【研究領域課題番号】18H03940 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

植物 / 硝酸応答 / 遺伝子発現 / シグナル伝達 / 窒素栄養 / 硝酸シグナル / 転写因子 / 窒素応答 / 遺伝子発現制御 / 窒素 / 栄養応答 / 栄養シグナル / 転写カスケード / 窒素代謝 / NLP転写因子

【研究成果の概要】

硝酸応答を担うNLP転写活性化因子が直接、発現を誘導する遺伝子として新たにホメオドメン-ロイシンジッパー型（HB）転写因子遺伝子を同定した。このHB転写因子の機能欠損変異株は斑入りの表現型を示し、また、この機能欠損変異株の葉肉細胞の多くで葉緑体の発達の異常が起こっていることを明らかにした。さらに、HB転写因子の欠損変異体のトランスクリプトーム解析により、HB転写因子は葉緑体の発達や機能維持に関わる多くの遺伝子の発現制御に関わっていることを明らかにした。HB転写因子の機能欠損変異株で最も発現が低下している遺伝子の一つがVAR2遺伝子であったが、var2変異体は斑入りの表現型を示すことが知られていることから、HB転写因子がVAR2遺伝子を直接制御している可能性をクロマチン免疫沈降法などにより検討し、硝酸イオン-NLP-HB-VAR2という制御経路が存在することを明らかにした。VAR2遺伝子産物は葉緑体に局在するFtsHプロテアーゼのFtsH2サブユニットであり、FtsHプロテアーゼは、過剰な光エネルギーにより損傷を受けた光化学系IIのタンパク質などのチラコイド膜結合型の光合成関連タンパク質の除去を担い、光化学系II修復サイクルの中心因子として働いている。そこで、強光条件及び強光かつ低窒素条件で、HB転写因子の欠損変異体や過剰発現株の表現型解析を行い、硝酸シグナルがNLPとHB転写因子を介してVAR2の発現を促進することで強光環境でより多くの光エネルギーを利用することを可能としていることを明らかにした。一方で、NLP転写活性化因子により直接、発現が誘導されるNIGT1転写抑制因子の直接の標的遺伝子としてDof型転写因子遺伝子を同定した。このDof型転写因子の欠損株の表現型解析を行い、このDof型転写因子も窒素欠乏応答に関わっていることを明らかにした。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2018-04-01 - 2022-03-31

【配分額】43,680千円 (直接経費: 33,600千円、間接経費: 10,080千円)

【研究分野】植物分子・生理科学

【研究領域課題番号】17K07448 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

X線結晶構造解析 / 転写制御 / 分子認識 / GRASファミリー / 結晶構造解析 / IDDファミリー / 転写因子 / タンパク質間相互作用 / パターン形成 / 蛋白質 / 生体分子 / シグナル伝達 / 植物 / 発現制御

【研究成果の概要】

植物の根の形態形成に関与するGRASファミリーと転写因子IDDファミリーの相互作用に着目して、構造生物学的・生化学的手法を用いてより詳細な転写制御の分子機構の解析を行った。GRASファミリーのSCL3とIDDファミリー複合体のX線結晶構造解析を行った結果、既存のGRAS-IDD相互作用とは異なる新規の相互作用であることが明らかとなった。また、生化学的な解析から転写因子IDDファミリーとGRASタンパク質の組み合わせによって多数のタンパク質から構成される複合体が形成され、複雑な転写制御が行われている可能性が示唆された。

【研究の社会的意義】

植物の根の形態形成は成長過程と調和して転写制御をオン・オフにするため、複雑に制御されている。本研究では根の形態形成に重要な2つのファミリーGRAS, IDDファミリーについてその立体構造解析と分子相互作用解析の結果から、GRASファミリーとIDDファミリーの相互作用様式には多様性があることを示し、結合する組み合わせによって様々な転写制御複合体を形成し得ることを明らかにした。本成果は植物の複雑な転写制御機構の理解を深めると期待される。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)

【研究分野】植物分子・生理科学

【研究領域課題番号】16H06377 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

発生・分化 / 転写因子 / 維管束 / シグナル伝達 / 植物生理 / 植物 / 維管束分化

【研究成果の概要】

多細胞生物は多様な細胞が密に作用し合って個体としての機能を果たす。私たちは、この多様な細胞が作られる仕組みを理解するために、植物の維管束幹細胞をモデルにして、その形成から分化までの過程を解析した。その結果、植物幹細胞のもつ多分化能の維持とその分化決定を制御する複数の鍵転写因子を発見するとともに、GSK3のキナーゼ活性などのように細胞内酵素活性が分化のスイッチングを制御していることを明らかにした。

