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Toru Shimada

  (嶋田 透)

Profile Information

Affiliation
Professor, Faculty of Science Department of Life Science, Gakushuin University
(Emeritus Professor), The University of Tokyo
Degree
Ph.D.(Mar, 1987, The University of Tokyo)

Researcher number
20202111
ORCID ID
 https://orcid.org/0000-0002-5791-0000
J-GLOBAL ID
200901095804616011
Researcher ID
A-2033-2011
researchmap Member ID
1000012955

External link

Genetic and molecular biological studies on the silkworm and other lepidopteran insects. Special interests in development, reproduction, physiology, behavior, and evolution.


Major Papers

 245
  • Jung Lee, Toshiaki Fujimoto, Katsushi Yamaguchi, Shuji Shigenobu, Ken Sahara, Atsushi Toyoda, Toru Shimada
    Molecular Ecology, Jun 12, 2024  Peer-reviewed
  • Kenta Tomihara, Saori Tanaka, Susumu Katsuma, Toru Shimada, Jun Kobayashi, Takashi Kiuchi
    Insect Biochemistry and Molecular Biology, 155 103933, Apr, 2023  Peer-reviewed
    In this study, we found two embryonic lethal mutations, t04 lethal (l-t04) and m04 lethal (l-m04), in semiconsomic strains T04 and M04, respectively. In these semiconsomic strains, the entire diploid genome, except for one chromosome 4 of the wild silkworm Bombyx mandarina, is substituted with chromosomes of the domesticated silkworm B. mori, and l-t04 and l-m04 mutations are located on B. mandarina-derived chromosome 4. To clarify the cause of the lethalities and the genes responsible for these mutations, positional cloning and CRISPR/Cas9 mediated knockout screening were performed. Finally, genetic complementation tests l-t04l-m04 identified the mutations responsible for the l-t04 and l-m04 as the Bombyx homolog of imaginal discs arrested (Bmida) and TATA box binding protein-associated factor 5 (BmTaf5), respectively. Lethal stages of each knockout mutant indicated that the importance of these genes in B. mori late embryogenesis. The lethal mutations responsible for l-t04 and l-m04 were not found in parental strains or wild B. mandarina collected from 39 distinct locations in Japan, indicating that both mutations were independently introduced during or after the development of the semiconsomic strains. We conclude that the recessive embryonic lethality in the T04 and M04 strains is due to deleterious mutations produced in B. mandarina-derived chromosome 4.
  • Tsuguru Fujii, Maki Kubo, Seigou Kuwazaki, Kimiko Yamamoto, Akio Ohnuma, Yutaka Banno, Toru Shimada
    Journal of Insect Biotechnology and Sericology, 91(3) 41-50, Oct, 2022  Peer-reviewed
  • Tsuguru Fujii, Takashi Kiuchi, Takaaki Daimon, Katsuhiko lto, Susumu Katsuma, Toru Shimada, Kimiko Yamamoto, Yutaka Banno
    Journal of Insect Biotechnology and Sericology, 90(2) 33-40, Jun, 2021  Peer-reviewed
  • Xiangping Dai, Takashi Kiuchi, Yanyan Zhou, Shunze Jia, Yusong Xu, Susumu Katsuma, Toru Shimada, Huabing Wang
    Molecular Biology and Evolution, 38(7) 2897-2914, Mar 19, 2021  Peer-reviewed
    <title>Abstract</title> Horizontal gene transfer (HGT) is a potentially critical source of material for ecological adaptation and the evolution of novel genetic traits. However, reports on posttransfer duplication in organism genomes are lacking, and the evolutionary advantages conferred on the recipient are generally poorly understood. Sucrase plays an important role in insect physiological growth and development. Here, we performed a comprehensive analysis of the evolution of insect β-fructofuranosidase transferred from bacteria via HGT. We found that posttransfer duplications of β-fructofuranosidase were widespread in Lepidoptera and sporadic occurrences of β-fructofuranosidase were found in Coleoptera and Hymenoptera. β-fructofuranosidase genes often undergo modifications, such as gene duplication, differential gene loss, and changes in mutation rates. Lepidopteran β-fructofuranosidase gene (SUC) clusters showed marked divergence in gene expression patterns and enzymatic properties in Bombyx mori (moth) and Papilio xuthus (butterfly). We generated SUC1 mutations in B. mori using CRISPR/Cas9 to thoroughly examine the physiological function of SUC. BmSUC1 mutant larvae were viable but displayed delayed growth and reduced sucrase activities that included susceptibility to the sugar mimic alkaloid found in high concentrations in mulberry. BmSUC1 served as a critical sucrase and supported metabolic homeostasis in the larval midgut and silk gland, suggesting that gene transfer of β-fructofuranosidase enhanced the digestive and metabolic adaptation of lepidopteran insects. These findings highlight not only the universal function of β-fructofuranosidase with a link to the maintenance of carbohydrate metabolism but also an underexplored function in the silk gland. This study expands our knowledge of posttransfer duplication and subsequent functional diversification in the adaptive evolution and lineage-specific adaptation of organisms.
  • Jung Lee, Tomoaki Nishiyama, Shuji Shigenobu, Katsushi Yamaguchi, Yutaka Suzuki, Toru Shimada, Susumu Katsuma, Takashi Kiuchi
    Molecular Ecology Resources, 21(1) 327-339, Oct 16, 2020  Peer-reviewed
    Samia ricini, a gigantic saturniid moth, has the potential to be a novel lepidopteran model species. Samia ricini is far more resistant to diseases than the current model species Bombyx mori, and therefore can be more easily reared. In addition, genetic resources available for S. ricini rival those for B. mori: at least 26 ecoraces of S. ricini are reported and S. ricini can hybridize with wild Samia species, which are distributed throughout Asian countries, and produce fertile progenies. Physiological traits such as food preference, integument colour and larval spot pattern differ among S. ricini strains and wild Samia species so that those traits can be targeted in forward genetic analyses. To facilitate genetic research in S. ricini, we determined its whole genome sequence. The assembled genome of S. ricini was 458 Mb with 155 scaffolds, and the scaffold N50 length of the assembly was ~ 21 Mb. In total, 16,702 protein coding genes were predicted. While the S. ricini genome was mostly collinear with that of B. mori with some rearrangements and few S. ricini-specific genes were discovered, chorion genes and fibroin genes seemed to have expanded in the S. ricini lineage. As the first step of genetic analyses, causal genes for "Blue," "Yellow," "Spot," and "Red cocoon" phenotypes were mapped to chromosomes.
