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Ura Kazuhiro

Faculty of Fisheries Sciences　Marine Life Science　Aquaculture BiologyProfessor

Researcher basic information

■ Degree
  • 博士（水産学）, 北海道大学
■ URL
researchmap URLホームページURL■ Various IDs
J-Global ID■ Research Keywords and Fields
Research Keyword
  • Nuclear receptor
  • yolk protein
  • gametogenesis
  • プロテアアーゼ
  • ウニ
  • セルラーゼ
  • 棘皮動物
  • 人工餌料開発
  • 消化酵素
  • エゾバフンウニ
  • 消化吸収
  • 卵巣
  • 雌特異タンパク質
  • 精巣
  • 栄養細胞
  • 局在
  • 精製
  • 主要卵黄タンパク質
  • 特異抗体
  • コラーゲン
  • イトヨ
  • 骨再生
  • 内分泌
  • 生理学
  • 骨代謝
  • バイオマーカー
  • タンパク質
  • 主要卵黄タンパク質(MYP)
  • 組織再生医療
  • ウロコ
  • 角膜再生
  • 細胞・組織
  • BMP
Research Field
  • Life Science, Aquatic bioproduction science
  • Life Science, Aquatic life science
  • Environmental Science/Agriculture Science, Chemical substance influence on environment
  • Environmental Science/Agriculture Science, Radiation influence
■ Educational Organization

Career

■ Career
Career
  • 2010 - Present
    Hokkaido University, 水産科学研究科(研究院), 准教授, Japan

Research activity information

■ Papers
■ Other Activities and Achievements
■ Syllabus
  • 海洋生物圏環境科学特論Ⅱ, 2024年, 修士課程, 環境科学院
  • 水圏生物学実験, 2024年, 学士課程, 水産学部
  • 環境と人間, 2024年, 学士課程, 全学教育
  • 水産増殖学, 2024年, 学士課程, 水産学部
  • 地域資源科学, 2024年, 学士課程, 水産学部
  • 海洋共生学, 2024年, 学士課程, 水産学部
  • 水族生理学, 2024年, 学士課程, 水産学部
  • 基礎生命科学実験, 2024年, 学士課程, 水産学部
■ Research Themes
  • Biomedical application of fish collagen: Development of the bone-mimetic collagen-fibril coating on the titan-made bone implant
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    05 Apr. 2021 - 31 Mar. 2025
    都木 靖彰; 浦 和寛; 東藤 正浩
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (A), Hokkaido University, 21H04731
  • 低コストウニ用配合飼料の開発を目指した核内受容体COUP-TFのリガンドの特定
    科学研究費助成事業
    01 Apr. 2021 - 31 Mar. 2024
    浦 和寛
    本研究の最終目標は、低コストウニ用配合飼料の開発を目指している。この最終目標を実現するために、本研究では、ウニ生殖巣の肥大に伴う栄養の合成・蓄積に最も関与している核内受容体COUP-TFのリガンドを特定することを第一目的とする。COUP-TFは、無脊椎動物から脊椎動物において存在し、タンパク質・糖・脂質類の合成を制御しているが、未だ生体内のリガンドは不明である。ウニ生殖巣の肥大時にタンパク質、糖、脂質類の合成・蓄積が核内受容体の制御により成されている科学的根拠を基にして、本研究で明らかにするCOUP-TFのリガンドを含む低コスト天然素材を用いウニ用配合飼料を設計に応用する。
    MYPプロモーター領域DNAと蛍光タンパク質を組み込んだプラスミドベクター(pGL4.10)およびキタムラサキウニCOUP-TFの発現ベクター(pcDNA3.1)を動物細胞に導入し共発現させるレポーターアッセイ系を構築した。マウスCOUP-TFのレポーターアッセイ系では、レチノイン酸で活性が認められることが報告されている。ウニ生殖巣から総脂質を抽出し、総脂質を添加した結果、濃度依存的に活性が上昇した。このことから、ウニ生殖巣の総脂質中にウニCOUP-TFのリガンドが存在することが示された。さらに、ウニ生殖巣総脂質をシリカゲルクロマトグラフィーにより４つの分画に分けた (Fraction1-4)。各フラクションをレポーターアッセイ系で活性を評価した結果、Fraction1で他の分画に比べ最も高い活性が認められた。また、Fraction1の活性度合いは、レチノイン酸添加群より活性が高かった。Fracation1を薄層クロマトグラフィーで解析した結果、Fracation1はレチノイン酸を含まないことが明らかになった。これらのことから、レチノイン酸以外がCOUP-TFのリガンドである可能性が示された。
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 21K05778
  • Development of scaffolds for cartilage tissue engineering using marine collagen: beyond the paradigm
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    09 Jul. 2021 - 31 Mar. 2023
    都木 靖彰; 浦 和寛