【研究の社会的意義】

本研究では、私たちが開発した植物組織・細胞培養系を駆使して、維管束幹細胞の発生運命決定の仕組みについて研究し、維管束幹細胞の確立、維管束幹細胞からの維管束細胞分化制御、木部・篩部分化のスイッチング制御における新たな仕組みが明らかとなった。この成果は、多細胞生物の多様な細胞が分化する仕組みの一端を明らかにしたもので、多細胞生物の成り立ちを理解するための重要な一歩となったことから、学術的・社会的成果は大きいと考える。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2016-05-31 - 2021-03-31

【配分額】184,340千円 (直接経費: 141,800千円、間接経費: 42,540千円)

【研究分野】腫瘍生物学

【研究領域課題番号】15K06831 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

シグナル伝達 / 癌 / 転写因子 / TGF-beta / ChIP-seq / スキルス胃がん / がん

【研究成果の概要】

難治がんの一つスキルス胃がんにおいてはtransforming growth factor-β (TGF-β)ファミリーのサイトカインの病態への深い関与が明らかになっている。研究代表者らはこれまでの検討によりそのシグナルおよび下流の転写調節機構は細胞種により大きく異なることを報告してきた。そこで本研究ではTGF-βシグナルの転写因子Smad2/3の結合部位データを用いて、その経時的変化や他のがんとの比較により病態に関わる分子機構を明らかにすることを目的とした。その結果ある標的遺伝子の発現が患者予後に与える影響が他のがんとは異なること、この遺伝子が細胞運動の抑制に働いていることなどを見出した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)

【研究分野】泌尿器科学

【研究領域課題番号】26462428 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

分子標的 / 膀胱癌 / 腎盂尿管癌 / 抗癌剤 / 尿路上皮癌 / 転写因子 / シグナル伝達 / 喫煙

【研究成果の概要】

以下の5つの結果を得た。
1) TAM familyの一つであるAXL、そのリガンドGas6が腎盂尿管癌の予後因子であることを同定した。2) ニコチン曝露によりT24膀胱癌細胞においてPI3K-Akt-mTORの活性化が誘導された。NVP-BEZ235はその活性を阻害し細胞増殖を抑制した。3) NVP-BEZ235はニコチン投与により生じた皮下腫瘍の増殖、pS6活性を抑制した。4) シスプラチンとNVP-BEZ235併用により有意な殺細胞傷害効果が確認された。5) 同所性膀胱腫瘍モデルにおいてNVP-BEZ235膀胱内注入はPI3K-Akt-mTOR経路を阻害し有意な抗腫瘍効果を示した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)

【研究分野】植物栄養学・土壌学

【研究領域課題番号】25252014 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

植物 / 硝酸シグナル / シグナル伝達 / 転写因子 / 遺伝子発現制御 / 植物栄養 / 硝酸応答 / 転写制御 / 窒素 / 遺伝子発現

【研究成果の概要】

植物の窒素栄養環境への適応において硝酸応答型の遺伝子発現は中心的な役割を担う。この硝酸応答型遺伝子発現を担う転写因子はNLPタンパク質群であることを同定していることから、NLP転写因子群を手がかりに、モデル植物であるシロイヌナズナを用いて硝酸応答型遺伝子発現の制御機構の解析を行った。DNAマイクロアレイ解析によって、NLP転写因子群は硝酸応答型遺伝子発現のほとんどを制御しているマスターレギュレーターであることを明らかにした。また、硝酸シグナルの伝達に応答してNLP転写因子群がリン酸化されることが、NLP転写因子の活性化機構であることを明らかにした。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2013-05-31 - 2017-03-31

【配分額】45,890千円 (直接経費: 35,300千円、間接経費: 10,590千円)

【研究分野】免疫学

【研究領域課題番号】25670234 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

サイトカイン / シグナル伝達 / 転写因子 / ヘルパーT細胞 / 制御性T細胞 / TGFβ / モデル化 / エピジェネティクス / 遺伝子発現制御

【研究成果の概要】

ヘルパーT細胞は免疫制御の中心を担う細胞である。近年、Th1, Th2以外に多くのサブタイプ(Th9, Th17, iTreg等)が存在していることが知られるようになってきた。本研究ではTGFβのシグナル伝達経路を中心にヘルパーT細胞各サブタイプへの分化制御機構の解明を行った。まずTGFβとIL-4によるTh9分化にはSmad2/3に依存し、さらにIRF4との共同作用が必要であることを明らかにした。さらに消化管におけるiTregの誘導には樹状細胞からのTGFβが重要であること、TGFβの産生には腸内細菌によるTLR2-AP1経路とSmad3経路が重要であることを見いだした。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2013-04-01 - 2015-03-31

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)

【研究分野】免疫学

【研究領域課題番号】25221305 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

サイトカイン / シグナル伝達 / 炎症 / マクロファージ / 制御性T細胞 / 組織障害 / 修復 / 脳梗塞 / 組織損傷 / 修復機構 / スカベンジャー受容体 / 転写因子 / レチノイン酸受容体 / 免疫学 / アレルギー・ぜんそく / TGFβ / 組織傷害 / T細胞 / 生体恒常性 / 細菌 / 自然免疫 / インフラマゾーム / チロシンキナーゼ

