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Katsu Yoshinao

Faculty of Science Biological Sciences Reproductive and Developmental BiologyProfessor

Researcher basic information

■ Degree
  • 博士(理学), 総合研究大学院大学(総研大)
■ URL
researchmap URLホームページURL■ Various IDs
Researcher number
  • 00332180
J-Global ID■ Research Keywords and Fields
Research Keyword
  • 分子進化
  • 種特異性
  • 性ホルモン受容体
  • 分化
  • 細胞分裂
  • 性ホルモン
Research Field
  • Life Science, Developmental biology
  • Life Science, Morphology and anatomical structure, 比較内分泌学
■ Educational Organization

Career

■ Career
Educational Background
  • 1982, Yamaguchi University, Faculty of Science, 生物学科, Japan
  • The Graduate University for Advanced Studies, 生命科学研究科, 分子生物機構論専攻, Japan

Research activity information

■ Papers
■ Other Activities and Achievements
■ Syllabus
  • 生命科学研究, 2024年, 修士課程, 生命科学院
  • 生命システム科学概論, 2024年, 修士課程, 生命科学院
  • 生命科学実習, 2024年, 修士課程, 生命科学院
  • 生殖発生機構学特論, 2024年, 修士課程, 生命科学院
  • 生命科学論文講読Ⅰ, 2024年, 修士課程, 生命科学院
  • 細胞生物学概論, 2024年, 学士課程, 理学部
  • 生命科学論文講読Ⅱ, 2024年, 修士課程, 生命科学院
  • 科学・技術の世界(1単位), 2024年, 学士課程, 全学教育
  • 生命科学特別研究, 2024年, 博士後期課程, 生命科学院
  • 生物学Ⅱ, 2024年, 学士課程, 全学教育
  • 生命科学文献講読, 2024年, 博士後期課程, 生命科学院
  • 生殖発生生物学Ⅰ, 2024年, 学士課程, 理学部
  • 機能生物学Ⅱ, 2024年, 学士課程, 理学部
  • 細胞生物学Ⅱ, 2024年, 学士課程, 理学部
  • 人間と文化, 2024年, 学士課程, 全学教育
  • 細胞生物学Ⅲ, 2024年, 学士課程, 理学部
  • 基礎形態学実習, 2024年, 学士課程, 理学部
  • 基礎形態学実習, 2024年, 学士課程, 理学部
■ Affiliated academic society
  • 日本生殖内分泌学会
  • JAPAN SOCIETY FOR COMPARATIVE ENDOCRINOLOGY
  • 日本動物学会
■ Research Themes
  • Analysis of adrenal steroid receptors in lobe-finned fish
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    01 Apr. 2023 - 31 Mar. 2026
    勝 義直
    本研究は、「肉鰭類の副腎ステロイド受容体の解析」を目的として実施されています。ステロイドホルモン受容体は、核内受容体遺伝子スーパーファミリーに属しているホルモン依存的な転写制御因子です。そして、2つのグループである「性ステロイドホルモン受容体」と「副腎ステロイドホルモン受容体」に大別することができます。このうち「副腎ステロイドホルモン受容体」は、ヒトでは代謝・電解質制御・免疫など広範囲の生理作用に関与していることが分かっています。それでは、ヒトが持つステロイドホルモン受容体は生物進化においてどの生物の段階から出現したのでしょうか。また、ヒトで認められる受容体の生理的機能はどの生物でも同じなのでしょうか。このようなステロイドホルモン受容体それ自身と受容体が有する生理機能の成立に関わる根本的な問いかけの答えは今もって得られていません。以上のことを踏まえて、脊椎動物の進化の指標となる生物からのステロイドホルモン受容体遺伝子の単離と受容体タンパク質の機能解析を行います。特に肉鰭類であるハイギョやシーラカンスに着目しステロイドホルモン受容体の解析を進めます。


