HATAKEYAMA Shigetsugu

Faculty of Medicine Physiological Science BiochemistryProfessor
Last Updated :2025/06/07

■Researcher basic information

Degree

  • M.D., Ph.D.

Profile Information

  • ユビキチン化を中心としたタンパク質翻訳後修飾を研究しております。ユビキチン化は分解システムとしてだけではなく、酵素の活性化制御などの多くの重要な役割を果たしています。また、がん、免疫学、神経科学を含め多くの領域の研究で、ユビキチン化が注目されております。

Research Keyword

  • TRIN protein
  • タンパク質分解
  • プロテアソーム
  • ユビキチンリガーゼ
  • ユビキチン

Research Field

  • Life sciences, Cell biology
  • Life sciences, Medical biochemistry
  • Life sciences, Pathobiochemistry
  • Life sciences, Molecular biology

Educational Organization

■Career

Career

  • Apr. 2017 - Present
    Hokkaido University, Department of Biochemistry, Faculty of Medicine and Graduate School of Medicine, Professor
  • Apr. 2021 - Mar. 2025
    Hokkaido University, Faculty of Medicine and Graduate School of Medicine, Dean
  • Apr. 2017 - Mar. 2021
    Hokkaido University, Faculty of Medicine and Graduate School of Medicine, Vice Dean
  • Apr. 2011 - Mar. 2021
    Hokkaido University, Central Institute of Radioisotope, Director
  • Apr. 2014 - Mar. 2017
    Hokkaido University, 総長室(研究戦略室), 総長補佐
  • Apr. 2007 - Mar. 2017
    Hokkaido University, Graduate School of Medicine, Division of Medicine, 教授
  • Apr. 2013 - Mar. 2014
    Hokkaido University, 総長室(研究戦略室), 役員補佐
  • Sep. 2011 - Aug. 2013
    Hokkaido University, Institute for Animal Experimentation Graduate School of Medicine, 施設長
  • Jul. 2004 - Mar. 2007
    Hokkaido University, Graduate School of Medicine, Division of Physiological Science, 教授
  • Nov. 2000 - Jun. 2004
    Kyushu University, Medical Institute of Bioregulation, 助教授
  • Mar. 1997 - Oct. 2000
    Kyushu University, Medical Institute of Bioregulation, 助手
  • Jun. 1995 - Feb. 1997
    NIH, NCI, 日本学術振興会NIH派遣研究者
  • Apr. 1994 - May 1995
    ワシントン大学医学部, 博士研究員

Educational Background

  • Apr. 1990 - Mar. 1994, Hokkaido University, Graduate School of Medicine, 博士課程
  • Apr. 1984 - Mar. 1990, Hokkaido University, School of Medicine, 医学科

Committee Memberships

  • Apr. 2012 - Present
    公益財団法人 東洋紡バイオテクノロジー研究財団, 評議員, Others
  • Jul. 2004 - Present
    日本生化学会, 評議員, Society
  • Apr. 2021 - Mar. 2025
    北海道心臓協会, 評議員, Society
  • Apr. 2021 - Mar. 2025
    医学教育振興財団, 審査委員, Society
  • Apr. 2021 - Mar. 2025
    北海道医学会, 会長, Society
  • Mar. 2021 - Mar. 2025
    北海道医療審議会, 委員, Others
  • Jun. 2017 - Mar. 2025
    公益財団法人杉野目記念会, 理事, Others
  • Sep. 2019 - Nov. 2021
    日本生化学会, 理事、北海道支部長, Society
  • Apr. 2013 - Mar. 2021
    北海道医学会, 評議員、編集幹事, Society
  • Apr. 2011 - Mar. 2021
    北海道地区大学等放射線施設協議会, 会長, Society

Position History

  • アイソトープ総合センター長, 2013年4月1日 - 2015年3月31日
  • アイソトープ総合センター長, 2015年4月1日 - 2017年3月31日
  • アイソトープ総合センター長, 2017年4月1日 - 2019年3月31日
  • アイソトープ総合センター長, 2019年4月1日 - 2021年3月31日
  • 医学部長, 2021年4月1日 - 2023年3月31日
  • 医学部長, 2023年4月1日 - 2025年3月31日
  • 教育研究評議会評議員, 2021年4月1日 - 2023年3月31日
  • 研究戦略室室員, 2013年4月1日 - 2017年3月31日
  • 施設・環境計画室室員, 2020年12月1日 - 2022年3月31日
  • 施設・環境計画室室員, 2022年4月1日 - 2024年3月31日
  • 施設・環境計画室室員, 2024年4月1日 - 2026年3月31日
  • 総長補佐, 2014年4月1日 - 2015年3月31日
  • 総長補佐, 2015年4月1日 - 2017年3月31日
  • 大学院医学院長, 2021年4月1日 - 2023年3月31日
  • 大学院医学院長, 2023年4月1日 - 2025年3月31日
  • 大学院医学院副学院長, 2017年4月1日 - 2019年3月31日
  • 大学院医学院副学院長, 2019年4月1日 - 2021年3月31日
  • 大学院医学研究院長, 2021年4月1日 - 2023年3月31日
  • 大学院医学研究院長, 2023年4月1日 - 2025年3月31日
  • 大学院医学研究院副研究院長, 2017年4月1日 - 2019年3月31日
  • 大学院医学研究院副研究院長, 2019年4月1日 - 2021年3月31日
  • 役員補佐, 2013年4月1日 - 2014年3月31日