【研究成果の概要】

免疫システムは正負のシグナルがバランスを保って進行することで恒常性が維持され、この破綻がアレルギー疾患などの免疫疾患につながる。本研究はこのような免疫応答の恒常性を支えるサイトカインとそのシグナル制御の基本原理の解明し、疾患治療に応用することを目的とする。本研究では免疫を負に制御し炎症応答を収束させる3つの重要な因子を見出した。第一は核内オーファン受容体NR4aで制御性T細胞の発生維持に必要である。第二はSmad転写因子で免疫抑制因子であるTGFβの産生制御を行う。第三は修復性マクロファージで死細胞より放出される因子を処理し炎症を収束させる。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2013-05-31 - 2018-03-31

【配分額】191,880千円 (直接経費: 147,600千円、間接経費: 44,280千円)

【研究分野】動物生理・行動

【研究領域課題番号】24227001 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

脳・神経 / 網膜 / 光 / シグナル伝達 / サーカディアンリズム / 転写因子 / リン酸化 / ユビキチン / 体内時計 / シグナル・伝達 / 光生物 / 長期記憶 / 転写遺伝子 / 遺伝子改変マウス

【研究成果の概要】

体内時計は活動や代謝など様々な生理機能の日周リズムを生み出すと共に、光や食餌など環境・生体シグナルの変化に応答して翌日のサイクルを予知する。ほ乳類では視床下部に存在する中枢時計の上に高次の脳機能が発達した。本研究では体内時計の応答や発振の分子機構を探求し、さらに脳機能への時計出力の分子機構を探った。その結果、１）入力経路に関わる新たな分子群を発見した。２）記憶や情動などの脳機能を体内時計が制御していることを明らかにし、その鍵分子SCOPを同定した。さらに３）体内時計の振動因子としてFBXL3/21やADAR2など新しい分子群を同定し、時計発振における転写後・翻訳後修飾の重要性を明らかにした。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2012-10-26 - 2017-03-31

【配分額】217,360千円 (直接経費: 167,200千円、間接経費: 50,160千円)

【研究分野】腫瘍生物学

【研究領域課題番号】24501311 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

FAIRE-seq / シグナル伝達 / EMT / 乳がん / TGF-beta / ZEB1 / アポトーシス / ゲノム / 癌 / 転写因子 / lncRNA / lincRNA / FAIRE / RNA-seq / オープンクロマチン / TGF-β

【研究成果の概要】

本研究では乳腺上皮細胞の上皮間葉転換EMTにおける遺伝子発現変化を次世代シーケンサーを用いたRNA-seqにより解析するとともに、オープンクロマチン領域の変化につきFAIRE-seqを用いてデータ取得を行った。その結果発現変動を受けるnon coding RNAなどの新規転写産物を同定した。このうちlncRNA-Smad7の抗アポトーシス作用を見いだした。また乳腺上皮細胞に恒常活性RASを発現させTGF-βによりEMTを起こす細胞ではオープンクロマチン領域に違いが生じることを見出した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31

【配分額】5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)

【研究分野】実験病理学

【研究領域課題番号】24659181 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

老化 / トランスジェニックマウス / 機能性食品 / ガン / 臓器連関 / メタボリックシンドローム / カロリー制限 / 転写因子 / 生活習慣病 / 高脂血症 / 遺伝子組換えマウス / シグナル伝達 / 核内受容体 / 加齢 / 老化関連疾患

【研究成果の概要】

細胞およびマウスをもちいた抗老化物質探索系の構築と実験系の評価、および抗老化状態と関連する細胞内シグナル伝達系の解析を行った。細胞、およびマウスをもちいた両方の実験系において、複数の既存物質を添加、または投与することによって、抗老化と関連した代謝状態を模倣できる可能性が示唆された。これらの結果から、構築した実験系が有効に機能することが示唆され、さらに抗老化状態と関連する細胞内シグナル伝達系の一部を明らかにした。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2012-04-01 - 2014-03-31

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)

【研究分野】生物生産化学・生物有機化学

【研究領域課題番号】22380066 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

イネ / 植物免疫 / WRKY 型転写因子 / bZIP 型転写因子 / シグナル伝達 / ファイトアレキシン / 基礎的病害抵抗性 / エリシター / WRKY型転写因子 / bZIP型転写因子 / b ZIP型転写因子 / 転写因子

