【研究領域課題番号】20H03394 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

生理活性 / シグナル伝達 / 生体分子 / 有機化学 / 薬学

【研究成果の概要】

本研究では，がん幹細胞の生存と分裂を支えるがん微小環境で亢進するシグナル分子に作用する天然物から探索することを目的とする．今回，がん選択的にアポトーシスを誘導するトレイル（TRAIL）やエピジェネティック遺伝子転写を制御するポリコーム構成分子の一つであるBMI1のプロモーター阻害作用等に関するスクリーニングを植物成分や真菌等の微生物由来成分を対象として行った．
１）TRAIL耐性胃がん細胞を用いたスクリーニングにより，バングラデシュ産シンクシ科植物Terminalia belliricaから2種の新規化合物を含む4種のリグナンおよびガロイル化配糖体を単離した．このうちトリガロイル化グルコピラノースの1種は顕著なTRAIL耐性克服作用を示した．また，タイ産のミカン科植物Murraya exoticaから，TRAIL耐性克服作用をもつ一連のセスキテルペン類を単離した．そのうちdihydorxanthininはカスパーゼ3及び8の活性化，ならびにデスレセプターDR5等のタンパク質の発現増強，抗アポトーシス分子Bcl2の発現抑制等の作用を示した．
２）千葉市産土壌から分離した真菌Clonostachys rogersoniana IFM66735の玄米培地培養エキスから，ジまたはトリスルフィド結合を含むインドール二量体型アルカロイド化合物を7種単離した．その中の1種のジスルフィド型二量体化合物sch52901は顕著なTRAIL耐性克服作用を示し，さらに低濃度（0.05-0.5μM）においてWntシグナル活性化作用を示すことが明らかとなった．
３）BMI1に関するスクリーニングにより，タイ産マメ科植物Mammea siamensisより，新規化合物1種を含むクマリン型天然物11種およびフラボン型誘導体3種を単離した．このうちクマリン類8種は顕著なBMI1プロモーター阻害活性を示した．

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31

【配分額】17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)

【研究領域課題番号】19K08858 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

血管内皮細胞 / アンジオクライン / 細胞・組織 / シグナル伝達 / 生体分子 / 造血幹細胞増幅 / 造血幹細胞生着 / 造血幹細胞移植 / アンジオクライン因子

【研究成果の概要】

本研究では、臍帯血移植における骨髄組織特異的血管内皮に注目した、斬新なアプローチで生着不全の克服と、造血回復の促進を目標に据えた基礎的研究を行った。すなわち、研究分担者らの先行研究によって明らかになっているニッチ構成分子である血管内皮細胞に、造血幹細胞増殖、分化促進能が潜在していることを確認し、疾患動物モデルや細胞移植モデル等を用いて、成体血管内皮細胞の造血系細胞の増殖能、成体内の血管内皮造血転換の詳細を明らかにしていった。本研究は臍帯血移植の重要課題である生着不全と造血回復遅延に対し、造血系細胞と血管内皮細胞との共移植療法の有効性を示唆した。

【研究の社会的意義】

造血発生過程で認められる血管内皮造血転換を成体細胞―血管内皮細胞の潜在能力と捉えて、生体恒常性維持あるいは血管内皮細胞と造血幹細胞との相互作用の解明から、血管内皮細胞の移植医療への活用へと展開した本研究成果は、臍帯血移植の安全性と有効性を高め、移植患者の生命予後の改善につながる他、再生不良性貧血等の他疾患の新しい視点からの病態解明、さらには老化に伴う生体変化機構の解明等の副次的な成果を得ることとなった。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31

【配分額】4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)

【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】機能生物化学

【研究領域課題番号】17K07329 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

蛋白質 / 蛋白質間相互作用 / 蛋白質工学 / 酸化ストレス / 細胞保護 / 生体分子 / シグナル伝達 / ストレス

【研究成果の概要】

ヒト脳神経細胞内に存在するニューログロビン(Ngb)は、酸化ストレスに伴う神経細胞死を防ぎ、また、通常酸素濃度正常状態では神経突起伸長を促す。本研究では、我々は、蛋白質工学的手法を用いて、ヒトNgbの作用機序の解明、及び、蛋白質間相互作用に着目した機能制御機構の解明に挑んだ。その結果、Ngbの働きに重要なアミノ酸残基や蛋白質間相互作用に重要なアミノ酸残基を明らかにできた。さらに、今回、新たに、Ngbと相互作用する蛋白質を発見することもできた。

【研究の社会的意義】

本研究により、脳卒中、脳梗塞など酸化ストレスに伴う神経細胞死を防ぎ、さらに神経再生を促す蛋白質であるニューログロビン(Ngb)の作用メカニズムがより詳細に明らかになった。また、Ngbが関わる蛋白質―蛋白質間相互作用についてもアミノ酸レベルで理解できるようになった。これらの研究成果は、脳卒中や脳梗塞のみならず、酸化ストレスに伴う他の疾患である癌、心筋梗塞、神経変性疾患などの治療薬開発にも役立つものと期待される。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)