    一般的に副腎ステロイドホルモン受容体は糖質コルチコイド受容体と鉱質コルチコイド受容体の2種類が知られています。本年度は、脊椎動物の進化の指標動物である肉鰭類のハイギョから私たちのグループが単離に成功した副腎ステロイドホルモン受容体である糖質コルチコイド受容体をもちいて、様々なステロイドに対する応答を調べました。その結果、ハイギョの糖質コルチコイド受容体は、別のタイプの副腎ステロイド受容体である鉱質コルチコイド受容体のリガンド(アルドステロン)に強く応答することが判明しました。この結果は、副腎ステロイド受容体の分子進化と適応に関するこれまで知られていない重要な知見を提供するものです。
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (C), Hokkaido University, 23K05839
  • Study of functional evolution of steroid hormone receptor protein
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
    01 Apr. 2019 - 31 Mar. 2022
    Katsu Yoshinao
    In this study, we succeeded in isolating glucocorticoid, mineralocorticoid, and progesterone receptor genes from the cartilaginous fish elephant shark. This result suggests that the adrenal steroid receptor and progesterone receptor possessed in higher vertebrates such as humans are already expressed from the evolutionary stage of cartilage fish. Next, these isolated receptors were used to investigate hormone responsiveness in detail. As a result, we found some differences between cartilaginous fish receptors and human receptors, and then we identified the causative site. By analyzing the function of steroid receptors in cartilaginous fish in this way, we were able to obtain some findings that lead to the functional evolution of the receptors.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (C), Hokkaido University, 19K06734
  • Study of functional evolution of adrenal steroid receptor in evolutionary process
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    2014 - 2016
    Katsu Yoshinao
    The adrenal steroid receptor binds to adrenal steroids such as glucocorticoids and mineralocorticoids secreted from the adrenal cortex and is involved in the mechanism of maintaining the homeostasis of animals and endocrine secretions. However, it is still unknown at which stage of biological evolution the mechanism of maintaining endocrine homeostasis by adrenal steroid receptors found in higher vertebrates such as humans. The purpose of this research project was to clarify the process of adrenal steroid receptor gene appearance and function acquisition in evolution process. As a result, ancient fishes, gar and sturgeon have the adrenal steroid receptor genes like humans, and the adrenal steroid receptors from ancient fishes have functionally equivalent to human receptors. These results can be expected to serve as important clues to elucidate the molecular evolution of the adrenal steroid receptor.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (C), Hokkaido University, Principal investigator, Competitive research funding, 26440159
  • Elucidation of a gene duplication and the gain of function of the estrogen receptor during the evolution
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    2011 - 2013
    KATSU Yoshinao