    小課題1．チョウザメ脊索Ⅱ型コラーゲン（NC）を用いたⅡ型コラーゲン線維コート技術の開発： 本研究室で開発されたチョウザメ浮袋コラーゲン（SBC）を用いた線維コート技術 (Moroi et al., DOI: 10.1016/j.msec.2019.109925) を基盤としてNCの線維コート技術を開発した（線維コートとは、コラーゲン原線維を培養容器底面に一様にコーティングする技術で、生体組織のコラーゲン性基質と細胞とのインタラクションの研究を可能にする新技術である）。Ⅱ型コラーゲン溶液の濃度、線維化バッファー（リン酸バッファー）の濃度、ｐH、インキュベーション温度などを最適化することで、世界で初めてⅡ型コラーゲンの線維コートに成功した。また、マウス軟骨前駆細胞ATDC5を用いた培養試験を実施し、Ⅱ型コラーゲン分子コートと比較して線維コート上では細胞増殖速度が低下する一方で軟骨基質産生を示すアルシアンブルー染色が強陽性となる（＝前軟骨細胞から成熟軟骨細胞への分化が促進される）ことを確認した。今後軟骨細胞遺伝子発現量を定量する。
    小課題2．NCを用いた3次元足場ゲルの開発： 市販のブタⅠ型コラーゲンのゲル化法を参考に、細胞毒性の低い架橋剤ゲニピンを添加することで、NCを用いてNC原線維から成るゲルとNC分子からなるゲルの合成に成功した。今後ゲルの粘弾性や細胞培養への応用技術を開発する。
    小課題3．SBCもしくはNCを用いた軟骨細胞spheroid作成技術の開発： SBCを用いてマウス由来前骨芽細胞MC3T3-E1をスフェロイド化する技術を応用し、ATDC5細胞のスフェロイド化に挑戦した。しかし、MC3T3-E1がスフェロイド化する条件ではATDC5細胞はスフェロイド化しなかった。本技術開発には別のアイディアが必要であると思われる。
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory), Hokkaido University, 21K19130
  • Formation of collagen bandles with micron-order diameter in sturgeon collagen: the mechanism of formation and bioactivity
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    28 Jun. 2019 - 31 Mar. 2022
    Takagi Yasuaki
    The micron-order bundles are the morphology of collagen observed in animal bodies and give stiffness to the tissue. Thus, clarifying the bundle formation mechanism will support the development of cellular scaffolds that have the mechanical strength required for tissue engineering. Since mammalian collagens do not form such bundles in vitro, we use the sturgeon collagen, that can form bundles, and developed key technologies, such as high-speed AFM and digital microscopies, which enable us to directly observe the process of micron-order bundle formation in vitro. In addition, the technology to regulate the diameter of collagen fibrils and bundles by changing NaCl and phosphate buffer concentrations, coating collagen bundles or fine fibrils on cell-culture wells, and culturing the cells on the surface were developed. These technologies are powerful tools to further clarify the bundle formation mechanism and the effects of bundles on cellular functions in the future.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory), Hokkaido University, 19K22322
  • Studies to find a mechanism of gonadal growth stimulation in sea urchin
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    01 Apr. 2014 - 31 Mar. 2017
    Takagi Yasuaki; URA Kazuhiro; TODO Takashi
    We developed organ culture system using the sea urchin gonads for analysis of endocrine system during the gonadal growth. To date, it is well known that growth of gonad by synthesis and stored of MYP. The aim of this present study is identification of hormonal chemicals to induce the gonadal growth in sea urchin. We performed organ culture using the sea urchin gonads in the coelomic fluids of sea urchin, we measured MYP mRNA levels in the gonads by qPCR after incubation for 3days. The levels of MYP mRNA were no changing after incubation. It is suggested that MYP synthesis by nuclear receptor in gonads. Moreover, we extracted total lipids fraction form the gonads of sea urchin, and then gonads were incubated in the medium containing total lipids. However, NYP mRNA was no induced in this experiment. In the present study, we can’t identify the gonadal stimulation hormone in sea urchin. In future, we will try the comparison of colemic fluids compounds during gonadl growth.