【研究成果の概要】

植物は病原菌の感染に対して様々な抵抗性反応を示す。本研究では、イネをモデル植物として用い、代表的な抵抗性反応である、抗菌性タンパク質の生産とファイトアレキシンと総称される抗菌性二次代謝産物の生産において、それぞれ重要な機能を果たしている転写因子であるOsWRKY53 と OsTGAP1 について、それらの標的遺伝子を同定するとともに、活性化機構を追究し、植物における病害抵抗性発現機構を理解するための重要な知見を得た。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)

【研究分野】植物栄養学・土壌学

【研究領域課題番号】22380043 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

植物 / 硝酸応答 / 硝酸シグナル / 遺伝子発現 / 転写因子 / 栄養代謝調節 / 転写制御 / 転写 / シグナル伝達 / 植物栄養

【研究成果の概要】

植物の主要な窒素源である硝酸態窒素は植物体内でシグナル伝達物質としても働き、硝酸同化関連酵素遺伝子を含む多様な遺伝子の発現を制御している。この硝酸応答型の遺伝子発現の分子機構を明らかにすることを目的として、本研究では、シロイヌナズナを用いて硝酸応答のための鍵転写因子としてNLP転写因子群を同定した。また、NLPは翻訳後制御によって活性化され、活性化されたNLPが硝酸応答性遺伝子の大多数の発現を担っていることを示した。さらに、重要作物であるトウモロコシにおいてもNLP転写因子群が硝酸応答のために類似の役割を担っている可能性を示唆した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2010-04-01 - 2013-03-31

【配分額】17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)

【研究分野】病態医化学

【研究領域課題番号】22249009 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

サイトカイン / シグナル伝達 / チロシンキナーゼ / 転写因子 / ヘルパーT細胞 / 抑制性T細胞 / TGF-β / 炎症 / 免疫応答 / 自己免疫疾患 / TGFーβ / Foxp3 / 胸腺 / TGFβ / RORgammat / インターフェロン / SOCS / アレルギー / STAT

【研究成果の概要】

サイトカインは自然免疫系の細胞や獲得免疫系の細胞を制御する。我々はサイトカインのなかで特にTGFβを中心に病原性のTh17と抑制性T細胞Tregの産生のメカニズムを明らかにした。Tregのマスター遺伝子Foxp3はSmad2,Smad3経路によって誘導され、一方Th17はSmadに依存しない経路によって誘導された。Smad非依存性の経路としてJNK-c-junによってEomesderminという遺伝子が転写抑制される経路を発見した。またサイトカインシグナルの制御因子SOCS1がTregの恒常性維持や抑制機構に必須の役割を果たすことも明らかにした。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】48,750千円 (直接経費: 37,500千円、間接経費: 11,250千円)

【研究分野】循環器内科学

【研究領域課題番号】21790706 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

転写因子 / 炎症 / 細胞・組織 / 発現制御 / 循環器・高血圧 / シグナル伝達

【研究成果の概要】

慢性組織炎症における転写因子KLF5の機能について、腎障害モデルを用いて検討した。まず、一側尿管結紮モデルを用いて、腎臓の炎症惹起時のKLF5の役割を検討したところ、KLF5はCEBPa,S100A8,S100A9遺伝子の誘導を通じて、炎症性単球を腎臓に遊走させていた。また、S100A8,S100A9は炎症性単球をM1マクロファージに分化させていた。腎臓の炎症においては、M1マクロファージはIL1bを分泌し、組織炎症を惹起し、M2マクロファージは、IL10,TGFbを分泌し、組織炎症の抑制、繊維化促進に働いていると思われた。KLF5は腎臓の炎症時にM1マクロファージ有意に誘導し、腎臓炎症惹起に関与していることが明らかとなった。
また、メタボリック症候群に関する検討においては、肥満脂肪組織でS100A8の発現上昇が認められた。このため、脂肪細胞と炎症性細胞との相互作用におけるS100A8,S100A9の作用を検討した。脂肪細胞から分泌されたS100A8,S100A9は脂肪細胞および炎症性細胞間のさらなる炎症を惹起していることが明らかとなった。つぎに、脂肪組織においても、S100A8,S100A9が炎症を惹起していることを明らかにするために、脂肪組織特異的S100A8過剰発現マウスを作成した。また、新規治療薬の開発については、S100A8,S100A9よりも有望なKLF5の下流遺伝子を同定したが、本研究期間では、その同定までにとどまった。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2009 - 2010

【配分額】3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)

【研究分野】動物生理・行動

【研究領域課題番号】19107002 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

脳・神経 / 視覚 / 光 / シグナル伝達 / サーカディアンリズム / 転写因子 / タンパク質リン酸化 / 松果体 / 網膜 / 視細胞 / 動物生理 / 化学 / 位相シフト / 視覚網膜 / 位相シフト制御 / TGF-β / 翻訳後修飾