    The estrogen receptor interacts with estrogen which is female sex hormone, and participates in mechanism of the homeostatic maintenance of the vertebrates. However, it is yet unknown that the molecular evolution of estrogen receptor gene and protein. This research theme was carried out for the appearance of the estrogen receptor gene with the organic evolution and the elucidation of the process of the gain of function. As a result, it became clear that the elasmobranchii has the estrogen receptor genes that encode a functional receptor like higher vertebrates. Our functional analysis suggest that the function of estrogen receptor as a hormone-dependent transcription factor might be gain through the evolutionary process. The above-mentioned result will become the important clue in elucidating the molecular evolution of the estrogen receptor.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (C), Hokkaido University, Principal investigator, Competitive research funding, 23570067
  • Basic study on the effect of endocrine disruptors on reptiles reproduction using a model of American alligators, Alligator Mississippiensis
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    2009 - 2011
    OHTA Yasuhiko; KATSU Yoshinao; TAKEUCHI Takashi; IGUCHI Taisen
    In American alligator showing temperature-dependent sex determination(TSD), development of reproductive organs, ontogeny of expression of estrogen and progesteronereceptor and candidates involved in the TSD were identified during the thermo-sensitiveperiod. These results may contribute to the understanding of endocrine disrupters onreptiles.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (C), Tottori University, 21510068
  • 性ホルモン受容体の分子進化
    科学研究費補助金
    2008 - 2010
    性ホルモン受容体は、進化上いつから存在するのか、DNAとの結合能力やホルモンとの結合能力は、どの生物段階から備わったのかを調べる。
    Competitive research funding
  • 爬虫類の性決定・性分化の分子機構解析
    科学研究費助成事業
    2005 - 2006
    勝 義直; 井口 泰泉
    爬虫類である全てのワニ類と大部分のカメ類の性決定は、環境要因(外気の温度)によって決定する事が分かっている。しかし、この性染色体によらない温度依存的性決定の分子機構については、ほとんどわかっていない。本研究は、この爬虫類の性決定・性分化の分子機構を解析することを目的として行なわれた。本年度は、温度と密接に関連する遺伝子の候補として、熱ショックタンパク類の関連遺伝子のクローニングを行なった。これまでの研究からも予想されたが、鳥類のHSPとの相同性が高いと言う事が判明した。さらに、ワニは初期発生の一定の時期(ステージ19から24まで)の温度が重要で、この時期に性が決定する事が分かっている。オスになる温度、メスになる温度でそれぞれ処理した初期胚から生殖腺を摘出し、今回得られたHSP群の発現パターンを調べたところ、いずれのHSPもすでにステージ19から発現している事がわかった。さらに、その発現量は発生にしたがって増減することはなく、ほぼ一定のままであった。また、オスとメスでの差は観察できなかった。この結果は、温度依存性の性決定機構をもつワニでは、その性決定にはHSPは関与しないのではないかということを示唆している。しかし、メスへの分化に必要と考えられているエストロゲン受容体のか活性化機構にはHSPが関連することも知られているので、今後、さらに局在などを調べ性決定とHSPの関連を詳細に調べる必要があると考えている。さらに、オスへの分化に必要だと考えられる、抗ミュラー管ホルモン(AMH)遺伝子の全長のクローニングに成功した。また転写調節領域の単離も完了しており、今後どのように温度からの刺激がどのようにAMHの発現調節に繋がっていくのかを解析していく予定である。
    日本学術振興会, 特定領域研究, 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(共通施設), 17052032
  • ミジンコ(Daphnia Magna)遺伝子の網羅的解析
    科学研究費助成事業
    2003 - 2003
    勝 義直; 井口 泰泉; 渡邉 肇
    動物プランクトンであるミジンコは生態系の中でももっとも下位に位置し、生態系において非常に重要な位置を占めている。またミジンコは、その生活環の全てを水中で過ごすことから、環境の指標としても重要な生物であり、長年、環境や毒性の評価などにおいて、世界中の研究室で利用されてきている。特に近年、地球環境の重要性が認識されるにつれ、環境指標の生物としての重要性を増してきている。
    ところが、ミジンコの重要性が認識されてきているにもかかわらず、その遺伝子情報は驚くほど乏しい。例えばNCBIのデータベースでは、Daphniaで登録されている遺伝子はわずか271遺伝子でその大半がリボソーマルRNAとヘモグロビン遺伝子であり、実際にアノーテーションされている遺伝子は数種類に過ぎない。様々な生物種のゲノムやEST情報が読まれているなかで、環境の指標として今後重要性を増して行くであろうミジンコにおけるこの遺伝子情報は皆無に近いといえる。
    そこで本研究では、ミジンコについての基本的な遺伝情報を取得することを目的として、まずEST解析を行い、データの収集と解析を行った。この際の非常に大きな特色は、通常単為生殖をしているために作出が困難なオスのミジンコについての解析も行う点であった。我々は今まで報告のなかった100%のオスを作出する条件を見出しており、この条件により処理したミジンコからライブラリーを構築し、その遺伝子情報を解析することにより、通常発現している遺伝子の概要を把握すると同時に、生殖や性差に関連した遺伝子情報も取得した。