【研究分野】免疫学

【研究領域課題番号】17H06175 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

免疫制御 / マクロファージ / 制御性T細胞 / 神経炎症 / 組織修復 / 免疫学 / 脳神経 / シグナル伝達 / 生体分子 / 生理活性 / 炎症 / 免疫 / アレルギー・喘息 / 細胞・組織 / 獲得免疫 / 慢性炎症 / 脳梗塞 / 組織損傷 / 創傷治癒 / アストロサイト / 神経症状 / 脳・神経

【研究成果の概要】

マウス脳梗塞モデルを中心に臓器損傷によって誘発される炎症および組織修復に関与する免疫機構を解明した。脳梗塞発症後1日以内の急性期に炎症が起き症状の悪化が起きるが、3日目以降には炎症は終息し始める。これにマクロファージとその表面に発現するスカベンジャー受容体が関与することを明らかにした。さらに発症２週間目以降の慢性期に脳内に大量の制御性T細胞が蓄積し、ミクログリアやアストロサイトの過剰な活性化を抑制して神経症状の回復に寄与することを明らかにした。

【研究の社会的意義】

ヒト脳梗塞とTregの関連を示唆する報告は多い。例えばヒト脳梗塞において末梢血のTregの数と予後の関係が報告されている。セロトニントランスポーター阻害剤(SSRI)は脳梗塞患者の神経症状を改善することが複数報告されている。したがってヒト脳梗塞慢性期においても脳Tregが神経修復に働いている可能性はある。腎傷害モデルにおいてもやはり慢性期にTreg が腎臓に集積し腎機能回復を促進していることを我々は報告している。組織に浸潤するTregは炎症の収束のみならず組織修復にも重要な役割があることが示された。さらに組織特異的なTregを用いた組織特異的な治療法の開発につながることが期待される。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2017-05-31 - 2022-03-31

【配分額】205,790千円 (直接経費: 158,300千円、間接経費: 47,490千円)

【研究分野】物理系薬学

【研究領域課題番号】17H03975 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

バイオ医薬 / 抗体医薬 / 安定性 / 凝集 / タンパク質 / 界面 / 免疫原性 / 分析 / バイオ医薬品 / 蛋白質 / 凝集体 / 質量分析 / 立体構造 / 抗体 / 免疫複合体 / TNF / 超遠心分析 / 沈降速度法 / 生体分子 / 薬学 / シグナル伝達 / バイオテクノロジー

【研究成果の概要】

本研究によりバイオ医薬品で発生するタンパク質凝集体の定量的解析手法が確立し、凝集の原因となるストレスの特定に成功し、さらに凝集体の免疫原性との関連性について解明することができた。とくに、プレフィルドシリンジに塗布されたシリコンオイルとタンパク質が複合体となった際の免疫原性への影響は顕著であり、製剤における容器設計の重要性がより明確となった。また、従来から提唱されてきた、コロイド安定性と構造安定性に加えて、界面安定性の向上が凝集体発生の抑制には需要であることを示すことができた。さらに今回見出した振動や衝撃がタンパク質凝集を引き起こす点も医薬品の安定性を高める上で非常に有益であるといえる。

【研究の社会的意義】

本研究は、近年、利用されているバイオ医薬品の安定性と安全性に関するものであるが、これまで不明点が多かったタンパク質凝集体と副作用の関係を実験的に示唆することができた社会的意義の大きい研究成果である。特に、製薬企業から医療現場で利用される実際の場面へとフィードバックが可能な知見が数多く含まれており、かつ、応急処置的な対応では無く、包括的かつ根本的に医薬品の安定性を高めることが可能となることから、科学的意義は当然ながら、産業的意義が大きいといえる。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)

【研究分野】天然資源系薬学

【研究領域課題番号】17H03992 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

生理活性 / シグナル伝達 / 生体分子 / 有機化学 / 薬学

【研究成果の概要】

本研究では，がん微小環境で亢進する細胞シグナルに作用する有用な低分子化合物を主に天然物から見出すことを目的として，幹細胞の自己複製に関わる細胞内シグナル，エピジェネティク遺伝子転写を制御するポリコーム構成分子，癌細胞選択的なアポトーシス誘導因子等を標的としたスクリーニングを行った．その結果，植物，放線菌の天然物抽出エキスコレクション等から，Wntシグナル阻害作用，TRAIL耐性克服作用，Bmi1プロモーター阻害作用など，種々の有用な活性成分を単離し，それらの化学構造を明らかにするとともに，がんの進展に関わる各種タンパク質の発現への影響など作用機構に関する解析を行った．