【研究成果の概要】

本研究では、1)松果体と網膜の光受容ニューロンの特異性を規定する遺伝子ネットワーク、2)概日時計の位相制御機構、3)網膜光受容細胞の光応答特性、という3課題を設定し、動物光受容システムの統合的理解を目指した。その結果、1)松果体特異的な遺伝子発現を司る転写因子等を発見、2)概日時計の位相制御に関わる複数因子を同定して位相決定機構を解明、3)桿体と錐体の光応答特性の違いを生み出す分子機構を明らかにした。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2007 - 2011

【配分額】106,080千円 (直接経費: 81,600千円、間接経費: 24,480千円)

【研究分野】病態医化学

【研究領域課題番号】19209009 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

シグナル伝達 / 病理学 / 発生・分化 / 癌 / リンパ管新生 / 転写因子 / 転移 / 免疫 / シグナル亢進

【研究成果の概要】

我々はリンパ管新生の制御機構を明らかにするためにリンパ管新生のマスター因子Prox1の作用を中心に研究を行った。我々はTGF-βシグナルによってProx1の発現が抑制され, HoxD8によって発現が誘導されることを見いだした。また、Prox1がEtsファミリーの転写因子や核内受容体COUP-TFII1と結合し,リンパ管新生に重要な働きを示すことを明らかにした。さらにProx1の標的遺伝子として新たにFoxC2、Ang-2、HoxD8を見いだした。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2007 - 2009

【配分額】49,530千円 (直接経費: 38,100千円、間接経費: 11,430千円)

【研究分野】生物物理学

【研究領域課題番号】18370065 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

1分子イメージング / 分子システム / シグナル伝達 / 3次元イメージング / マルチカラーイメージング / 薄層斜光照明法 / 分子定量 / 免疫細胞 / 免疫細胞活性化 / 転写因子 / 薄層斜光証明法 / 蛍光顕微鏡

【研究成果の概要】

生きた細胞で生体分子1個を観る新しい顕微鏡法を開発した。細胞の厚みより薄い局所的照明を用い、従来の楽射照明法よりも最高で8倍のシグナルノイズ比の高画質を得た。生体分子の細胞内における3次元観察とともに、時間と他の分子との相互作用を加えた5次元情報を取得することを可能にした。当方法は、生体分子の動きを、システムとして明らかにする新しい分野を切り拓くツールになる。薄層斜光照明法は、細胞内部だけを薄層状に照明することで背景光を抑えると共に、照明光強度を強めシグナルを強めるという特徴がある。全反射照明法(TIR)・薄層斜光照明法(HILO)・落射照明法(Epi)を自在に変化させることができ、細胞表面と細胞内部の任意の深さを瞬時に切り換えることができ、それぞれの場所での最適な観察と同時に、3次元イメージングが可能になる。複数種の蛍光ラベルタンパク質を用いることにより、マルチカラー3次元イメージングを行うことで、各タンパク質の刺激前後での分布変化、共局在変化を定量することができる。このシステムを用いて以下の研究を行った。
細胞質-核間輸送の1分子イメージングを定量し、相互作用する分子数・結合時間・解離定数・1分子あたりの輸送速度・核あたりの輸送速度を求めた。シミュレーションにより、実験値と数値モデルがよく一致するとの結果を得た。免疫T細胞の活性化における、Vav1分子のmicrocluster形成とシグナル伝達との関係を分子イメージングにより明らかにした。免疫細胞である肥満細胞を刺激した際の、細胞内の亜鉛濃度が数分の間に小胞体付近の細胞質で上昇し、シグナル伝達のセカンドメッセンジャーとして働く。亜鉛放出部位を特定するために、亜鉛インジケータと小胞体マーカーの2色3次元イメージングを行い、刺激による亜鉛ウェーブの様子を可視化した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2006 - 2007

【配分額】18,080千円 (直接経費: 15,200千円、間接経費: 2,880千円)

【研究分野】細胞生物学

【研究領域課題番号】18770164 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

シグナル伝達 / 転写因子 / 核局在 / 核移行シグナル / 核外輸送 / Importin-7

【研究成果の概要】

本研究代表者の所属する研究室では以前、Statファミリーの転写因子Stat3に結合してその活性化を制御する新規Zinc fingerタンパク質Eziを同定した。しかしながら、Stat3活性制御におけるEziの作用機序や、Ezi自身の持つ独自の生理機能についてはほとんど明らかとなっていなかった。そこで本研究課題では、Eziの生理機能と、その作用の分子基盤を解明することを目的として、種々の解析を行った。Eziは、細胞内で主に核に局在しているように見えるが、実際には核と細胞質の間をシャトルしている分子であった。Eziの各種変異体を用いた解析から、核移行および核外移行は、それぞれ異なる機能ドメインにより担われることが明らかとなった。さらに、Eziに結合するタンパク質をプロテオミクス法により探索した結果、核内輸送受容体ファミリーのImportin-7を候補分子として同定した。Importin-7は、Eziの核移行シグナルを含むZinc fingerドメインと物理的に会合することが免疫沈降法により確認され、また、siRNAを用いてImportin-7の発現を抑制する実験から、Eziの核移行にはImportin-7の機能が必須であることが明らかとなった。これらの結果から、Eziの細胞内での動態および局在を制御する分子メカニズムが明らかとなったと同時に、Eziがlmportin-7の新規の基質であることが示された。以上の成果については、当該年度の国内学会において発表を行うとともに、The Journal of Biological Chemistry誌にて公表した。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2006 - 2007