    日本学術振興会, 特定領域研究, 岡崎国立共同研究機構, 15011259
  • 魚類、両生類、哺乳類の不可逆化の臨界期探索
    科学研究費助成事業
    2002 - 2003
    井口 泰泉; 大迫 誠一郎; 勝 義直; 渡邉 肇
    工業化時代の始まりと共に環境に放出された化学物質は野生生物の健康に大きな脅威となっており、それは現在も続いている。今までの環境問題は、致死作用、ガン化あるいは奇形といった健康影響のみに焦点が当てられてきた.しかし、最近見出された多くの事例から、内分泌撹乱と言った今までにはなかった新たな観点からの研究が必要となってきている。
    特に環境中に放出されたダイオキシン,農薬,ポリカーボネートの原材料,界面活性剤をはじめとした化学物質がホルモンの受容体,特にエストロゲン受容体に結合することによって体内のエストロゲンと同じ作用を示し,野生動物種の性器異常,発生異常,個体数の減少,ヒトの乳癌、子宮内膜症、精巣癌の増加,精子数の減少を誘起している可能性が示唆された。欧米でこの問題に強く関心がもたれるようになったのは1990年代前半からで、日本では1997年になってからこの問題が広く取り上げられるようになった。以後、厚生省や環境庁を中心に、胎児を含めたヒトに対する内分泌撹乱物質の曝露状況調査が進められており、その結果、日本人の体内にも多くの内分泌撹乱物質が蓄積していることが判明してきた。そして環境中に放出された化学物質の多くが、ホルモン様あるいは抗ホルモン様に作用するという実験的な証拠、および野外での観察結果が蓄積されつつある。動物の生殖系の発達は内分泌撹乱物質の曝露によって大きな影響を受ける.野生動物の研究から、内分泌撹乱物質の曝露により、雌雄ともに生殖腺および生殖腺付属器官の発生、機能分化およびホルモンの代謝に影響が出ている。多くの野生動物種の生殖系で同様の異常が見られることから、ヒトに対する影響も懸念されている。
    本研究では、モデル動物としてマウスへの影響に関する研究だけでなく、内分泌撹乱物質が水系に入ることから、魚類・両生類の発生・生殖に対しても着目し解析を行った。これにより、内分泌撹乱物質を簡便に検出する系を確立し、発生・生殖に対する作用機構の解明を試みた。
    日本学術振興会, 特定領域研究, 岡崎国立共同研究機構, 14042266
  • Developmental Effect of Endocrine Disruptors on Fish and Mice
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    1999 - 2000
    IGUCHI Taisen; KATSU Yoshinao
    Bisphenol-A (BPA), an estrogenic chemical, was given to pregnant mice and Japanese monkey and studied transplacental transfer. BPA was foun in fetal brain, liver and other organs in 30 min in mice and 1 h in monkey suggesting that BPA can be easily cross the placenta. BPA and a synthetic estrogen, diethylstilbestrol (DES), were given to pregnant mice and studied fertility and various abnormalities in female offspring. DES induced sterility, polyovular follicles in ovary and persistent stratification of vaginal epithelium, but not BPA.Hoxa-9 and a-10 genes in Mullerian duct were downregulated by DES in the fetal period suggesting the close correlation to uterine changes in DES-exposed mice. In order to study low dose issue of BPA, 2 and 20μg/kg body weight of BPA and 0.02-2μg/kg of DES were given to day 10 to 17 of pregnancy. In 20μg BPA-and all DES-exposed female offspring showed significantly early vaginal opening and lower body weight as compared to controls. This results suggest that there is a low dose effect of BPA, however, the mechanism underlie is still unclear. Neonatal DES treatment induced hypospadias in female mice, fusion of urethra and vaginal lumen at lower position of vagina, where apoptosis was observed. The critical period in induction of hypospadias was 7 days after birth. Neonatally BPA (150μg) treated female mice showed persistent estrus, and ovary-independent vaginal changes.
    In order to study estrogenic agents on development of fish, Fundulus heteroclitus embryos were exposed to estradiol. Various malformations, including sex ratio change were induced by estradiol. Estrogen receptor α and β were cloned and ER expression during development were analysed. FTZ-F1 gene was also cloned from Fundulus. In zebrafish, gonad develops to ovary by ca 20 days after hatching then a half of fish develop testis from the ovary. During testis formation, apoptosis of oocytes occurred in the ovary.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (C), 11839022