【研究の社会的意義】

本研究で対象とする「がん微小環境」で亢進する細胞シグナルは，正常な幹細胞の自己複製，胚の発生，分化，成人組織再生などにおいて重要な役割を担っていることからきわめて注目度が高く，これまでにも世界的に熾烈な開発競争が繰り広げられてきている．しかしながら，まだ決して十分な状況ではなく，数多くの選択肢を用意することが強く求められている．本研究では「天然物」という独自の素材を用いて，これらのシグナルに作用する数種の低分子化合物が見出された．これらを有効に活用することにより，新しい切り口として創薬研究あるいは各種シグナルを介した生命システムの解明等，周辺分野の研究進展につながることが期待される．

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)

【研究分野】血液内科学

【研究領域課題番号】16K09866 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

血液免疫学 / 血管内皮造血転換 / 造血幹細胞 / 増血促進 / 細胞・組織 / シグナル伝達 / 生体分子 / アンジオクライン因子 / 造血促進

【研究成果の概要】

本研究で、研究代表者らは、造血微小環境の構成因子である血管内皮系細胞が、骨髄造血において果たす具体的な役割とその動態、そして他系統細胞との相互作用、またこれらを通じた血管内皮細胞を端緒とした造血系細胞産生の促進機構の一端を明らかにした。さらに、血管内皮細胞から分泌供給される複数の生理活性物質、アンジオクライン分子群に造血促進作用が存在することを明らかにした。代表者らは、研究成果を通じて、将来的に、臍帯血移植の重要な副作用である生着不全の病態について、血管内皮系細胞の関与を精査することの意義に加え、臍帯血移植の補助療法として、血管内皮系細胞との共移植の可能性についても、ある程度示唆したと言える

【研究の社会的意義】

本研究の成果を通じて、現行の臍帯血移植の最大の問題点である生着不全の病態での血管内皮系細胞の関与を明確化することによって、臍帯血移植において血管内皮系細胞との共移植の可能性について検討するための基盤的な情報を得ることができたと考えている。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)

【研究分野】病態医化学

【研究領域課題番号】15H04703 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

エピゲノム制御 / がん / ERK / MAPキナーゼ / CtBP / 転写制御 / シグナル伝達 / 遺伝子 / 癌 / 発現制御 / リン酸化 / 生体分子 / EMT

【研究成果の概要】

ERK経路は細胞増殖を司る情報伝達経路であり、その異常な活性化が発癌を導く。これまでにERKの基質として複数の分子が同定されているが、未知の基質も数多く存在すると考えられており、その解明は癌克服の観点からも重要である。本研究において我々は、ERK基質分子の網羅的な探索を行い、MCRIP1を始めとする複数の新規分子を同定することに成功した。さらに、ERKによるMCRIP1のリン酸化が、転写抑制共役因子CtBPの機能制御を介して、E-カドヘリンの発現と上皮間葉転換を調節していることを明らかにした。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)

【研究分野】医化学一般

【研究領域課題番号】15H04696 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

シグレック / スフィンゴ糖脂質 / セラミド / 脂肪酸 / ガングリオシド / 脂質修飾 / シグナル制御 / 糖鎖 / シグナル伝達 / 癌 / 生体分子 / 糖脂質 / ノックアウト / 脂質 / シグナル

【研究成果の概要】

細胞膜に発現するスフィンゴ糖脂質によるシグナル制御機能の機構解明のため、糖脂質の糖鎖と脂質部位を含む全体の構造を検討した。糖鎖改変癌細胞とEMARS/MS法によって、糖脂質の会合膜分子を同定し、糖脂質と特異的に結合して癌細胞の悪性形質増強に働くことを示した。一方、糖脂質のシグナル制御における脂質部位の関与の解析のため、GD3発現大腸癌細胞に対し長鎖塩基C4の水酸化に働くDES2遺伝子ノックアウトを行い、シグレック７の結合回復を認めた。脂肪酸2Cの水酸化酵素FA2H遺伝子もノックアウトし、シグレック７の結合が脂質の水酸基にて阻害されることを示した。また、NK様細胞に対する感受性の増強を認めた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)

【研究分野】生物分子化学

【研究領域課題番号】26305001 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

薬学 / シグナル伝達 / 生理活性 / 有機化学 / 植物 / 生体分子

【研究成果の概要】

平成26年度から29年にかけて，バングラデシュ・クルナ大学薬学部S. K. Sadhu教授らのグループとの共同研究により，熱帯植物を中心にバングラデシュ天然薬用資源の調査を行った．その結果，現地特有の植物種や現地で栽培された薬用植物を中心に数多くの植物種を収集した．得られた植物エキスに対して種々の疾患に関連する細胞シグナル経路（Wnt，hedgehog，TRAIL，Notch，BMI1等）を標的とした活性スクリーニング試験を行い，選別された植物エキスより数多くの新規生物活性天然物を単離した．得られた活性成分の中から興味深い化合物について，その分子レベルでの作用メカニズムに関する解析を行った．

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31

【配分額】16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)

【研究分野】動物生理・行動

【研究領域課題番号】26440184 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

細胞・組織 / シグナル伝達 / 生体分子 / 生理学 / 発生・分化 / 非神経性アセチルコリン / オルガノイド / 腸幹細胞 / コリン作動系 / 腸上皮 / 腸オルガノイド / ニコチン性アセチルコリン受容体 / 腸上皮幹細胞