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research, Hokkaido University, 26660167
  • Sea urchin has steroid hormone metabolism ?
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    01 Apr. 2013 - 31 Mar. 2016
    Ura Kazuhiro; TAKAGI Yasuaki; IJIRI Shigeho
    It is still unclear that the endocrine system such as synthesize and/or embolism of steroid hormones during the period of gonadal growth in sea urchin. This study aimed to identify genes involved in gonadal growth and to investigate gene expression in the period of gonadal growth in sea urchin. RNA-seq analysis using next-generation sequencer was carried out on growing gonads of the Northern sea urchin, Mesocentrotus nudus. BLASTn analysis identified 22 transcripts potentially involved endocrine factors such as nuclear receptor (NR) and 21 transcripts of P450 in the growing gonad. However, the homologous genes as ER, AR, P450scc, P450c17, P450arom were not observed in sea urchin. In these analysis, it is suggested that sea urchin has no sex steroid hormones as same as vertebrate. These results suggested that sea urchin synthesized steroid hormones as same as other insects.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research, Hokkaido University, 25660159
  • Is there gonadal stimulation hormone in sea urchins?
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    2011 - 2013
    TAKAGI Yasuaki; URA Kazuhiro; TODO Takashi
    Sea urchin gonadal growth is characterized by intragonadal nutrient storage and the use of the stored nutrient for gametogenesis. Before gametogenesis initiation, gonads increase in size by accumulating nutrients such as proteins, lipids and carbohydrates in nutritive phagocytes that fill the gonadal lumina of both sexes. The major protein is termed major yolk glycoprotein or major yolk protein (MYP), which is a glycoprotein having molecular weight of 160-180 kDa, and has significant roles in gametogenesis. However, we have no information about gonadal development mechanisms, as well as the regulation mechanism on the synthesis of MYP in gonads. Therefore, to understand the mechanisms of gonadal development, we developed quantitative PCR system of MYP mRNA expression as well as an organ culture systems using sea urchin gonads. These techniques will enable a endocrinological research on gonadal developments in the sea urchin.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research, Hokkaido University, 23658152
  • Digestive physiology to development the artificial diet for sea urchin.