【配分額】3,700千円 (直接経費: 3,700千円)

【研究分野】免疫学

【研究領域課題番号】18109005 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

サイトカイン / シグナル伝達 / チロシンキナーゼ / 転写因子 / ヘルパーT / 細胞 / 樹状細胞 / Ras c-fos / ヘルパーT細胞 / インターフェロン / SOCS / 炎症 / アレルギー / 自己免疫疾患 / STAT / 負の制御 / 免疫制御 / アレルギー自己免疫疾患 / TGFβ / 抑制性T細胞

【研究成果の概要】

サイトカインはマクロファージや樹状細胞などの自然免疫系の細胞やT 細胞などの獲得免疫系の細胞を制御する。我々はサイトカインシグナルを制御するSOCSファミリーとSpred/Sproutyファミリーを中心に主に遺伝子改変マウスを用いて個体レベルでの解析を行って来た。その結果SOCS1やSOCS3は転写因子STATを制御することで、ヘルパーT細胞(Th17やTreg)の分化を調節することを見いだした。またSpred1が神経芽細胞腫の原因遺伝子であることなどを明らかにした。さらに新規のシグナル制御機構としてcAMPによるTLRシグナルの抑制にc-fosが関与することを見いだした。またSmad2/3がTGFβによる免疫抑制に必須であることも見いだした。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2006 - 2009

【配分額】107,250千円 (直接経費: 82,500千円、間接経費: 24,750千円)

【研究分野】臨床獣医学

【研究領域課題番号】17208027 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

獣医学 / 癌 / シグナル伝達 / 遺伝子 / シグナル分子 / 細胞増殖 / 細胞周期 / 肥満細胞腫 / 転写因子 / 分子標的 / イヌ / 突然変異

【研究成果の概要】

イヌ肥満細胞腫臨床サンプルに関し、c-kit遺伝子の全領域について遺伝子変異の検索を行い、細胞膜直下領域の遺伝子変異が12%程度の症例に認められたものの、その他88%の症例におけるc-kit遺伝子は、野生型であることを示した。また、変異型c-kit遺伝子を用いて遺伝子導入実験を実施したが、腫瘍性増殖が誘導されなかった。このことから、c-kit遺伝子の変異が腫瘍性増殖の根幹ではなく、それ以外の細胞内分子にも何らかの異常が併発することで腫瘍性増殖が誘導されていることが示唆された。肥満細胞腫細胞ではD型サイクリンの過乗発現、Bcl-2ファミリー分子Mcl-1の過剰発現、Bcl-2抑制性BH3ファミリータンパクの低発現、p21・p27・p53などのガン抑制遺伝子の低発現が認められた。また、転写因子NF-κBやAP-1が活性化しており、これらの分子標的阻害剤によって細胞周期の進行が阻止され、細胞の増殖が抑制されることが明らかとなった。その活性化を誘導する上流の細胞内シグナル分子として、PI3キナーゼ系の下流でS6キナーゼが強く活性化しており、転写を制御するS6リボソーマルプロテインの発現が亢進していることが明らかとなった。さらに、c-kit遺伝子に変異を有さず、高親和性IgEレセプターを発現する新しいイヌ肥満細胞腫株を樹立し、その成果を論文発表した。c-kit遺伝子変異以外の腫瘍化あるいは腫瘍性増殖促進メカニズムを検索する目的で、症例サンプルや数種のイヌ肥満細胞株を用いて、各種サイトカインおよびそのレセプターの発現とグレード(悪性度)との関連を検討した。肥満細胞種の多くが、IL-3や-6、GM-CSF、SCFなどの増殖因子を自ら産生し、それらのレセプターも発現していること、それらを中和することで細胞増殖が抑制されることを明らかにした。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2005 - 2007

【配分額】49,140千円 (直接経費: 37,800千円、間接経費: 11,340千円)

【研究分野】細胞生物学

【研究領域課題番号】16370088 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

神経幹細胞 / 造血幹細胞 / シグナル伝達 / 細胞増殖 / 細胞分化 / Wnt / AGM領域 / サイトカイン / HIPK2 / 転写因子 / ニューロン / アストロサイト / オリゴデンドロサイト