【研究成果の概要】

研究代表者は腸オルガノイド培養系を用いて、腸上皮細胞内ACh産生系が存在すること、及び腸上皮にある内因性AChが代謝型ムスカリン性ACh受容体（mAChRs）を介して腸幹細胞の分化・増殖、維持機構に関与することを突き止めた。さらに、「多段階質量分析イメージング」（MS/MS測定）を応用することにより、ごく微量のAChを腸組織切片から直接検出し、腸上皮組織にAChが分布していることを初めて可視化することに成功した。本研究により、非神経性AChが細胞分化、組織形成に関与しているという今までほとんど研究のターゲットにされなかったAChの新規生理学的役割をin vitroで明らかにすることに成功した。

【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】免疫学

【研究領域課題番号】26860332 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

アレルギー・ぜんそく / シグナル伝達 / 免疫学 / 生体分子

【研究成果の概要】

I型アレルギーは、花粉症のようにQOLの低下を招くものから、アナフィラキシーショックのように死に至るものまで多彩であり、その対策は急務である。マスト細胞は、ケミカルメディエーターを放出することで、I型アレルギーに重要な役割を演じている。申請者は、非古典的なグアニンヌクレオチド交換因子（GEF）であるDOCK5を欠損したマウスでは、マスト細胞の脱顆粒が障害されており、その結果アナフィラキシーショックが著しく抑制されることを見いだした。さらに詳細に解析を行ったところ、この現象はDOCK5の欠損に起因した、脱顆粒反応時における微小管動態の異常によるものであることを明らかにした。現在、アレルギー疾患の治療薬としてヒスタミンの働きを抑える薬剤が使われているが、DOCK5 はヒスタミンの放出そのものに関わっているため、アレルギー反応を根元から断つための新たな創薬標的になることが期待される。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2014-04-01 - 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】天然資源系薬学

【研究領域課題番号】26293022 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

生理活性 / シグナル伝達 / 有機化学 / 薬学 / 生体分子 / 癌

【研究成果の概要】

本研究は，がんの進展と再発を制御する細胞内シグナルに作用する天然物のスクリーニングを行い，有用な低分子化合物を見出すことを目的としており，とくに，がん細胞の治療抵抗性の要因となる自己複製能と多分化能の獲得に必須な数種の細胞内シグナルを対象としたスクリーニングを行った．その結果，Wntシグナルやヘッジホッグシグナル阻害作用をもつ天然物や，TRAIL耐性克服作用をもつ天然物など数多くの有用な活性成分を単離した．得られた活性成分について，がんの進展に関わる各種タンパク質の発現への影響，アポトーシス誘導作用や細胞生存率への影響などを明らかとした．また顕著な活性化合物に関する標的分子の解明を行った．

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)

【研究分野】生物分子科学

【研究領域課題番号】24651240 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

受精 / 生体分子 / 生理活性物質 / シグナル伝達 / 生体生命情報学 / RNA-Seq / 生理活性

【研究成果の概要】

多くの動物では、受精に先立ち卵から放出される物質によって精子が誘引される。この精子誘引作用は多くの場合種特異的であると考えられている。しかしこの誘引物質の卵での合成・分泌経路は全くの未知であるため、シグナル伝達系の普遍性と種特異性については全く解っていなかった。本研究では、カタユウレイボヤ精子誘引物質SAAFの合成・分泌経路のメカニズムの解明を進め、近縁他種の機構と比較することで、受精における精子誘引の種多様性のメカニズムについて考察することを目標とした。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31

【配分額】4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)

【研究分野】細胞生物学

【研究領域課題番号】24247037 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

上皮細胞シート / 細胞間接着装置 / アピカル膜 / イオン・水フロー / クローディン / タイトジャンクション / 水フロー / 細胞骨格 / アピカル膜複合体 / バリアー / シグナル伝達 / 細胞・組織 / 生理学 / 生体分子

【研究成果の概要】

本研究では、「上皮細胞がバリアー機能のあるシートを形成するとき、細胞間接着装置・アピカル膜はどのような分子基盤で構造的・機能的に統合されて、巧妙な生体機能制御システムが創出されるか？」 を課題とした。まず第一に、細胞間接着装置タイトジャンクション(TJ)を構成するクローディン(TJ)の構造と機能について、結晶構造解析や細胞・マウスレベルで解析を進めた。一方で、アピカル膜機能制御について、TJを起点として上皮細胞シートアピカル膜直下全体に広がる『アピカル骨格構造』を見出した。総じて、上皮バリアシステムとして生体機能を創出する『TJアピカル複合体』という研究分野を開拓した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2012-04-01 - 2016-03-31

【配分額】46,150千円 (直接経費: 35,500千円、間接経費: 10,650千円)