  • Zhou Y, Li X, Katsuma S, Xu Y, Shi L, Shimada T, Wang H
    Molecular ecology, 28(24) 5282-5298, Dec, 2019  Peer-reviewed
    Gene duplication provides a major source of new genes for evolutionary novelty and ecological adaptation. However, the maintenance of duplicated genes and their relevance to adaptive evolution has long been debated. Insect trehalase (Treh) plays key roles in energy metabolism, growth, and stress recovery. Here, we show that the duplication of Treh in Lepidoptera (butterflies and moths) is linked with their adaptation to various environmental stresses. Generally, two Treh genes are present in insects: Treh1 and Treh2. We report three distinct forms of Treh in lepidopteran insects, where Treh1 was duplicated into two gene clusters (Treh1a and Treh1b). These gene clusters differ in gene expression patterns, enzymatic properties, and subcellular localizations, suggesting that the enzymes probably underwent sub- and/or neofunctionalization in the lepidopteran insects. Interestingly, selective pressure analysis provided significant evidence of positive selection on duplicate Treh1b gene in lepidopteran insect lineages. Most positively selected sites were located in the alpha-helical region, and several sites were close to the trehalose binding and catalytic sites. Subcellular adaptation of duplicate Treh1b driven by positive selection appears to have occurred as a result of selected changes in specific sequences, allowing for rapid reprogramming of duplicated Treh during evolution. Our results suggest that gene duplication of Treh and subsequent functional diversification could increase the survival rate of lepidopteran insects through various regulations of intracellular trehalose levels, facilitating their adaptation to diverse habitats. This study provides evidence regarding the mechanism by which gene family expansion can contribute to species adaptation through gene duplication and subsequent functional diversification.
  • Tomihara K, Satta K, Shimada T, Kiuchi T
    Journal of Insect Biotechnology and Sericology, 88(2) 31-38, Aug, 2019  Peer-reviewed
  • Munetaka Kawamoto, Akiya Jouraku, Atsushi Toyoda, Kakeru Yokoi, Yohei Minakuchi, Susumu Katsuma, Asao Fujiyama, Takashi Kiuchi, Kimiko Yamamoto, Toru Shimada
    Insect Biochemistry and Molecular Biology, 107 53-62, Apr, 2019  Peer-reviewed
    In 2008, the genome assembly and gene models for the domestic silkworm, Bombyx mori, were published by a Japanese and Chinese collaboration group. However, the genome assembly contains a non-negligible number of misassembled and gap regions due to the presence of many repetitive sequences within the silkworm genome. The erroneous genome assembly occasionally causes incorrect gene prediction. Here we performed hybrid assembly based on 140 × deep sequencing of long (PacBio) and short (Illumina) reads. The remaining gaps in the initial genome assembly were closed using BAC and Fosmid sequences, giving a new total length of 460.3 Mb, with 30 gap regions and an N50 comprising 16.8 Mb in scaffolds and 12.2 Mb in contigs. More RNA-seq and piRNA-seq reads were mapped on the new genome assembly compared with the previous version, indicating that the new genome assembly covers more transcribed regions, including repetitive elements. We performed gene prediction based on the new genome assembly using available mRNA and protein sequence data. The number of gene models was 16,880 with an N50 of 2154 bp. The new gene models reflected more accurate coding sequences and gene sets than old ones. The proportion of repetitive elements was also reestimated using the new genome assembly, and was calculated to be 46.8% in the silkworm genome. The new genome assembly and gene models are provided in SilkBase (http://silkbase.ab.a.u-tokyo.ac.jp).
  • Kiuchi T, Sugano Y, Shimada T, Katsuma S
    Insect Biochemistry and Molecular Biology, 104 30-38, Jan, 2019  Peer-reviewed
  • Wang L, Dong Z, Wang J, Yin Y, Liu H, Hu W, Peng Z, Liu C, Li M, Banno Y, Shimada T, Xia Q, Zhao P
    Journal of Insect Science, 18(6) 4, Nov, 2018  Peer-reviewed
  • Zhang H, Kiuchi T, Hirayama C, Banno Y, Katsuma S, Shimada T
    Genetica, 146(4-5) 425-431, Oct, 2018  Peer-reviewed
  • Takai H, Ozawa R, Takabayashi J, Fujii S, Arai K, Ichiki RT, Koeduka T, Dohra H, Ohnishi T, Taketazu S, Kobayashi J, Kainoh Y, Nakamura S, Fujii T, Ishikawa Y, Kiuchi T, Katsuma S, Uefune M, Shimada T, Matsui K
    Scientific Reports, 8(1) 11942, Aug, 2018  Peer-reviewed
    © 2018, The Author(s). In response to herbivory, plants emit a blend of volatile organic compounds that includes green leaf volatiles (GLVs) and terpenoids. These volatiles are known to attract natural enemies of herbivores and are therefore considered to function as an indirect defense. Selection should favor herbivores that are able to suppress these volatile emissions, and thereby make themselves less conspicuous to natural enemies. We tested this possibility for silkworms, which were observed to leave secretions from their spinnerets while feeding on mulberry leaves. When we ablated the spinnerets of silkworms, no secretions were observed. Leaves infested by intact silkworms released smaller amounts of GLVs than leaves infested by ablated silkworms, indicating that the spinneret secretion suppressed GLV production. This difference in GLV emissions was also reflected in the behavioral response of Zenillia dolosa (Tachinidae), a parasitoid fly of silkworms. The flies laid fewer eggs when exposed to the volatiles from intact silkworm-infested leaves than when exposed to the volatiles from ablated silkworm-infested leaves. We identified a novel enzyme in the secretion from the spinneret that is responsible for the GLV suppression. The enzyme converted 13(S)-hydroperoxy-(9Z,11E,15Z)-octadecatrienoic acid, an intermediate in the biosynthetic pathway of GLVs, into its keto-derivative in a stereospecific manner. Taken together, this study shows that silkworms are able to feed on mulberry in a stealthy manner by suppressing GLV production with an enzyme in secretions of their spinnerets, which might be a countermeasure against induced indirect defense by mulberry plants.