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    2010 - 2012
    URA Kazuhiro; TAKAGI Yasuaki
    Subtilase and cellulase exhibited hydrolytic activity toward carboxymethyl cellulose with optimum temperature and pH at 30 °C and pH 8.0, respectively. The thermal stability was characterized and temperature at which activity decreased to50% by the 30 min treatment at pH 7.0 was 32 °C. The isolated cellulase activity was remained at high level at 5-20 °C which is growth temperature of the short-spined sea urchin. Thus, we confirmed that a cellulase of the short-spined sea urchin is adaptiveenzyme around low water temperature.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (C), Hokkaido University, 22580194
  • Studies on the mechanism of collagen fibril assembly in fish scales
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    2009 - 2012
    TAKAGI Yasuaki; IKOMA Toshiyuki; URA Kazuhiro
    Using MS analysis, scale SLRPs, which were possible regulators of 3-dimensinal architecture of teleost fish collagen, were identified. After the cDNA cloning of SLRPs, localization of their mRNAs were clarified. We also revealed a negative correlation between collagen denaturation temperature (DT) and contents of α3-subunit, as well as positive correlation between DT and hydroxylation ratio of proline residues in the collagen. Thus, these two factors seem to be the major regulators of DT of fish collagen. Artificial fibrillogenesis of collagen under magnetic field enabled a synthesis of a material having relatively aligned collagen fibrils, whose viscoelasticity and tensile strength were highest under 4 T and 12 T, respectively. High-density meso-porous new material was also synthesized using fish collagen.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Hokkaido University, 21380116
  • Studies on the cellular mechanism of collagen fibril alignment in the regenerating scales of goldfish : toward the bioinspired fabrication of artificial cornea
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    2006 - 2008
    TAKAGI Yasuaki; URA Kazuhiro; IKOMA Toshiyuki
    ウロコのコラーゲンを用いて再生医療用人工基質の合成をめざして、生物学と材料科学の両面から研究を推進した。生物学的アプローチにより鱗形成細胞分化の分子機構、コラーゲン配向を制御する候補分子、組織ごとのコラーゲンα鎖組成を明らかにした。また、材料科学的アプローチにより、ブタ及びティラピアコラーゲン線維配向ゲルを高磁場内で実現するとともに、湿潤環境下による乾燥により10~20wt%の高密度化に成功した。
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Hokkaido University, 18380109
  • ウニにインスリンはあるのか?
    科学研究費助成事業
    2006 - 2007
    都木 靖彰; 浦 和寛
    我が国の水産業において、水産無脊椎動物は重要な増養殖対象動物としての位置を占めており、種苗生産・放流や養殖が盛んに行われている種も多い。近年、日本沿岸域における水産生物資源、特に無脊椎動物の資源量は減少傾向にあることから、今後は優良品種の育種や高度で効率的な増養殖技術の開発が必要になると考えられるが、水産無脊椎動物においてそのような試みは著しく立ち遅れている。その大きな理由として、水産無脊椎動物の成長や成熟を制御する内分泌系に関する基礎的知見が極めて少ないといえる。比較的研究されているウニでも、糖質・脂質・タンパク質の代謝を制御する内的因子(ホルモンなど)の存在の有無や、それらの作用機序について正確に把握されていないのが現状である。本研究は、ウニをモデル生物として選定し、無脊椎動物の内分泌機構の解明に着手するものである。
    今年度は、エゾバフンウニ消化器官において、モルモット抗ブタインスリン抗血清を用いて免疫組織化学的解析を行った。その結果、胃において消化管内腔側の上皮細胞の小さな顆粒に陽性反応が認められた。また、卵巣、精巣、放射神経にも免疫陽性反応が認められた。このことからエゾバフンウニにインスリン様物質が局在している可能性が示された。
    日本学術振興会, 萌芽研究, 北海道大学, 18658075
  • Establishment of the evaluation system for endocrine-disrupting chemimals using stickleback
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    2006 - 2007
    NAGAE Masaki; HARA Akihiko; SOYANO Kiyoshi; URA Kazushiro
    Male stickleback produce a glue protein named "spiggin" that is used as a cementing substance for the building of its nest. The synthesis of spiggin is strongly controlled by androgen. Therefore, spiggin is a useful biomarker to evaluate androgenic activity of environmental chemicals, in addition to vitellogenin, precursor of yolk protein produced from the liver by the estrogenic stimulation. In this study, we established the highly sensitive quantification system for both spiggin and vitellogenin to evaluate sex-hormonal effect of chemicals.