【研究分野】医療系薬学

【研究領域課題番号】24659069 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

薬剤反応性 / 薬理学 / シグナル伝達 / 癌 / 生体分子

【研究成果の概要】

手足症候群は、一部のチロシンキナーゼ阻害薬によって高頻度に誘発される副作用であり、時として治療の中断を余儀なくされるほどの重篤な臨床像を呈する。本研究の開始当初は、FLT3阻害が単独で手足症候群の誘発に関与する可能性を想定していたが、その後臨床開発が進んだ新規薬物の情報も併せて解析した結果、単独分子の阻害のみで説明することは困難であることが判明した。検討を進めた結果、VEGFR阻害が共通要因であり、これにCSF1R阻害を併せ持つ場合は、発症が抑制されると考えられた。一方、VEGFR阻害・CSF1R阻害に加えてFLT3阻害を有する場合には、CSF1R阻害による発症抑制は打ち消されると考えられた。

【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】整形外科学

【研究領域課題番号】24659668 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

骨代謝 / 骨形成 / 骨吸収 / シグナル伝達 / 薬理活性 / 生体分子 / 生理活性 / 薬理学 / 老化

【研究成果の概要】

RANKLは成熟破骨細胞形成を刺激する分子であり、RANKL中和抗体が成熟破骨細胞の形成を抑制できることは既に知られている。一方我々は、骨芽細胞に発現するRANKLは、シグナル受容分子としても機能し、骨形成上昇に寄与することを見出している。従って、RANKL細胞外ドメインを標的とし、骨形成を上昇させると共に骨吸収を抑制する分子の創製が可能であると考えた。標的に対する高い選択性、将来的な医薬品への応用性などを考慮し、完全ヒト型抗体フラグメントを用いて分子の創製を試みた。その結果、三量体化した単鎖ヒト型抗体可変領域として、上述の条件を満たす組み換えタンパク質の取得に成功した。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2012-04-01 - 2014-03-31

【配分額】3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)

【研究分野】整形外科学

【研究領域課題番号】24390349 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

シグナル伝達 / 生体分子 / 生理活性 / 薬理学 / 老化

【研究成果の概要】

新規シグナル伝達経路であるRANKL逆シグナルに関して、生理的な機能を明らかにすることを目指した。近年、生理的な成熟破骨細胞形成過程を中心的に制御しているのは骨細胞であることが報告された。そこでまず、骨細胞におけるRANKL逆シグナルを解析した結果、リソソームに蓄積するRANKL分子の骨細胞表面への放出をトリガーする役割を果たすことが明らかとなった。さらに、骨芽細胞におけるRANKL逆シグナルの役割を解析した結果、破骨細胞から膜小胞エクソソームに積み込まれた形で放出されるRANKを受容し、骨芽細胞分化を促進することが明らかとなり、カップリング機構の一部として機能していることが示唆された。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2012-04-01 - 2016-03-31

【配分額】18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円)

【研究分野】生体関連化学

【研究領域課題番号】23750182 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

タンパク質 / 細胞・組織 / 生体分子 / 1 分子計測(SMI) / 生体関連化学 / 機能性分子 / 光制御 / 1分子イメージング / シグナル伝達 / 蛋白質 / 1分子計測（SMD）

【研究成果の概要】

本研究では、細胞内シグナル伝達における受容体クラスター形成の意義の理解を目的とした。この目的のため、シグナル伝達分子Aktの1分子動態観察と、受容体ナノクラスターの人工的形成法の開発を行った。前者では、細胞外からのシグナル入力により、Aktの細胞膜滞在時間が延びることを見出した。この結果は、Akt動態が細胞表面の受容体クラスターに影響されることを示している。後者では、光感応性タンパク質を融合した受容体および精製タンパク質の構築に成功し、クラスター形成の光制御を実現する道具の準備を整えた。以上のように、本研究では受容体クラスターがシグナル伝達に重要な機能を果たしていることを示し、その重要性を構成的に証明する礎を築いた。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2011 - 2012

【配分額】4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)

【研究分野】生物系薬学

【研究領域課題番号】23229001 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

タンパク質 / 遺伝子 / シグナル伝達 / Ｇタンパク質 / 小胞輸送 / 栄養センシング / 生体分子 / Ｇサイクル / Ｇ蛋白質 / G蛋白質 / Gサイクル / ゲノムプロジェクト

【研究成果の概要】

Ｇ蛋白質は、GDP/GTP結合型のコンホメーション転換（Ｇサイクル）により、細胞の様々なシグナル伝達系で分子スイッチとしての役割を果たしている。本基盤研究(S)では、これまでに解析の進んだ刺激依存活性化型とは異なる、特異な生化学的特性や構造を有する新奇のＧ蛋白質群を対象に、それらの存在様式・作動原理を細胞レベルから個体レベルに至るまで広範な階層で解析した。これらの新奇Ｇ蛋白質群のＧサイクルは、リソソームの形成・成熟やエンドサイトーシス・エキソサイトーシスといった細胞内小胞輸送経路で機能していることを新たに見出し，Ｇ蛋白質が果たす生理的役割の拡大に貢献した。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2011-04-01 - 2016-03-31