【研究成果の概要】

(1)アストロサイト分化誘導性のサイトカインBMP群のアンタゴニストnoggin分子を神経系前駆細胞に発現ベクターを用いて恒常的に発現させて脊髄損傷マウスに移植することで、移植細胞由来ニューロン分化誘導と、運動機能の改善が見られた。
(2)オリゴデンドロサイトの分化に重要な転写因子Olig2の胎生期終脳における発現は腹側のganglionic eminence(GE)に限定される。本研究で、背側(cortex)神経上皮をbFGFで培養すると、背側マーカー蛋白の発現が消失する一方でOlig等いくつかの腹側マーカー蛋白の発現が誘導されること、およびGE神経上皮と同様にオリゴデンドロサイト分化能を獲得することを見出した。
(3)正常組織細胞をHoechst33342で染色しフローサイトメトリーで蛍光強度を2種類の波長で二次元展開することにより大部分の細胞が属する主集団よりも蛍光強度の低い細胞群(side population, SP)として同定できる分画に組織特異的幹細胞が多く含まれていることが報告されている。本研究により、C6グリオーマのSP細胞が、神経幹細胞と同様に自己複製能と多分化能を併せ持つことを示した。
(4)神経幹細胞がbFGFシグナルとWntシグナルのクロストークによって増殖することや、両サイトカインのクロストークにより発現するcyclin D1が神経幹細胞のアストロサイト分化抑制作用を持つことが分かった。
(5)大動脈-生殖原基-中腎(AGM)領域で起こる胎生期造血をin vitroで再現する分散培養では血管内皮様の細胞から血球マーカーCD45陽性の細胞を輩出させることが可能である。それらの細胞のうちCD45^<low>c-Kit^+細胞がコロニー形成能を持つ造血前駆細胞であることが分かった。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2004 - 2005

【配分額】15,600千円 (直接経費: 15,600千円)

【研究分野】植物生理

【研究領域課題番号】14340254 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

高等植物 / 成長相転換 / 花成 / 光周性 / 花芽形成 / シグナル伝達 / 転写制御因子 / シロイヌナズナ / 成長相変換 / 花成遺伝子 / 花成遅延変異体 / 転写因子 / 転写メディエータ

【研究成果の概要】

花成制御機構が最もよく研究されているシロイヌナズナにおいて、様々な制御経路からの情報の集約点に位置づけられるFT遺伝子の作用機構を明らかにすることは、花成という現象の本質を理解するために必須である。本研究では、FT遺伝子の作用機構を明らかにするために、FT遺伝子と協同的にはたらく花成時期遺伝子FDとFT相同遺伝子TSFの2つの遺伝子に着目した。
まず、研究期間中にFD遺伝子を同定した。bZIP型転写因子であるFD蛋白質の制御標的のひとつが花成に続く花芽形態形成の初発段階に関わる鍵遺伝子AP1であることを明らかにし、FT遺伝子の発現にいたる花成制御過程と花芽形態形成過程がFD蛋白質を介して結びつけられることになった。FD蛋白質とFT蛋白質は植物細胞内で蛋白質間相互作用し、相互依存的に機能すること、FD遺伝子の発現は茎頂部に限局されること、さらに、FT遺伝子を本来の発現部位(維管束篩部)とは全く重ならない茎頂部において発現させてもft変異の表現型が完全に相補されることなどから、FT蛋白質の作用部位は茎頂であると考えられる。このことは、主に子葉の維管束篩部で発現したFT遺伝子産物が何らかの形で茎頂まで移動することを示唆する。これらの知見は本研究の主要な成果として、Science誌に投稿して受理され、印刷中である。
TSF遺伝子についてはFT遺伝子と非常によく似た発現制御(日長による制御・日周変動・COによる直接的な制御、FLCによる発現抑制と春化による抑制解除)を受けることが明らかになった。発現の空間的パターン、変異体・過剰発現体の表現型、遺伝学的相互作用などの解析から、FTとともに花成経路統合遺伝子として機能すること、他の経路統合遺伝子との関係の一端などが明らかになった。TSF遺伝子もFT遺伝子と同様に維管束篩部で発現することから、花成経路統合の場のひとつは維管束篩部であるとする見方を提唱した。これらの知見は本研究の主要な成果として、Plant & Cell Physiology誌に投稿して受理され、印刷中である。
以上のほか、イネと柑橘類のFT相同遺伝子についても共著論文を公表した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2002 - 2004

【配分額】11,100千円 (直接経費: 11,100千円)

【研究分野】生物生産化学・応用有機化学

【研究領域課題番号】12460051 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

イネ培養細胞 / 防御応答遺伝子 / シグナル伝達 / ジャスモン酸応答性遺伝子 / 12-オキソフィトジエン酸還元酵素 / 転写因子 / フィトアレキシン / ジテルペン環化酵素 / 病害抵抗性 / 形質転換植物 / ジテルペン炭化水素環化酵素遺伝子 / 植物ホルモン / ジテルペン環化酵素遺伝子