  • Fukui T, Kiuchi T, Shoji K, Kawamoto M, Shimada T, Katsuma S
    Biochemical and biophysical research communications, 503(3) 1768-1772, Jul, 2018  Peer-reviewed
    The Masculinizer gene (Masc) encodes a CCCH tandem zinc finger protein essential for masculinization and dosage compensation in the silkworm Bombyx mori. Previously we identified a Masc orthologue from the crambid Ostrinia furnacalis (OfMasc) and observed its masculinizing activity in the B. mori cultured cell line BmN-4. However, the role of OfMasc in masculinization of O. furnacalis has not been assessed. In this study, we unexpectedly discovered that all of the male larvae that escaped from Wolbachia-induced embryonic male-killing by OfMasc cRNA injection expressed the female-type splicing variants of O. furnacalis doublesex (Ofdsx). To clarify the role of OfMasc in the masculinization process in vivo, we established a system to monitor both sex chromosome- and dsx splicing-based sexes from a single O. furnacalis embryo. Using this system, we investigated the effects of OfMasc knockdown in early embryos on Ofdsx splicing and found that depletion of OfMasc mRNA in male embryos induced the production of the female-type splicing variants of Ofdsx. This result indicates that OfMasc is required for masculinization in O. furnacalis, and that the Masc protein possesses masculinizing activity in an insect species that is phylogenetically distant from Bombycidae.
  • Ito K, Kidokoro K, Katsuma S, Sezutsu H, Uchino K, Kobayashi I, Tamura T, Yamamoto K, Mita K, Shimada T, Kadono-Okuda K
    Scientific Reports, 8(1) 7430, May, 2018  Peer-reviewed
    Bombyx mori densovirus type 1 (BmDV) is a pathogen that causes flacherie disease in the silkworm. The absolute nonsusceptibility to BmDV among certain silkworm strains is determined independently by two genes, nsd-1 and Nid-1. However, neither of these genes has been molecularly identified to date. Here, we isolated the nsd-1 gene by positional cloning and characterized the properties of its product, NSD-1. Sequence and biochemical analyses revealed that this gene encodes a Bombyx-specific mucin-like glycoprotein with a single transmembrane domain. The NSD-1 protein was specifically expressed in the larval midgut epithelium, the known infection site of BmDV. Sequence analysis of the nsd-1 gene from 13 resistant and 12 susceptible strains suggested that a specific arginine residue in the extracellular tail of the NSD-1 protein was common among susceptible strains. Germline transformation of the susceptible-type nsd-1 (with a single nucleotide substitution) conferred partial susceptibility to resistant larvae, indicating that the + nsd-1 gene is required for the susceptibility of B. mori larvae to BmDV and the susceptibility is solely a result of the substitution of a single amino acid with arginine. Taken together, our results provide striking evidence that a novel membrane-bound mucin-like protein functions as a cell-surface receptor for a densovirus.
  • Takai H, Asaoka K, Ishizuna F, Kiuchi T, Katsuma S, Shimada T
    Arthropod structure & development, 47(3) 238-247, May, 2018  Peer-reviewed
    Gustatory and olfactory senses of phytophagous insects play important roles in the recognition of host plants. In the domestic silkmoth Bombyx mori and its wild species Bombyx mandarina, the morphologies and responses of adult olfactory organs (antennae) have been intensely investigated. However, little is known about these features of adult gustatory organs and the influence of domestication on the gustatory sense. Here we revealed that both species have two types of sensilla (thick [T] and slim [S] types) on the fifth tarsomeres of the adult legs. In both species, females have 3.6–6.9 times more T-sensilla than males. Therefore, T-sensilla seem to play more important roles in females than in males. Moreover, gustatory cells of T-sensilla of B. mandarina females responded intensely to mulberry leaf extract in electrophysiological experiments, while T-sensilla of B. mori females (N4 strain) hardly responded to mulberry leaf extract. These results suggest that T-sensilla of B. mandarina females are involved in the recognition of oviposition sites. We also observed that, in three B. mori strains (N4, p50T, and Kinshu × Showa), the densities of sensilla on the fifth tarsomeres were much lower than in B. mandarina. These results indicate that domestication has influenced the tarsal gustatory system of B. mori.
  • Hikida H, Kokusho R, Kobayashi J, Shimada T, Katsuma S
    Virus research, 249 124-131, Apr, 2018  Peer-reviewed
    Lepidopteran nucleopolyhedroviruses have distinct viral tissue tropisms in host larvae. We previously identified the Bm8 gene of Bombyx mori nucleopolyhedrovirus (BmNPV), the product of which inhibits viral propagation in the middle silk gland (MSG). However, it is unknown whether this inhibitory function of the Bm8 protein is specific to MSGs. Here we generated a Bm8-disrupted recombinant BmNPV expressing green fluorescent protein (GFP) and examined viral propagation in B. mori cultured cells and larvae. We found that Bm8-disrupted BmNPV produced fewer budded viruses and more occlusion bodies (OBs) than the wild-type virus in both cultured cells and larvae. Microscopic observation of OB production and GFP expression revealed that Bm8 disruption accelerated the progression of viral infection in various larval tissues. Furthermore, quantitative reverse transcription-polymerase chain reaction experiments showed that the loss of Bm8 enhanced viral gene expression in BmNPV-infected larval tissues. These results indicate that the Bm8 protein suppresses viral propagation to varying degrees in each larval tissue, which may establish BmNPV tissue tropisms in B. mori larvae.
