられていたが、本研究で得られた変異FtsZの結果はこれとよく一致しており、このようなモデルが枯草菌FtsZにも当てはまることがわかった。また、保存性の高いC末端配列に欠損、もしくは変異を持つ変異FtsZでは、FtsAとYlmFとの結合能を失うこと

  • Shu ISHIKAWA
    Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, Grants-in-Aid for Scientific Research(特定領域研究), 若手研究(B), 奈良先端科学技術大学院大学, 2006 - 2007
    細菌細胞の増殖を支える遺伝子・タンパク質のネットワークがどのように構築されているか、その基本原理の解明を目指して、2大モデル細菌である枯草菌・大腸菌を対象として、タイリングチップを用いたChIP-chip解析や質量分析法を用いた複合来解析等の新たな研究手法の導入を進め、新たな必須遺伝子機能、必須遺伝子産物間の機能ネットワーク、転写調節タンパク質と核様体タンパク質による転写制御ネットワーク、核様体タンパク質による細胞周期制御、代謝ネットワークのモデル化等について、多くの新たな知見を明らかにした。

  • Naotake OGASAWARA
    Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, Grants-in-Aid for Scientific Research(基盤研究(A)), Grant-in-Aid for Scientific Research (A), Nara Institute of Science and Technology, 2005 - 2007
    枯草菌は、モデル生物として、ゲノム機能解析が進んでいる。その中で、ゲノム配列決定によって見出された機能未知、あるいは、未解析である遺伝子の破壊株ライブラリーの作成が、研究代表者を中心として行われた(Proc Natl Acad Sci USA,100,4678-4683,2003)。その結果、LB培地・37度という培養条件で、その破壊が致死となる必須遺伝子は271であるということが明らかとなった。その内、機能が不明確なものは22遺伝子であった。興味深いことに、その中の7遺伝子は、分子スイッチとして働くと考えられるGTP結合蛋白質をコードしていた(Microbiology,148,3539-3552,2002)。GTP結合蛋白質には、GTP結合型とGDP結合型の2つの状態があり、それぞれに特異的なeffectorに作用することにより分子スイッチとして働く。GTP-GDP型の変換は内在性のGTPase活性により行われるが、GTPase活性化因子、GTP-GDP交換促進因子等による調節を受けている。従って、GTP結合蛋白質の機能を解明するためには、そのGTPase活性を調節する因

  • 枯草菌における2成分シグナル伝達系ネットワークの解析
    石川 周
    日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 特別研究員奨励費, 奈良先端科学技術大学院大学, 2001 - 2002
    枯草菌では11種の2成分制御系調節蛋白質(Response Regulator Aspartate Phosphatase、Rap)の脱リン酸化酵素RapA〜RapKの存在が知られているが、大部分のものについて、特異的な機能は明らかになってない。 前年度では、酵母2ハイブリッド法を用いて枯草菌のゲノムライブラリーから脱リン酸化酵素と相互作用をする蛋白質をスクリーニングし、Rapと相互作用する蛋白質を同定することができた。その中には、予想していたように2成分制御系調節蛋白質や脱リン酸化酵素を特異的に阻害するペプチドなども検出することができた。しかし、脱リン酸化酵素RapAと2成分制御系調節蛋白質SpoOFの既知の相互作用を検出することができなかったこと、数個のbaitに関しては2成分制御系調節蛋白質との相互作用が見られなかったことなど、問題点が残った。 今年度では、これらの問題点を解決するために、全てのRapと全ての2成分制御系調節蛋白質との相互作用を検証した。その結果、全ての既知の相互作用(RapA-SpoOF、RapB-SpoOF)と予測されていた相互作用(RapE-SpoOF、RapC-ComA、RapF-ComA)、さらに未知の相互作用(RapG-SpoOF&ComA、RapH-ComA、RapJ-SpoOF)が確認できた。おどろくことに、35種類ある2成分制御系調節蛋白質のうちRapと相互作用するのは、SpoOFとComAだけであることがわかった。さらに、前年度のゲノムライブラリーからのスクリーニング結果を合わせると、ComAがRapと相互作用する領域が、リン酸化されるrecievorドメインではなく、DNA結合ドメインであるということもわかった。 また、ComAをDNA binding domainとリン酸化されるreceiver domainと全てのRapとの相互作用を酵母2ハイブリッド法で確認したところ、ComAは前述したRapのDNA binding domainとのみ相互作用することを確認した。このことは、SpoOFには脱リン酸化を通して2成分制御系をコントロールしているが、ComAに関してはDNA結合を阻害することにより2成分制御系をコントロールしているという新しい事実を示唆している。

■ Industrial Property Rights
  • 超高分子ガンマ-ポリグルタミン酸、該ポリグルタミン酸を産生するバチルス属細菌変異株及び該バチルス属細菌変異株のスクリーニング方法
    石川 周, 山本 純也, チュムサクル オヌマ
    特願2022-159018, 30 Sep. 2022, 国立大学法人神戸大学, 特開2024-052354, 11 Apr. 2024
    Patent right

  • 組換え微生物及びその利用
    増田 健太, 劉 生浩, 森本 拓也, 小笠原 直毅, 石川 周, チュムサクル オンウマ
    特願2015-211548, 28 Oct. 2015, 花王株式会社, 国立大学法人 奈良先端科学技術大学院大学, 特開2017-079640, 18 May 2017, 特許第6791623号, 09 Nov. 2020
    Patent right

  • 枯草菌変異株及びその利用
    増田 健太, 劉 生浩, 森本 拓也, 小笠原 直毅, 石川 周, チュムサクル オンウマ
    特願2015-211547, 28 Oct. 2015, 花王株式会社, 国立大学法人 奈良先端科学技術大学院大学, 特開2017-079639, 18 May 2017, 特許第6693723号, 20 Apr. 2020
    Patent right

  • 枯草菌変異株及びその利用
    増田 健太, 劉 生浩, 森本 拓也, 小笠原 直毅, 石川 周, チュムサクル オンウマ
    特願2015-226957, 19 Nov. 2015, 花王株式会社, 国立大学法人 奈良先端科学技術大学院大学, 特開2017-093321, 01 Jun. 2017, 特許第6660718号, 13 Feb. 2020
    Patent right

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