    Highly sensitive quantification system for spiggin mRNA was established using real-time RT-PCR technique. This system enables precise and high sensitive quantification. Vitellogenin, biomarker for estrogenic stimulation, was also purified by several chromatographic techniques. Specific antibody against vitellogenin was also raised. Furthermore, vitellogenin quantification system was established using the method of chemiluminescent-linked immunosorbent assay. This system also enables high sensitive quantification same with spiggin assay system. In addition to these preparations for quantification systems for the biomarkers, the detail condition for in vivo exposure test using stickleback was determined. Using MT as a control androgen, we performed exposure test. As a result, only 3 days exposure at a MT concentration 0.1 and 1 μg/L was efficient for spiggin mRNA expression in kidney. Next, MT exposure was performed under three different water temperature (5, 10 and 15℃) to know the effect of water temperature on spiggin mRNA expression. Exposure at 15℃ induced maximal MT effect on spiggin mRNA expression, the others, particular in exposure at 5℃, markedly diminished MT effect. This result suggests that at least water temperature from 10℃ and up is necessary to perform high sensitive detection of androgenic activity using spiggin as a biomarker.
    The present established systems will be powerful tools for the evaluation of the endocrine disrupting potency of chemicals.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (C), Nagasaki University, 18510060
  • ウニ生殖巣における栄養細胞の生理機能解析
    科学研究費助成事業
    2005 - 2006
    浦 和寛
    北海道において経済的価値の高いウニは養殖事業の最適種の一つであり、ウニの種苗生産技術は、ほぼ確立さているものの、食品的価値の高いサイズまで効率的に飼育する中間育成技術の確立には至っていない。本研究では、ウニ類の新たな養殖技術に応用するための第一歩として、ウニ類の生殖生理学の基礎的知見の集積を目的としている。本年度では、エゾバフンウニをモデル生物とし、生殖巣の発達に関与するタンパク質の同定と遺伝子配列の決定を行った。多くの卵生動物では、卵黄中に個体発生に必要な栄養源として卵黄タンパク質を蓄積している。ウニ類においても卵黄タンパク質は存在するが、それらの機能などは詳細にされていない。ウニ類において興味深いのは、魚類では主要な卵黄タンパク質は雌特異的に存在するが、ウニ類においては雌雄生殖巣内に共通に存在することが知られている。本研究では、雌特異タンパク質として分子量約33kDaのタンパク質(YP33kDa)を免疫生化学手法により同定し、粗精製を行った後にN末端アミノ酸配列を解読した。解読したアミノ酸配列をもとにプライマーを作製し、RACE-PCR法によりcDNAのクローニングを行い、アミノ酸348残基をコードする全長1044bpのcDNAを得た。アミノ酸配列の解析の結果、脊椎動物の神経細胞に発現している細胞接着機能を有する。
    Fasciclinタンパク質と相同性を持っていた。これらのことから、YP33kDaは受精時の精子との細胞接着に関与している可能性が示唆された。次に、YP33kDaの遺伝子の発現解析を行った。YP33kDaについては、雌生殖巣のみで発現が認められた。これらの結果から、今回同定されたタンパク質はエゾバフンウニ生殖巣の発達機構解明のための分子マーカーとして有用であると示された。
    日本学術振興会, 若手研究(B), 北海道大学, 17780150
  • 魚類の再生鱗をモデルとした脊椎動物の骨再生機構研究の新展開
    科学研究費助成事業
    2004 - 2005
    都木 靖彰; 浦 和寛
    1.昨年にひきつづき、キンギョの鱗再生にともない発現するRunx2(Cbfa1)およびBMP2,4遺伝子の塩基配列決定をおこなった。Runx2は4種のアイソフォームの全塩基配列を決定した。BMP2はほぼ70%程度の配列の決定を終えた。キンギョRunx2遺伝子はこれまでに報告されたゼブラフィッシュRunx2bと最も高い相同性(約90%)を示した。BMP2および4のcDNA断片はゼブラフィッシュBMP2および4と高い相同性を示した。
    2.鱗有機基質の主成分であるキンギョI型コラーゲンα鎖cDNA塩基配列を決定した。3種のα1(I)cDNA(α1(I)-A,B,C)を得、α1(I)-Aはその全塩基配列を、α1(I)-B,Cはその70%を決定した。α2(I)も3種のcDNAを得、それらの全塩基配列を決定した。α3(I)は1種類の全塩基配列を決定した。キンギョα鎖は、ゼブラフィッシュα鎖と約90%、哺乳類のα鎖と約70%の相同性を示した。また、分子系統樹ではα3(I)がα1(I)から分岐していることが確認された。さらに、既報の脊椎動物I型コラーゲンα鎖のPro残基数とコラーゲン変性温度の関係を近似式で表し、Y=0.3853X-44.712(r=0.9916)を得た。ここで、Y:変成温度(℃)、X:アミノ酸1000残基あたりのPro残基数である。この式を用いてキンギョのコラーゲンの変成温度を推定したところ、変成温度は三量体を構成するα鎖の組成で異なり、α3(I)鎖を多く含むと変成温度が高くなることが示された。