  • Zhang, H, Kiuchi, T, Hirayama, C, Katsuma, S, Shimada, T
    Insect Biochemistry and Molecular Biology, 92 65-72, Jan, 2018  Peer-reviewed
    The Drosophila eye color gene brown is known to control the transport of pteridine precursors in adult eyes. The Brown protein belongs to the ATP-binding cassette (ABC) transporter G family, which includes proteins encoded by the genes brown, scarlet, and white. These genes are responsible for pigmentation in Drosophila and the domestic silkworm Bombyx mori. Although orthologs of brown are conserved among insects, the function of this gene is only known in Drosophila. Here, we elucidated the function of the B. mori ortholog Bm-brown. We examined the spatial and temporal expression profiles of Bm-brown and found that this gene was specifically and continuously expressed in larval Malpighian tubules (MTs), indicating this gene has a special function in MTs. We then successfully obtained a Bm-brown knockout (KO) strain based on a wild-type (WT) strain using the clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR)/CRISPR-associated nuclease 9 (Cas9) system. We found that larval MTs of the KO strain were white, whereas those of WT were yellow. It is known that larval yellow MTs of WT are due to the accumulation of riboflavin. Therefore, we compared the riboflavin contents of MTs of KO and WT strains, and found that the riboflavin level in the KO strain was 20 fold less than that in WT during the 5th instar period. MTs are known to exhibit a similar milky color in w-3 mutant larvae due to a deficiency of riboflavin accumulation. The responsible gene for w-3 mutant is the Bmwh3 gene, which is orthologous to Drosophila white. Thus, we speculate that Bm-brown is heterodimerized with Bmwh3, similar to Brown/White in Drosophila, and acts as a riboflavin transporter in silkworm MTs.
  • Lee J, Kiuchi T, Kawamoto M, Shimada T, Katsuma S
    PloS one, 13(10) e0205758, 2018  Peer-reviewed
  • Namiki S, Fujii T, Shimada T, Kanzaki R
    Scientific Reports, 7(1) 14050, Oct, 2017  Peer-reviewed
    How to wire a neural circuit is crucial for the functioning of the nervous system. Here, we describe the neuroanatomy of the olfactory neurons in the spli mutant strain of silkmoth (Bombyx mori) to investigate the function of a transcription factor involved in neuronal wiring in the central olfactory circuit. The genomic structure of the gene Bmacj6, which encodes a class IV POU domain transcription factor, is disrupted in the spli mutant. We report the neuroanatomical abnormality in the morphology of the antennal lobe projection neurons (PNs) that process the sex pheromone. In addition to the mistargeting of dendrites and axons, we found axonal bifurcation within the PNs. These results indicate that the morphology of neurons in the pheromone processing pathway is modified by Bmacj6.
  • Zhang H, Kiuchi T, Wang L, Kawamoto M, Suzuki Y, Sugano S, Banno Y, Katsuma S, Shimada T
    Gene, 629 92-100, Sep, 2017  Peer-reviewed
    "Tanaka's mottled translucent" (otm) is a mutation of the silkworm Bombyx mori that exhibits translucent skin during larval stages. We performed positional cloning of the gene responsible for otm and mapped it to a 364-kb region on chromosome 5 that contains 22 hypothetical protein-coding genes. We performed RNA-seq analysis of the epidermis and fat body of otm larvae and determined that the gene BGIBMGA002619 may be responsible for the otm mutation. BGIBMGA002619 encodes the biosynthesis of lysosome-related organelles complex 1 (BLOC-1) subunit 5, whose ortholog is responsible for the Muted mutant in mouse. Accordingly, we named this gene Bm-muted. We discovered that the expression of Bm-muted in the epidermis and fat body of otm mutants was dramatically suppressed compared with the wild type. We determined the nucleotide sequences of the full-length cDNA and genomic region corresponding to Bm-muted and found that a 538-bp long DNA sequence similar to B. mori transposon Organdy was inserted into the 3' end of the first intron of Bm-muted in two otm strains. The Bm-muted cDNA of otm mutants lacked exon 2, and accordingly generated a premature stop codon in exon 3. In addition, short interfering RNA (siRNA)-mediated knockdown of this gene caused localized partial translucency of larval skin. These data indicate that the mutation in Bm-muted caused the oats-mutant phenotype. We propose that the insertion of Organdy caused a splicing disorder in Bm-muted in the otm mutant, resulting in a null mutation of Bm-muted. This mutation is likely to cause deficiencies in urate granule formation in epidermal cells that result in translucent larval skin.
  • Shoji K, Suzuki Y, Sugano S, Shimada T, Katsuma S
    RNA (New York, N.Y.), 23(1) 86-97, Jan, 2017  Peer-reviewed
    PIWI-interacting RNAs (piRNAs) play essential roles in the defense system against selfish elements in animal germline cells by cooperating with PIWI proteins. A subset of piRNAs is predicted to be generated via the "ping-pong" cascade, which is mainly controlled by two different PIWI proteins. Here we established a cell-based artificial piRNA production system using a silkworm ovarian cultured cell line that is believed to possess a complete piRNA pathway. In addition, we took advantage of a unique silkworm sex-determining one-to-one ping-pong piRNA pair, which enabled us to precisely monitor the behavior of individual artificial piRNAs. With this novel strategy, we successfully generated artificial piRNAs against endogenous protein-coding genes via the expected back-and-forth traveling mechanism. Furthermore, we detected "primary" piRNAs from the upstream region of the artificial "ping-pong" site in the endogenous gene. This artificial piRNA production system experimentally confirms the existence of the "ping-pong" cascade of piRNAs. Also, this system will enable us to identify the factors involved in both, or each, of the "ping" and "pong" cascades and the sequence features that are required for efficient piRNA production.