【配分額】225,810千円 (直接経費: 173,700千円、間接経費: 52,110千円)

【研究分野】応用微生物学

【研究領域課題番号】22580097 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

きのこ / 光受容体 / 形態変化 / シイタケ / 子実体形成 / 光応答 / バイオインフォマティクス / 遺伝子発現 / 次世代型DNAシーケンサー / 遺伝子 / ゲノム / 応用微生物 / シグナル伝達 / 生体分子 / 農林水産物 / 発生・分化 / 子実体

【研究成果の概要】

きのこの子実体形成には光が必要である。シイタケの光受容体遺伝子 Le.cry は、担子菌初のクリプトクロム型光受容体をコードしていた。その産物Le.CRY の解析 の結果、青色光領域を吸収し子実体形成に関わることが示唆された。プロテオーム解析の結果、 リン酸化や糖鎖付加などの翻訳後修飾を介して、子実体形成に関わる代謝経路やシグナル伝達 経路が存在することが分かった。トランスクリプトーム解析の結果、光応答遺伝子群を網羅・ 同定した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)

【研究分野】細胞生物学

【研究領域課題番号】22247031 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

細胞分裂 / 細胞質分裂 / 収縮環 / アクチン / ミオシン / 細胞 / タンパク質 / 微細構造 / 生体分子 / シグナル伝達 / 電子顕微鏡 / 細胞周期 / 細胞運動

【研究成果の概要】

細胞質分裂は収縮環の収縮によって細胞が中央部からくびり切れることによりおこる。私は分裂酵母の収縮環ー細胞膜複合体（細胞ゴースト）を単離し、ATPを加えて収縮環を人為的に収縮させることに初めて成功した。この実験系を用い、アクチンの脱重合は収縮そのものには必須ではないことなどいくつかの性質を明らかにできた。また収縮環形成の際のアクチンの分裂位置への集合にはミオシンVが関与していることが示唆された。ウニ卵の分裂溝にアクチン重合を促進するuDiaがアクチンと共存することも示した。さらにカエル卵抽出液を人工脂質膜に封入することにより、脂質膜小胞中でアクチンの流れが起こることを見いだした。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2010-04-01 - 2015-03-31

【配分額】39,910千円 (直接経費: 30,700千円、間接経費: 9,210千円)

【研究分野】整形外科学

【研究領域課題番号】22791364 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

骨・軟骨代謝学 / シグナル伝達 / 発現制御 / 生体分子 / 骨粗鬆症 / 骨芽細胞 / 破骨細胞 / 双方向シグナル / RANKL

【研究成果の概要】

刺激依存的なRANKL方向性輸送の足場として微小管が必要であり、刺激局所へ向かう微小管再構成にRac1/Cdc42、IQGAP1、CLIP170が関与する可能性を見出した。また、RANKビーズ刺激に伴いmTORC2が活性化し、刺激依存的RANKL移行過程に関与することを見出した。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2010 - 2011

【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】生物分子科学

【研究領域課題番号】21510229 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

細胞・組織 / 生理活性 / 蛋白質 / シグナル伝達 / 生体分子

【研究成果の概要】

低分量基底膜蛋白質であるAZ-1は、血管基底膜の構成因子として構造的細胞外マトリックス蛋白質、血管内皮増殖因子、同受容体、インテグリン群との結合能を持つ多価相互作用因子であることが判明した。この相互作用が血管内皮細胞の接着、増殖、管腔形成などを制御することにより、血管内皮増殖因子による細胞の活性化が抑制されて血管内皮の恒常性が維持されうることが示唆された。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2009 - 2011

【配分額】4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)

【研究分野】薬理学一般

【研究領域課題番号】21229004 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

受容体 / チャネル / 輸送系 / シグナル情報伝達 / シグナル伝達 / 生体分子 / 脳・神経 / 薬理学 / 生理学

【研究成果の概要】

中枢神経系において、Ca2+シグナルの未知機能探索とシグナル分子可視化研究を介して中枢神経ネットワーク機能について以下の成果を得た。(1) アストロサイト細胞内Ca2+シグナルを介したアストログリオーシス機構および神経細胞保護作用を明らかにした。(2) グルタミン酸シグナルがどのような時空間分布をとって伝達を行っているかについて、直接的な解析に初めて成功した。生体脳内測定へと拡張し、感覚入力によりグルタミン酸スピルオーバーが起きることを証明した。(3) NOによるCa2+放出（NICR）を発見。小脳シナプス長期増強を惹起することとNOによる神経細胞死にNICRが関与し得ることを示した。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2009-05-11 - 2014-03-31

【配分額】238,940千円 (直接経費: 183,800千円、間接経費: 55,140千円)

【研究分野】医療系薬学

【研究領域課題番号】21390041 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

癌 / 薬剤反応性 / キナーゼ / 分子標的薬 / オフ・ターゲット / 薬理学 / 薬物動態 / シグナル伝達 / 発現制御 / 生体分子 / 骨粗鬆症 / 骨芽細胞 / 破骨細胞 / 双方向シグナル / RANKL / 薬物体内動態 / 毒性

