【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】病態医化学

【研究領域課題番号】17H01537 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

老化 / SASP / RNA結合タンパク質 / 転写後調節 / 寿命 / 代謝 / インスリン感受性 / シグナル伝達 / 遺伝子発現

【研究成果の概要】

我々は、RNA結合蛋白質Mex3Bの欠損マウスが野生型と比較して寿命が優位に延長し、さらに細胞老化も阻害されていることを見出した。近年、細胞老化(senescence)と個体の老化を結びつける現象としてSASP（老化した細胞がサイトカイン、成長因子、細胞外基質など多種の蛋白質を細胞外に放出する現象）が注目されている。本研究　において、我々はMex3BがSASPにおいて細胞外放出されるタンパク質群のmRNAに結合して発現を調節していることを見出した。さらに我々は、新規の分泌タンパク質SIF-2を同定し、Mex3Bの下流において細胞老化に重要な役割を担っていることを明らかにした。

【研究の社会的意義】

近年、老化細胞を除去したマウスの寿命が延長することが示され、細胞老化が個体老化の原因の一つであることが明らかとなったが、細胞老化が個体老化を誘導する分子機構には不明な点が多い。本研究により同定された細胞老化に重要な役割を果たす新規細胞外分泌タンパク質SIF-2の機能が明らかになることにより、細胞老化ならびに個体老化の分子機構の解明に新たな進展が期待される。さらに、本研究で得られた知見をもとに、SIF-2やその受容体に対する抗体や低分子化合物による老化制御、リコンビナントSIF-2によるがん細胞の老化誘導など社会的インパクトの高い応用が可能であると期待される。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】41,340千円 (直接経費: 31,800千円、間接経費: 9,540千円)

【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】応用微生物学

【研究領域課題番号】25292046 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

複合培養 / 生合成 / 放線菌 / 抗生物質 / 共培養 / ミコール酸 / 遺伝子発現 / 二次代謝 / 応用微生物 / バイオテクノロジー / 醗酵 / シグナル伝達 / 抗生物質生産

【研究成果の概要】

現在市販されている抗生物質の約半分は微生物が生産する。ペニシリンの発見以来人類は様々な抗生物質を微生物の培養液から求めている。本研究では複合培養という手法により、抗生物質を生産する微生物(放線菌)が他の微生物（ミコール酸含有細菌）によって刺激を受けることにより、放線菌が生産する抗生物質の種類が増えることが明らかとなったため、この現象がどのようなメカニズムで行われるのか、また、複合培養によって新たな抗生物質を発見することを目指して研究を行った。その結果、複合培養では両菌株が直接接触することが必須条件であり、また、複合培養を用いることにより新たに17種類の新規二次代謝産物を発見した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2013-04-01 - 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】地域・老年看護学

【研究領域課題番号】23792692 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

クオラムセンシング / シグナル伝達 / 褥瘡 / 感染 / 緑膿菌 / 創傷看護学 / トランスレーショナルリサーチ / バイオエンジニアリングナーシング / マトリックスメタロプロテイナーゼ / 感染看護 / 分子生物学 / 遺伝子発現 / MMP / AP-1

【研究成果の概要】

本研究は高齢者で特に問題となる褥瘡の感染を適切に予防・管理する新しい方策を構築することを目的に、褥瘡感染発症メカニズム解明のための基礎的検討を行った。緑膿菌のクオラムセンシングシグナルであるアシルホモセリンラクトンを線維芽細胞に曝露させた際の細胞応答を検証したところ、Matrix metalloproteinase (Mmp-9)の遺伝子発現が上昇していることが明らかとなった。特にこれらはAP-1/ERK/p38シグナリングパスウェイによって制御されていることを直接的に証明した。また、AHLにより特異的に上昇する遺伝子群をDNAマイクロアレイ解析にて特定した。本研究により、創傷感染のメカニズムに、AHLによる線維芽細胞のMmp-9発現誘導が関与していることが明らかとなった。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2011 - 2012

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【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】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】機能生物化学