Misc.

 164
  • 伊藤克彦, 勝間進, 山本公子, 門野敬子, 三田和英, 嶋田透
    日本応用動物昆虫学会大会講演要旨, 53rd 107, Mar 12, 2009  
  • 藤井告, 大門高明, 阿部広明, 勝間進, 嶋田透
    日本応用動物昆虫学会大会講演要旨, 53rd, 2009  
  • 瀬筒秀樹, 内野恵郎, 下村道彦, 南博, 宮下靖史, 佐藤親忠, 大門高明, 佐藤丈太郎, 嶋田透, 飯塚哲也, 小林功, 立松謙一郎, 米村真之, 三田和英, 田村俊樹
    日本蚕糸学会大会・蚕糸・昆虫機能学術講演会講演要旨集, 79th 40, 2009  
  • 佐藤丈太郎, 大門高明, 光廣政男, 内野恵郎, 瀬筒秀樹, 小林功, 田村俊樹, 勝間進, 嶋田透
    日本蚕糸学会大会・蚕糸・昆虫機能学術講演会講演要旨集, 79th 40, 2009  
  • 伊藤克彦, 勝間進, 城所久良子, 山本公子, 三田和英, 嶋田透, 門野敬子
    日本蚕糸学会大会・蚕糸・昆虫機能学術講演会講演要旨集, 79th 20, 2009  
  • 嶋田 透
    日本応用動物昆虫学会誌, 52(3) 167-168, Aug 25, 2008  
  • 佐藤丈太郎, 大門高明, 光廣政男, 内野恵郎, 瀬筒秀樹, 小林功, 田村俊樹, 勝間進, 嶋田透
    日本蚕糸学会大会・蚕糸・昆虫機能学術講演会講演要旨集, 78th 53, Mar 20, 2008  
  • 一ツ山 知行, 勝間 進, 大門 高明, 嶋田 透, 今西 重雄, 川崎 秀樹, 岩永 将司
    日本応用動物昆虫学会大会講演要旨, (52) 100-100, Mar 12, 2008  
  • 伊藤 克彦, 山本 公子, 門野 敬子, 三田 和英, 勝間 進, 嶋田 透
    日本応用動物昆虫学会大会講演要旨, (52) 109-109, Mar 12, 2008  
  • 藤井 告, 阿部 広明, 大沼 昭夫, 勝間 進, 三田 和英, 嶋田 透
    日本応用動物昆虫学会大会講演要旨, (52) 110-110, Mar 12, 2008  
  • 河岡 慎平, 南 皓輔, 勝間 進, 三田 和英, 嶋田 透
    日本応用動物昆虫学会大会講演要旨, (52) 110-110, Mar 12, 2008  
  • 阿部広明, 藤井告, 嶋田透, 三田和英
    日本蚕糸学会大会・蚕糸・昆虫機能学術講演会講演要旨集, 78th, 2008  
  • 佐藤丈太郎, 大門高明, 藤井告, 三田和英, 田村俊樹, 勝間進, 嶋田透
    日本蚕糸学会大会・蚕糸・昆虫機能学術講演会講演要旨集, 78th, 2008  
  • 藤井告, 大門高明, 勝間進, 内野恵郎, 瀬筒秀樹, 田村俊樹, 三田和英, 阿部広明, 嶋田透
    生化学, 2P-0581, 2008  
  • 門野敬子, 伊藤克彦, 城所久良子, KALYEBI Andrew, 山本公子, 野畑順子, 嶋田透, 勝間進, 田村俊樹, 三田和英
    日本ウイルス学会学術集会プログラム・抄録集, 55th 118, Oct 1, 2007  
  • K. Mita, M. Kasahara, S. Sasaki, Y. Nagayasu, T. Yamada, H. Kanamori, N. Namiki, M. Kitagawa, H. Yamashita, Y. Yasukochi, K. Kadono-Okuda, K. Yamamoto, M. Ajimura, G. Rvikumar, M. Shimomura, Y. Nagamura, T. Shin-I, H. Abe, T. Shimada, S. Morishita, T. Sasaki
    JOURNAL OF INSECT SCIENCE, 7, May, 2007  
  • 河岡 慎平, 大門 高明, 大室 奈緒子, 磯野 涼子, 三田 和英, 勝間 進, 嶋田 透
    日本応用動物昆虫学会大会講演要旨, (51) 31-31, Mar 1, 2007  
  • 藤井 告, 阿部 広明, 勝間 進, 三田 和英, 嶋田 透
    日本応用動物昆虫学会大会講演要旨, (51) 132-132, Mar 1, 2007  
  • 伊藤 克彦, 城所 久良子, Kalyebi Andrew, 山本 公子, 野畑 順子, 笹沼 俊一, 笹沼 基恵, 三田 和英, 勝間 進, 嶋田 透, 門野 敬子
    日本応用動物昆虫学会大会講演要旨, (51) 167-167, Mar 1, 2007  
  • 鈴木雅京, 今西重雄, 嶋田透, 松本正吾
    生化学, 2007  
  • 大門高明, 光廣政男, 内野恵郎, 瀬筒秀樹, 小林功, 神田俊男, 田村俊樹, 嶋田透
    日本蚕糸学会大会・蚕糸・昆虫機能学術講演会講演要旨集, 77th 37, 2007  
  • 伊藤克彦, 城所久良子, KALYEBI Andrew, 山本公子, 野畑順子, 笹沼俊一, 笹沼基恵, 小林功, 内野恵郎, 瀬筒秀樹, 神田俊男, 田村俊樹, 江口良橘, 原和二郎, 三田和英, 勝間進, 嶋田透, 門野敬子
    日本蚕糸学会大会・蚕糸・昆虫機能学術講演会講演要旨集, 77th 72, 2007  
  • Isao Kobayashi, Guo-Xing Quan, Katsura Kojima, Keiro Uchino, Toshio Kanda, Hideki Sezutsu, Toru Shimada, Toshiki Tamura
    Insect Science, 14 85-92, 2007  
  • 木口 憲爾, 小林 正彦, 茅野 春雄, 井上 元, 嶋田 透, 藤井 博, 伴野 豊, 竹田 敏, 小瀬川 英一, 清水 治, 鈴木 幸一, 小林 淳, 蜷木 理
    蚕糸・昆虫バイオテック, 75(2) 123-127, Aug 1, 2006  
  • 嶋田 透
    日本応用動物昆虫学会大会講演要旨, (50) 182-182, Mar 1, 2006  
  • Toru Shimada, Takaaki Daimon, Shunsuke Funaguma, Susumu Katsuma, Hiroaki Abe, Kazuei Mita
    ZOOLOGICAL SCIENCE, 22(12) 1377-1377, Dec, 2005  
  • 野畑順子, 山本公子, 門野敬子, 安河内佑二, 南博, 下村道彦, 嶋田透, 小副川和豊, DEJONG Pieter, 三田和英