【研究成果の概要】

チロシンキナーゼ阻害薬(TKI)であるerlotinibおよびsunitinib投与時に出現する種々の副作用は、off-targetキナーゼ、STK10およびPHKG1/2に対する阻害を考慮することで説明可能であることが明らかとなった。TKIによる副作用発現予測には、臨床血中濃度におけるoff-targetキナーゼの阻害率を考慮することが極めて重要であると考えられた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2009 - 2011

【配分額】18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円)

【研究分野】神経科学一般

【研究領域課題番号】20670002 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

カルシウム / リン酸化 / 突起伸展 / シナプスから核へのシグナリング / 脳・神経 / 発生・分化 / 遺伝子 / シグナル伝達 / 生体分子

【研究成果の概要】

「経験」に基づく情報を、神経回路内に長期的に「書き込む」シグナル伝達機構については多 くの謎が残っている。本研究課題を通じ、(1)神経突起の形態制御を司る新たなCaMKK-CaMKカスケード、(2)シナプス活動が新規遺伝子発現を引き起こすメカニズム、(3)神経活動によって誘導され た遺伝子産物がシナプスを修飾する逆シナプスタギング機構、等を解明し、「経験」が神経情報 として神経回路に貯蔵される仕組みを世界に先駆けて明らかにした。

【研究種目】若手研究(S)

【研究期間】2008 - 2012

【配分額】104,780千円 (直接経費: 80,600千円、間接経費: 24,180千円)

【研究分野】医療系薬学

【研究領域課題番号】20790129 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

薬理学 / 生理学 / シグナル伝達 / 発現制御 / 生体分子 / 骨粗鬆症 / 骨芽細胞 / RANKL / トラフィッキング / リソソーム / Vps33a / Class C Vps complex / 分泌 / ClassC Vps complex

【研究成果の概要】

従来RANKLに対する分泌型おとり受容体と考えられていたOPGは、ゴルジ体におけるRANKL生合成段階で既に相互作用しており、OPGと複合体を形成したRANKLがVps33aとの相互作用を介してリソソームへ選別輸送を受けること、およびリソソームに蓄積されたRANKLがRANK刺激依存的に細胞膜表面へ放出されることなどを見出した。RANKL放出過程を制御する分子が新たな創薬標的になると期待される。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2008 - 2009

【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)

【研究分野】神経化学・神経薬理学

【研究領域課題番号】19300126 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

脳・神経 / 発生・分化 / 遺伝子 / シグナル伝達 / 生体分子

【研究成果の概要】

Rho依存的アクチン制御ならびに神経活動依存性アクチン再編成と、神経回路網のダイナミックな機能再構築との間の関係については、まだ未解明な点が多い。そこで本研究計画においては、大脳皮質細胞、および小脳プルキンエ細胞の突起形態形成においで、活動依存性Ca^<2+>流入と低分子量G蛋白・アクチンシグナル経路がどのようにクロストークするか、という点を集中的に明らかにする。
これまでの研究に引き続き、本年度に入ってから、特に以下のことを明らかにした。
1.大脳皮質細胞において、膜挿入型CaMKであるCLICK-III/CaMKIgammaのアイソフォームの形態形成能を探索したところ、細胞質局在型のCaMKIα依存的に軸索形態の変化が制御されることを明らかにした。さらにこの形態変化の上流に位置する神経細胞形態誘導因子を複数同定し、各々の下流で活性化される低分子量GTPaseを明らかにした。本成果は、Ageta-Ishihara et al.として投稿準備中である。
2.海馬錐体細胞形態形成過程においては、アクチン制御が神経活動によって発生するカルシウム流人と相加的に作用することを先に報告したが、小脳プルキンエ細胞樹状突起においては、全く逆に、活動依存的Ca^<2+>流入とアクチン重合活性化が拮抗的に働く可能性を見出した。
この段階で、平成20年度若手研究(S)が採択されたため、本研究課題を廃止することとなった。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2007 - 2008

【配分額】19,370千円 (直接経費: 14,900千円、間接経費: 4,470千円)