【研究成果の概要】

イネの培養細胞をモデル系として用い、病虫害抵抗性を制御する植物ホルモン、ジャスモン酸のシグナル伝達機構の研究を行った。ディファレンシャルスクリーニングによりジャスモン酸応答性遺伝子、RRJ1,RRJ2,OsOPR1,RERJ1を単離した。塩基配列の解析により、RRJ1,RRJ2はそれぞれアミノ酸代謝、エネルギー代謝に関与するものと考えられた。ジャスモン酸生合成酵素の一つある、12-oxophytodienoic acid reductaseをコードしていることを明らかにしたが、基質特異性の解析から他に本来の基質があってイネのストレス応答において重要な機能を果たしていることが推測された。RERJ1は、塩基性領域/ヘリックス/ループ/ヘリックスモチーフをもつ新規転写因子をコードしており、センス、アンチセンスmRNA過剰発現体を用いた解析から、イネの伸長制御に関与していることが示された。RERJ1が病虫害抵抗性関連遺伝子の発現を制御している可能性についても追究している。
また、イネにおいてジャスモン酸を介したシグナル伝達系により誘導されるフィトアレキシンの生合成酵素として機能しているジテルペン炭化水素環化酵素遺伝子を世界で初めて単離し、それがイネの主要フィトアレキシンの一つであるファイトカサンの生合成酵素の一つであるent-cassa-12,15-diene合成酵素をコードしていることを明らかにした。
ジャスモン酸結合タンパク質の追究に有用な、いくつかの系統のジャスモン酸誘導体の合成も行った。それら合成化合物の生理活性を検定することにより、伸長生長と二次代謝産物の生産誘導ではジャスモン酸受容体が異なる可能性を示した。現在、これらのプローブを用いてジャスモン酸受容体の追究を行っている。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2000 - 2002

【配分額】14,100千円 (直接経費: 14,100千円)

【研究分野】広領域

【研究領域課題番号】07559018 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

サイトカイン / シグナル伝達 / 造血因子 / RAS / STAT / 細胞増殖 / 細胞分化 / 細胞死 / 造血 / JAK / レトロウイルス / アポトーシス / サイトカイン受容体 / JAKキナーゼ / 転写因子 / 分化

【研究成果の概要】

本研究では、IL-3/GM-CSFにより活性化される主要なシグナル経路であるRasとSTAT5の機能解析を行うとともに、それらの変異分子の作成と発現によるシグナル経路の制御法の開発を目指した。
サイトカインによる造血細胞の細胞死の抑制にRASの活性化が重要である。そこで、部分活性型RAS変異体を用いて細胞死抑制のシグナル解析を行った。その結果、RASはRAF/MAPキナーゼ経路とP13キナーゼ経路の両方を使って細胞死を抑制していることを明かにした。また、サイトカイン除去により誘導される細胞死においても、FASなどによる誘導的な細胞死と同様にCaspase-3が活性化されること、さらに、それがサイトカイン除去に伴う細胞死に重要であることを示した。しかし、RASによる細胞死の抑制とCaspaseの活性との関連は現在検討中である。
IL-3/GM-CSFなどの造血因子がSTAT5を活性化することを見出していたが、そのサイトカイン機能における役割は不明であった。そこで、STAT5の標的遺伝子のクローニングを行い、SH2ドメインのみをもつ新規分子CIS,IL-6ファミリーのサイトカインOncostatinM(OSM)などを得た。CISはSTAT5により誘導される分子でSH2ドメインによりチロシンリン酸化された受容体などに結合してサイトカインのシグナルを抑制する負の調節分子であることを証明した。また、OSMの発現および機能の解析から、OSMは血液幹細胞が発生するaorta/gonad/mesonephros(AGM)領域での発現が認められること、AGM由来の細胞の培養系にOSMを添加することで血液の産生が著しく増加することを見い出した。さらに、この培養系では血管内皮細胞の増殖もOSMにより促進されることなどから、OSMは血管内皮と血球の共通の前駆細胞であるhemangioblastに作用する可能性が示唆された。
優勢抑制型のSTAT5変異体を作成して、STAT5の機能を検討した。IL-3依存的に増殖するBaF3細胞に優勢抑制型STAT5を発現すると、IL-3依存的な細胞増殖が有為に抑制された。この結果はSTAT5で制御されている遺伝子が細胞増殖に関与していることを示唆する。一方、赤芽球系細胞株SKT6はEPOに応答して分子しヘモグロビンを産生する。この細胞にEPO受容体の変異体および優勢抑制型のSTAT5変異体を発現することで、STAT5の活性化がEPOによる赤芽球分化において重要であることが示された。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】1995 - 1997

【配分額】7,600千円 (直接経費: 7,600千円)