    日本分子生物学会年会講演要旨集, 28th 154, Nov 25, 2005  
  • 嶋田 透, 小池 淑子, 照屋 伝, 三田 和英
    日本応用動物昆虫学会大会講演要旨, (49) 230-230, Mar 1, 2005  
  • 野畑順子, 山本公子, 門野敬子, 安河内佑二, 嶋田透, 小副川和豊, DEJONG P, 三田和英
    日本分子生物学会年会プログラム・講演要旨集, 27th 512, Nov 25, 2004  
  • 神村 学, 菊池 鏡子, 野田 博明, 三田 和英, 加藤 康仁, 嶋田 透
    日本応用動物昆虫学会大会講演要旨, (48) 184-184, Mar 1, 2004  
  • 大手 学, 三田 和英, 川崎 秀樹, 嶋田 透, 小林 正彦
    日本応用動物昆虫学会大会講演要旨, (48) 185-185, Mar 1, 2004  
  • 嶋田 透, 鈴木 雅京, 高橋 道佳, 大室 奈緒子, 三田 和英
    日本応用動物昆虫学会大会講演要旨, (48) 118-118, Mar 1, 2004  
  • 小林功, 全国興, 嶋田透, 小島桂, 内野恵郎, 神田俊男, 田村俊樹
    農業生物資源研究所主要な研究成果, 2003, 2004  
  • 三田 和英, 嶋田 透
    日本応用動物昆虫学会大会講演要旨, (47) 162-162, Mar 1, 2003  
  • 小林功, QUAN G-X, 嶋田透, 小島桂, 内野恵郎, 神田俊男, 田村俊樹
    日本分子生物学会年会プログラム・講演要旨集, 26th, 2003  
  • Ote Manabu, Mita Kazuei, Kawasaki Hideki, Seki Motoaki, Kobayashi Masahiko, Shimada Toru
    Abstracts of the Annual Meeting, The Japanese Society of Sericultural Science, 2003 106-106, 2003  
  • Noji Takanori, Oote Manabu, Takeda Masahisa, Mita Kazuei, Shimada Toru, kawasaki Hideki
    Abstracts of the Annual Meeting, The Japanese Society of Sericultural Science, 2003 63-63, 2003  
  • Suzuki Masataka, Funakuma Shunsuke, Kanda Toshio, Tamura Toshiki, Matsumoto Shogo, Shimada Toru
    Abstracts of the Annual Meeting, The Japanese Society of Sericultural Science, 2003 84-84, 2003  
    ショウジョウバエの性決定遺伝子&lt;I&gt;doublesex&lt;/I&gt;のカイコホモログ&lt;I&gt;Bmdsx&lt;/I&gt;には雄型と雌型が存在する。&lt;I&gt;piggyBac&lt;/I&gt;遺伝子導入ベクターを用いて雄型の&lt;I&gt;Bmdsx&lt;/I&gt;を雌カイコにおいて強制発現させると、これらの雌蛾の外部生殖器及び内部生殖器において雄に特徴的な器官(把握器、鈎器、陰茎、付属腺、貯精嚢、射精管)の部分的な形成がみられる(第25回分子生物学会年会発表)。その後の解析により、これらのトランスジェニック雌では雌特異的に合成されるビテロジェニンの発現量が形態的変異の程度に応じて減少しているばかりでなく、雄の触角で高い発現を示すpheromone binding proteinの発現量が増加していることがわかった。以上の結果は、雄型&lt;I&gt;Bmdsx&lt;/I&gt;がカイコの雄分化に関与することを強く示唆している。
  • Funaguma Shunsuke, Suzuki Masataka, Kanda Toshio, Tamura Toshiki, Shimada Toru
    Abstracts of the Annual Meeting, The Japanese Society of Sericultural Science, 2003 83-83, 2003  
    我々は、先の学会(第72回全国大会)において発表した通り、雌型&lt;I&gt;Bmdsx&lt;/I&gt;がカイコにおいて性分化を引き起こす遺伝子の一つであるという知見を得ている。また、雄型Bmdsxを強制発現するトランスジェニックカイコを作出したところ、トランスジェニック雌蛾の生殖器の一部が雄様の形態を示したことから、雄型Bmdsxも雌型Bmdsxと同様にカイコにおいて性分化を引き起こす機能を有することが明らかとなった。(鈴木ら、本大会)。但し、昨年度発表した雌型&lt;I&gt;Bmdsx&lt;/I&gt;トランスジェニックカイコでは、生殖器の形態に異常は見られていない。上記の雌型&lt;I&gt;Bmdsx&lt;/I&gt;トランスジェニックカイコと生殖器の形態に異常の見られた雄型&lt;I&gt;Bmdsx&lt;/I&gt;トランスジェニックカイコとでは、トランスジーンを発現させるために用いたプロモーターが異なること(前者がie1プロモーター、後者がキイロショウジョウバエhsp70プロモーター)がその原因の一つであると考え、現在、雌型Bmdsxをキイロショウジョウバエhsp70プロモーターによって強制発現させるトランスジェニックカイコを作出し、表現型を解析しているところである。本大会ではその結果を報告する。
  • SEKI Motoaki, TAKAHASHI Michiyoshi, OTE Manabu, SUZUKI Masataka G, MITA Kazuei, SHIMADA Toru
    Abstracts of the Annual Meeting, The Japanese Society of Sericultural Science, 2003 86-86, 2003  