【研究分野】医化学一般

【研究領域課題番号】19659065 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

脳・神経 / 発生・分化 / 遺伝子 / シグナル伝達 / 生体分子

【研究成果の概要】

細胞は試験管とは異なり、化学反応が局所的におこる。自由拡散している酵素と基質が確率的に出会うのではなく、数十nm四方の「ミクロドメイン」に濃縮された関連分子の間で効率よくシグナルが共役・伝達されている。然るに、この「マイクロドメイン」内における代謝反応論・酵素学はこれまでほとんど明らかにされていない。
本研究では、神経可塑性発現や神経回路形成に際し、膜ミクロドメインや微小突起レベルで制御される蛋白リン酸化反応が必須であることを手がかりに、単一シナプスおよびその近傍において生じるリン酸化反応を定量し、また突起制御に貢献する蛋白蛋白相互作用を可視化し、さらにウィルスベクター等を応用し、多数の酵素反応を同時定量したり、細胞種特異的定量を可能にする基盤技術の創成を試みる。このような計画に基づき、以下のような基盤技術を確立した。
1.CaMKIgamma/CLICK-IIIの膜状自己凝集化をFRETによって有意に検出することに成功した。本成果は、Takemoto-Kimura, et. al.としてNeuron誌に発表した。
2.単一シナプスを刺激して、その近傍でCa2+上昇やキナーゼ活性上昇などをリアルタイムで可視化するUV uncaging FRETシステムを完成させた(Fujii, et. al.投稿準備中)。
3.京都大学工学部森研究室との共同研究で、アクティブゾーン蛋白RIMlaと電位依存性カルシウムチャンネルのシナプス終末における共局在を定量することに成功した(Kiyonaka, et. al.Nature Neurosci. 2007)。

【研究種目】萌芽研究

【研究期間】2007

【配分額】3,300千円 (直接経費: 3,300千円)

【研究分野】神経化学・神経薬理学

【研究領域課題番号】18650101 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

脳・神経 / 発生・分化 / 遺伝子 / シグナル伝達 / 生体分子

【研究成果の概要】

本研究を通じ、神経可塑性を担うシグナル分子が、シナプス蛋白複合体内で、あるいは単一スパインや単一シナプス近傍にて、どのように挙動するかを可視化・定量測定する新規技術を開発することを試みた.
まず樹状突起スパインに存在するCaMKIIとその類縁キナーゼについて、スパインやミクロドメイン内相互作用を検出できるFRETプローブ作成を行った。その結果、脂質ラフト近傍におけるCLICK-III/CaMKIgammaの分子間相互作用やCaMKIIとArcのスパイン内相互作用を定量的に計測することに成功した(Takemoto-Kimura et al.改訂中).また、PSD局在が報告されているにCaMK類似キナーゼがCREB転写を抑制的に制御する機構を明らかにした(Ohmae et al.,J. Biol. Chem.2006).さらに、プルキンエ細胞スパインにおけるアクチン動態の可視化を実施し、これに基づき新たな制御因子の探索を実施した(Fuse et al.準備中).
共同研究においては、我々の開発したEGFP-actinプローブを用い、東京医科歯科大学岡部繁男研究室と共同で、アクチン線維と興奮性シナプス機能分子複合体の相互作用を単一スパインレベルで解析した。(Kuriu et al. J. Neurosci.,2006).一方、シナプスでのカルシウムチャンネル局在制御について京都大学工学部森泰生研究室と共同で探索し、RIM1がカルシウムチャンネルとの相互作用により、プレシナプスへ集積する機構を明らかにした(Kiyonaka et al. Nature Neurosci. inpress).

【研究種目】萌芽研究

【研究期間】2006

【配分額】3,400千円 (直接経費: 3,400千円)

【研究分野】神経化学・神経薬理学

【研究領域課題番号】17300116 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

脳・神経 / 酵素 / 遺伝子 / シグナル伝達 / 生体分子 / カルシウム / キナーゼ / 低分子量GTP結合蛋白質 / アクチン

【研究成果の概要】

本研究では、Rho活性やカルシウム流入のより生じる神経アクチン細胞骨格などの再編成機構と、その下流の生理作用などについて探索した。
まず樹状突起形成・伸展を制御するCaMK分子種を調べた。大脳皮質培養細胞の樹状突起形成は、CaMKIα、CaMKIIやCaMKIVのRNAiでは全く阻害されず、CLICK-III/CaMKIγのRNAiのみ顕著な短縮とRac活性の低下が明らかとなった。さらなる実験から、CLICK-III/CaMKIγ一STEF-Rac経路の重要性が示された(Takemoto-Kimura et al.改訂中)。
続いて、CaMK類似キナーゼであるCLICK-I/DCAMKL1およびCLICK-II/DCaMKL2の樹状突起形態に対する影響を調べたところ、doublecortin領域を有するアイソフォームでは、過剰発現により微小管bundlingを起こすが、アクチン骨格への大きな影響は見られなかった(Ohmae et al. J. Biol. Chem. 2006)。
上記の過程で、lipofection、adenovirus、遺伝子銃による遺伝子導入法の最適化を行い、スパインにおけるPSD-95変異体の機能異常(Nonaka et al.,J. Neurosci.,2006)や、アクチン線維・カルシウム流入による海馬・Purkinje細胞樹状突起における、cortactinやShankの局在変化を明らかにした(Iki et al.,Eur. J. Neurosci. 2005; Fuse et al.準備中)。
さらに、幼弱細胞の移動時にはRho-mDial依存的アクチン骨格再編成により、ApcやSrcの複合体の位置が制御されていることを解明した(Yamana et al. Mol. Cell Biol. 2006)。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2005 - 2006

【配分額】15,100千円 (直接経費: 15,100千円)