【研究領域課題番号】22570137 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ホルモンと生理活性物質 / 肝細胞増殖因子 / 癌 / ID1 / 不可逆的増殖停止 / Skp2 / Myc / 遺伝子発現 / エピジェネティクス / シグナル伝達 / 除放剤 / 転写制御 / プロモーターアッセイ / HepG2

【研究成果の概要】

癌遺伝子ID1は、ヒト肝癌細胞株HepG2において肝細胞増殖因子HGFにより発現量が減少する。本成果により、ユビキチン転移酵素E3の構成因子Skp2のHGFによる発現減少が、ID1量を制御することを見出した。一方、Skp2によるID1量の制御はユビキチン化とは関係がなく、Skp2による転写因子Mycの活性化により転写レベルで制御されていた。また、HGF刺激によりHepG2細胞は不可逆的増殖停止に至るが、この時に発現遺伝子群が大きく変化すること、ヒストンH3K9me3の核内局在部位が変わること、その制御にH3K9メチル化酵素G9aが係わること、HGFによりG9aが増加することを見出し、Skp2/Myc/ID1が癌細胞の不可逆的増殖停止に係わる可能性を得た。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2010 - 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】代謝学

【研究領域課題番号】22590995 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

エネルギー / 糖質代謝異常 / AGRPニューロン / TRAP法 / 遺伝子発現解析 / 糖尿病 / シグナル伝達 / マイクロアレイ / PDK1 / Foxo1 / 遺伝子発現 / リボソーム蛋白

【研究成果の概要】

本研究では、視床下部弓状核のAGRPニューロン特異的な遺伝子発現解析に、Translating Ribosome Affinity Purification (TRAP)法を利用し、EGFPとlarge-subunit ribosomal protein L10aのN末端との融合蛋白を特異的に発現させるトランスジェニックマウスの作製を試みた。2ラインの陽性マウスを得、このマウスとニューロン特異的Cre recombinase発現トランスジェニックマウスを掛け合わせ、ニューロン特異的の遺伝子発現解析を行う。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2010 - 2012

【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】循環器内科学

【研究領域課題番号】22590814 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

カロリー制限 / 心筋虚血 / 心保護 / 電子伝達系 / 脱アセチル化 / ミトコンドリア / sirtuin / SIRT1 / 再灌流傷害 / 遺伝子発現 / 補体 / 老化 / シグナル伝達 / ストレス

【研究成果の概要】

カロリー制限(以下CR)は、強力な虚血心筋保護効果を発揮する。我々は、CRは特定のミトコンドリア蛋白の脱アセチル化修飾を介して虚血ストレス時の活性酸素種産出を軽減し、心保護効果を発揮する可能性を見出した。このミトコンドリア蛋白修飾は、sirtuin familyによりもたらされていると推測された。次に我々は、心筋細胞特異的SIRT1欠損マウスを作製し、CR効果の発現には心筋細胞のSIRT1が必須であることを明らかにした。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2010 - 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】免疫学

【研究領域課題番号】19209016 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

自然免疫 / 核酸認識受容体 / インターフェロン / シグナル伝達 / 遺伝子発現 / 拡散認識受容体 / 遣伝子発現

【研究成果の概要】

最近我々が新規に同定した細胞質内DNAセンサー分子、DAI(DNA-dependent activator of IRFs)の細胞質内DNAによる活性化機構について詳細な解析を行い、DAIタンパク内の新規DNA認識ドメインやDNA依存性の自然免疫応答惹起に重要なリン酸化修飾サイトを明らかとした。またin vivoにおいてさらに詳細に生理的機能を解析するため、Dai遺伝子欠損マウスを作製した。このマウスは正常に成長し、リンパ器官における細胞群の構成も野生型マウスと比較して正常であったがDai遺伝子欠損細胞ではいくつかの抗ウイルス遺伝子のmRNA誘導が起こらないことを見出した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2007 - 2009

【配分額】45,630千円 (直接経費: 35,100千円、間接経費: 10,530千円)