    カイコの性はW染色体上に仮想的に座乗する雌決定遺伝子Femによって決定すると考えられている。また、性決定機構の下流にある遺伝子Bmdsxは産卵後約90時間目でそのmRNAの性特異的なスプライシングを確立するので、それ以前にFemおよびその下流の性決定遺伝子が機能していると考えられる。そこで性決定に関与する遺伝子群を同定するために、カイコESTデータベースに記載されている約6000個の遺伝子を搭載したcDNAマイクロアレイを用いて性特異的なRNAを経時的に探索した。限性黒卵系統の受精卵、産卵後36から96時間目のものを用いてスクリーニング行ったところ、約400種類の遺伝子について2倍以上の雌雄差を検出した。相同性検索の結果、その中にはRNA結合タンパク質をコードする5種類の遺伝子とDNA結合タンパク質をコードする2種類の遺伝子が含まれていた。これらは性特異的な遺伝子発現調節へ関与している可能性が示唆され、現在より詳細な発現解析を行っている。また、36時間目以前の時点における受精卵を使った雌雄の比較も進行中であり、その結果も合わせて報告したい。
  • K Mita, M Morimyo, K Okano, Y Koike, J Nohata, MG Suzuki, T Shimada, MR Goldsmith
    MOLECULAR BIOLOGY OF THE CELL, 13 240A-240A, Nov, 2002  
  • 嶋田 透, 三田 和英
    日本応用動物昆虫学会大会講演要旨, (46) 177-177, Mar 10, 2002  
  • Daimon Takaaki, Hamada Kotaro, Suzuki Masataka, Kobayashi Masahiko, Shimada Toru
    Abstracts of the Annual Meeting, The Japanese Society of Sericultural Science, 72 129-129, 2002  
    BmChi-hは、カイコのESTから発見された遺伝子で、キチナーゼ様のタンパク質をコードしている。BmChi-hがコードするタンパク質は、セラチア菌などの細菌と高い相同性があるが、鱗翅目以外の真核生物には相同な配列が知られていない。これらはBmChi-hが細菌から鱗翅目昆虫に水平移動した可能性を示している。キチナーゼは通常昆虫においては脱皮に必要な酵素であり、脱皮期特異的かつ組織特異的な発現が知られている。このような特異的発現を示さないキチナーゼは、昆虫にとっておそらく致命的である。私たちは、BmChi-hは細菌型のキチナーゼをコードしているにもかかわらず、カイコにおいては他の昆虫のキチナーゼと同様に、脱皮期に特異的に発現するのではないか、との仮説を立て、BmChi-hmRNAの発現の組織特異性ならびに経時変化を調査した。すなわち、4齢起蚕から蛹化まで24時間ごとに脂肪体&amp;middot;中腸&amp;middot;真皮の各組織から全RNAを調製し、BmChi-hcDNAをプローブとしてノーザンブロッティングでBmChi-hmRNAの発現を解析した。その結果、脂肪体では全発育段階を通じてmRNAがほとんど検出されなかったのに対し、中腸と真皮においては、4眠期および吐糸期に約2.4kbのmRNAが検出され、mRNA量が極大に達する日時は、中腸と真皮でほぼ一致していた。mRNAの増減はかなり急激であり、たとえば吐糸期の真皮においては、吐糸開始後2日目にはわずかしかないmRNAが3日目に突然多量に現れ極大となったのち、4日目には2日目と同じくらいの少量まで激減した。おそらくBmChi-hの転写および分解は、血中エクジステロイド濃度の増減に呼応していると考えられる。以上より、BmChi-hは細菌から水平移動してきた遺伝子である可能性があるにもかかわらず、カイコでは脱皮期に限定して、しかもキチンを分泌している組織に限って発現すること、すなわち合理的な調節を受けていることが明らかになった。
  • Koike Yoshiko, Shimada Toru, Suzuki Masataka, Mita Kazuei
    Abstracts of the Annual Meeting, The Japanese Society of Sericultural Science, 72 111-111, 2002  
    私たちは、カイコのZ染色体のゲノム解析を進めている。Z染色体の40.0cMの位置に座位することが知られているBmkettin遺伝子の周辺約350kbにわたるBACのコンティグを作成し、その全塩基配列をショットガン法によって決定した。その結果、Bmkettinの周辺に筋タンパク質と推定されるタンパク質をコードする遺伝子が、Bmkettin以外に3個存在することに気づいた。すなわち、ショウジョウバエの2種類のtitin様遺伝子CG18857とCG18242のそれぞれに相同な2遺伝子、およびprojectin様遺伝子CG14964に相同性の高い1遺伝子が見つかった。これらをそれぞれBmtitin1、Bmtitin2、Bmprojectinと名付けた。各遺伝子について、塩基配列からORFを予測し、エクソンとイントロンを決定した。翻訳産物のアミノ酸配列を予想したところ、KettinとBmKettinの全体的な相同性は69.6%であり、CG18857とBmTitin1では29.25%、CG18242とBmTitin2では40.2%、CG14964とBmProjectinでは32.4%だった。これらに対応するショウジョウバエの遺伝子は第3染色体に隣接してしていることが知られており、少なくともこの染色体領域に関しては、カイコとショウジョウバエの間にシンテニーが見られる。Kettinをはじめとするこれらのタンパク質は、ショウジョウバエや哺乳類においては筋原線維のアクトミオシン構造を保持する機能を持っている。カイコのBmkettinおよびT15.180aの少なくとも二つの伴性遺伝子座では遺伝子量補正がなく、雄では雌の2倍量の転写産物が生じることが知られている。おそらく上述の3遺伝子についても、雄が雌の2倍量の発現を示すと予想される。そうであれば、雄の筋肉は雌の筋肉と異なる構造をとる可能性があり、そのことは成虫の行動に見られる雌雄差を説明できるかもしれない。
  • Seki Motoaki, Ote Manabu, Mita Kazuei, Ohbayashi Fumi, Suzuki Masataka, Shimada Toru
    Abstracts of the Annual Meeting, The Japanese Society of Sericultural Science, 72 57-57, 2002  