    3.低リン・低カルシウム条件下におかれたキンギョの再生鱗の有機基質の微細構造解析をおこなった。リン酸カルシウム結晶は、非コラーゲン性有機基質の電子密度の高い物質中で形成され、成長することを明らかにした。
    日本学術振興会, 萌芽研究, 北海道大学, 16658077
  • Analysis of sea urchin digestive system for the development artifical feed
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    2004 - 2005
    SHIMIZU Motohiro; TAKAGI Yasuaki; OJIMA Takao; URA Kazuhiro
    The sea urchin is an important coastal fisheries resource in Hokkaido. Unfortunately, they have been decrease in natural stocks, and therefore aquaculture techniques are required. In order to develop possible culture methods, physiological roles of digestive canal under artificial conditions should be revealed. However, there is little information on the fine structure and physiological roles of the digestive canal of the sea urchin. Following results were obtained.
    1.The digestive canal of the sea urchin has following five parts, pharynx, esophagus, stomach, intestine and rectum. In the epithelium layer of the pharynx and esophagus, two types of granular cells stained with PAS and/or alcian blue were observed. Some granules observed in pharynx and esophagus were also stained with Hematoxylin. In epithelium layer of stomach, one type of granules were found. These granules were secreted in apical region of cytoplasm.
    2.In order to obtain information about carnivorous actions of sea urchin, we investigated the occurrence of proteases in the sea urchin viscera and purified a major protease. N-terminal and internal amino acid sequences of the protease showed 37.9-55.2% identity to those of subtilisin-like alkaline serine protease, i.e. a subtilase. We determined the entire amino acid sequence of the protease using cDNAs amplified by PCR from cDNA library using degenerated primers. The mature sea urchin subtilase was considered to consist of 311 residues with calculated molecular mas of 32,270 Da. Primary structure of catalytic domain of the sea urchin subtilase showed 33-46% identity with those of bacterial subtilases such as subtilisin, proteinase K, and aqualysin.
    3.In this study, we attempted to isolate and characterize a cellulose from sea urchin. A cDNA library from sea urchin digestive tracts was constructed and cDNA encoding SnEG54 were amplified by the PCR using degenerate primers designed from the partial amino acid sequences of SnEG54. By overlapping the amino acid sequence of 444 residues was deduced from the coding region. The amino acid sequence of mature SnEG54 showed 57, 55 and 51% identity with the corresponding regions of termite, sea squirt, and abalone cellulases, respectively.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (C), Hokkaido University, 16580140
  • サケ科魚類の海水適応に関わるNa+,K+-ATPase遺伝子の発現制御機構
    科学研究費助成事業
    1998 - 1999
    浦 和寛
    日本学術振興会, 特別研究員奨励費, 北海道大学, 97J01276