研究主題「カルシウム振動」の構想

　細胞は外部の刺激に応答して様々な生理作用を示す。外界の情報を伝える物質が細胞膜の受容体に結合すると、細胞内で新たに別の情報伝達物質が作られ、これが細胞の代謝を調節したり、構造を変化させたりすることで生理作用が引き起こされる。この細胞内情報伝達物質をセカンドメッセンジャーと呼ぶ。
　二価の金属イオンであるカルシウムイオン(Ca₂₊)は、これらとは生成機構が異なるものの、濃度変化により細胞機能を調節する働きをもつことから、セカンドメッセンジャーの一種と見なされている。Ca₂₊の特徴は、普遍的に全ての細胞で働き、作用が多様なことである。
　Ca₂₊は通常は細胞質に極微量（千万分の1モル濃度）しか存在せず、外部からの刺激に呼応してその都度細胞外から細胞内に導入される。Ca₂₊は遺伝子の転写、細胞骨格蛋白質の重合・脱重合、あるいは細胞接着の他、免疫、内分泌、神経伝達など様々なレベルの生命現象に関与しているが、Ca₂₊が細胞の多様な生理機能の発現を制御する仕組みについてはこれまで解明が進んでいなかった。
　近年、Ca₂₊の細胞内分布を蛍光色素によって可視化できるようになり、Ca₂₊は細胞外から流入するだけでなく、細胞内滑面小胞体に貯蔵されていて、そこからも細胞質に放出されることが明らかとなった。その結果、小胞体からのCa₂₊放出の制御が細胞の生理作用の制御に重要な働きをすると考えられるようになり、Ca₂₊放出の制御を担うのはイノシトール3リン酸（IP₃）受容体であろうと想定されたが、この分子の実体が不明であったため研究が十分に進まなかった。
　御子柴教授らは小脳失調動物で欠落している分子がIP₃受容体であることを突き止め、この研究にブレイクスルーをもたらした。さらに、世界中がしのぎを削っていたIP₃受容体のアミノ酸配列決定（当時世界で二番目に大きな分子であった。）が、御子柴教授のグループによりなされ、はじめて分子レベルでの研究が可能となった。これまでに、滑面小胞体からのCa₂₊放出が、受精、細胞分裂、背腹軸決定、高次脳機能などの多様な生理作用に関わることが明らかとなってきている。
　一方、研究の進展に伴い、新たな疑問点も浮上している。最大の疑問の一つは、IP₃受容体の制御のもとで小胞体からCa₂₊が放出されると細胞内Ca₂₊濃度に振動が現れるが、このCa₂₊振動がどのような機構で生じるのかということである。特に最近、細胞に外界から生物が寄生すると、そのhost-parasite（宿主−寄生体）相関によってCa₂₊振動が大きく変化し、疾病にも関わることが明らかとなってきたため、Ca₂₊振動機構の研究は重要性を増している。対応研究者のAperia教授らは、細菌毒素がCa₂₊振動を起こすことを発見しており、両チームの共同研究により、この現象の解明が加速すると期待される。

本共同研究では

　両国間の研究交流は各々が異なる専門領域を有しているために相補的な研究体制となる。
　Aperia教授は主として腎臓の専門家であり細胞→組織→個体の解析を得意として正常状態と病態との比較解析に優れている。一方御子柴教授は分子（遺伝子、蛋白質）レベルからの解析に優れており、かつ細胞レベルでの解析もでき、遺伝子特異的欠損マウス作製の技術も有している。

　以上の研究により、細胞内の小胞体という膜系からのCa₂₊放出が細胞内でCa₂₊振動を引き起こすという、従来ほとんど注目されていなかった現象の根源的なメカニズムの解明を進める。
　また、Ca₂₊振動が生理機能の発現、さらには疾病を引き起こす病態発現メカニズムにどのように関わっているかを分子−細胞−組織−個体のレベルで解明していくとともに、細胞機能をコントロールする医薬品の開発にもつなげていく。このCa₂₊振動の産生機構の解明はバイオリズム（脳内視交叉上核にある生体時計による日周リズムなど）の解明への大きな切り口にもなると考えられる。