    カイコの性決定に深く関与すると考えられているBmdsx遺伝子は、即時浸酸後約60時間の胚子において、初めて性特異的なmRNAを発現する。また、Bmdsx遺伝子の性特異的なスプライシングはW染色体の存否に依存している(大林ら、未発表)。したがって、W染色体によるBmdsx遺伝子の調節は、受精から80時間の間に開始しているはずである。本研究では初期胚において性特異的に現れるRNAを網羅的に探索することによって、Bmdsxの調節機構の一端を解明しようと考えた。限性黒卵系統の休眠予定卵の産下後36時間の黒卵(雌)および白卵(雄)から、それぞれからpoly(A)+RNAを抽出し、逆転写およびCy3/Cy5による蛍光標識を施した。標識されたmRNAを、カイコの6000個のcDNAを搭載したマイクロアレイ(大手ら、昨年の蚕糸学会大会)とハイブリダイゼーションさせた。蛍光強度からmRNA量に雌雄差があると判断された2種類の遺伝子についてノーザン解析を行ったところ、そのうちの1遺伝子で雄が雌の約10倍のmRNAを発現していた。このcDNAの塩基配列は、ショウジョウバエでシャペロンの一種をコードする遺伝子l(2)eflと相同性を示した。Bmdsxの性特異的mRNAの発現には、雄特異的なスプライシング抑制因子が必要である(Suzuki et al., 2001)ので、このl(2)efl様遺伝子の産物は、雄型Bmdsx mRNAの形成に何らかの形で関与している可能性がある。
  • Sotoshiro Hisaya, Obayashi Fumi, Suzuki Masataka, Shimada Toru
    Abstracts of the Annual Meeting, The Japanese Society of Sericultural Science, 72 35-35, 2002  
    Bmdsxは、ショウジョウバエのdoublesexに相同なカイコの性決定遺伝子である。既に発表した通り、Bmdsxはカイコの幼虫、蛹、成虫のほとんどすべての組織で性特異的なmRNAを発現している。Bmdsxの性特異的発現は胚子発育まで遡ることができ、胚子のBmdsx mRNAに雌雄差が見いだされるのは、産下後90時間以降である。今回、我々はカイコ胚子におけるBmdsxの発現を組織学的に解析し、胚子発育と性分化の関係について考察した。蚕品種は東京大学で継代されている限性黒卵を用いた。観察には、産下後12時間から168時間までの卵を用いた。産下後37時間以降は、卵色により雌雄別々にサンプリングした。卵殻を除去した産卵を固定&amp;middot;脱水し、パラフィン切片を作成した。in situハイブリダイゼーション法によりBmdsx mRNAの発現部位を観察したところ、胚子および漿膜に比較的強いシグナルが認められた。胚子では、部位による発現量の大きな違いは認められず、胚子全体からシグナルが検出された。また、胚子におけるBmdsx mRNAの発現パターンには、明確な雌雄差が認められなかった。さらに、雌型mRNAに特異的なプローブを用いて産下後96時間の雄胚子に反応させたところ、陽性シグナルは観察されなかった。このことから、胚子自身におけるBmdsxの性特異的スプライシングは、産下後96時間にすでに実現していると推測される。一方、産下後96時間までは胚子の発育ステージの進行に伴って、Bmdsx mRNAのシグナルが強くなる傾向が認められた。免疫組織化学により胚子におけるBmDSXタンパク質を検出したところ、産下後96時間を経過して初めて胚子におけるBmDSXタンパク質のシグナルが認められた。このことから、カイコ胚子における性分化は、産下後96時間以降に生じることが予想された。
  • Funaguma Shunsuke, Suzuki Masataka, Kanda Toshio, Tamura Toshiki, Shimada Toru
    Abstracts of the Annual Meeting, The Japanese Society of Sericultural Science, 72 34-34, 2002  
    Bmdsx遺伝子の機能を明らかにするために、私たちは雌型Bmdsxを強制発現するトランスジェニックカイコ(以後Bmdsxトランスジェニックと呼ぶ)を作出した。このトランスジェニック系統では、確かにトランスジーンが発現していること、および雄に本来ないはずのビテロジェニンmRNAが発現することが判明している(鈴木ら、本大会)。そこで、カイコの脂肪体が合成するもう一つの雌特異的タンパク質SP1の遺伝子についても解析したところ、Bmdsxトランスジェニック雄の脂肪体では確かにSP1 mRNAが対照の正常雄よりも多く発現していた。続いて、BmDSXタンパク質がSP1遺伝子のプロモーター領域に結合するか否かをゲルシフトアッセイにより解析したところ、転写開始部位の上流810bpまでのDNA断片にBmDSXは結合しなかった。従って、Bmdsxは何らかの因子を介して間接的にSP1遺伝子の雌特異的な転写を誘導している可能性がある。さらに、Bmdsxの強制発現が生殖に与える影響を調査した。Bmdsxトランスジェニック雄と正常雌の交尾成立までの時間を計測した結果、正常個体同士の交尾に比べて明らかな遅延が観察された。つまり、雌型Bmdsxは雄の交尾行動を阻害するらしい。また、Bmdsxトランスジェニック雌に正常雄を交配して得られた産下卵の着色卵歩合および孵化歩合は、正常個体同士の交配によって得られた産下卵の着色卵歩合、孵化歩合に比べて低下し、Bmdsxトランスジェニック雌個体の産下する卵に何らかの異常がある可能性が示された。以上より、Bmdsxはビテロジェニン遺伝子の雌特異的発現のみならず、SP1遺伝子の雌特異的な発現、ならびに成虫の妊性にも関与していることが明らかとなった。これらの事実は、Bmdsxがカイコの性決定遺伝子であることを強く支持している。
  • OKANO Kazuhiro, KOIKE Yoshiko, SHIMADA Toru, MAEDA Susumu, MITA Kazuei
    21 262-262, Dec 1, 1998  
  • OHBAYASHI F, ABE H, OSHIKI T, MITA K, OKANO K, SUZUKI M, SHIMADA T
    日本分子生物学会年会プログラム・講演要旨集, 21 266-266, Dec 1, 1998  

Major Books and Other Publications

 14

Major Teaching Experience

 33

Major Research Projects

 45

Industrial Property Rights

 1