■Research activity information

Awards

  • Jun. 2013, 日本リウマチ財団, 三浦記念リウマチ学術研究賞               
    リウマチ性疾患における免疫細胞活性化を制御するユビキチン化システムの解明
    畠山 鎮次
  • Nov. 2012, 公益信託・日本白血病研究基金研究助成事業, 一般研究賞               
    ユビキチン依存性分化制御による白血病治療への展開基盤
    畠山 鎮次
  • 2007, 公益信託・日本白血病研究基金研究助成事業, 一般研究賞               
    多発性骨髄腫細胞の細胞内品質管理におけるユビキチン化酵素Ro52の役割
    畠山 鎮次
  • 2005, 日本リウマチ財団, 三浦記念リウマチ学術研究賞               
    シェーグレン症候群関連自己抗原Ro52/SSAのユビキチンリガーゼとしての機能解析
    畠山 鎮次

Papers

Other Activities and Achievements

Books and other publications

  • Medical Biochemistry               
    Shigetsugu Hatakeyama, 34. Role of the Liver in Metabolism
    丸善出版, Nov. 2024, 9784621308639, [Joint translation]
  • 系統看護学講座 専門基礎分野 人体の構造と機能[2] 生化学               
    畠山 鎮次
    医学書院, Jan. 2019, [Single work]
  • Medical Biochemistry               
    Shigetsugu HATAKEYAMA, 30 Role of the Liver in Metabolism
    丸善, Dec. 2018, [Joint translation]
  • Advances in Medicine and Biology. Volume 120               
    Masashi Watanabe, Shigetsugu HATAKEYAMA, Ubiquitin-Conjugating Enzymes (E2s)
    Nova Science Publishers, 2017, [Joint work]
  • 次世代がん戦略研究 がん基盤生物学 −革新的シーズ育成に向けて−               
    畠山 鎮次, ユビキチン関連酵素を標的としたがん治療シーズの開発
    南山堂, Oct. 2013, [Contributor]
  • 標準生化学               
    畠山 鎮次
    医学書院, Aug. 2012, [Others]
  • PSA and Prostate Cancer               
    Shigetsugu HATAKEYAMA, Molecular mechanism of PSA expression in prostate cancer cells
    Nova Science Publishers, 2010, [Contributor]
  • Handbook of Prostate Cancer Cell Research: Growth, Signalling and Survival               
    Shigetsugu HATAKEYAMA, Post-translational regulation of androgen receptor in proliferation of prostate cancer cells
    Nova Science Publishers, 2009, [Contributor]
  • The Frontiers in Medical Sciences「神経変性疾患のサイエンス」               
    畠山 鎮次, II. 神経変性の分子細胞生物学、4. ユビキチン・プロテアソームシステム
    Dec. 2007, [Contributor]
  • Ubiquitin-proteasome system (Methods in Enzymology)               
    Shigetsugu HATAKEYAMA, Mapping of ubiquitination sites on target proteins
    Academic press, 2005, [Contributor]

Lectures, oral presentations, etc.

  • TRIM proteins and diseases               
    Shigetsugu Hatakeyama
    ATAGO Respiratory Expert Seminar, 11 Jun. 2022, Japanese, Invited oral presentation
    11 Jun. 2022, [Invited]
  • TRIMファミリータンパク質による細胞機能制御               
    畠山 鎮次
    GU Cancer Forum 2017, 21 Jul. 2017, Japanese, Invited oral presentation
    [Invited], [Domestic Conference]
  • TRIMファミリータンパク質が関与する疾患               
    畠山 鎮次
    第24回分子皮膚科学フォーラム, 14 Apr. 2017, Japanese, Invited oral presentation
    [Invited], [Domestic Conference]
  • Functions of TRIM family proteins in metabolism and carcinogenesis               
    Shigetsugu HATAKEYAMA
    International Symposium for New Aspects of the Ubiquitin Research, 06 Dec. 2016, English, Invited oral presentation
    [Invited], [International presentation]
  • Pleomorphic modes regulation of diverse biological phenomena mediated by ubiquitin               
    Shigetsugu HATAKEYAMA
    第39回日本分子生物学会年会, 01 Dec. 2016, English, Public symposium
    [Domestic Conference]
  • TRIMファミリーユビキチンリガーゼによる生体制御機構               
    畠山 鎮次
    日本生化学会, 01 Dec. 2015, Japanese, Invited oral presentation
    [Invited], [Domestic Conference]
  • TRIMタンパク質の多彩な機能               
    畠山 鎮次
    日本生化学会大会, 12 Sep. 2013, Japanese, Nominated symposium
    [Invited], [Domestic Conference]
  • Regulation of cellular functions by TRIM proteins               
    Shigetsugu HATAKEYAMA
    The 35th Naito Conference, 10 Jul. 2013, English, Nominated symposium
    [Invited], [International presentation]
  • 免疫と癌を制御するTRIM型ユビキチンリガーゼ               
    畠山 鎮次
    第40回日本臨床免疫学会, 28 Sep. 2012, Japanese, Keynote oral presentation
    [Invited], [Domestic Conference]
  • TRIM proteins in inflammation and carcinogenesis               
    Shigetsugu HATAKEYAMA
    2nd international symposium: Infection-related cancers, 12 May 2012, English, Nominated symposium
    [Invited], [International presentation]
  • 癌化を制御するTRIMファミリーユビキチンリガーゼ               
    畠山 鎮次
    第21回泌尿器科分子・細胞研究会, 10 Feb. 2012, Japanese, Invited oral presentation
    [Invited], [Domestic Conference]
  • TRIM proteins and cancers               
    Shigetsugu HATAKEYAMA
    第69回日本癌学会学術総会, 24 Sep. 2010, Japanese, Nominated symposium
    [Invited], [Domestic Conference]
  • ユビキチンシステム関連酵素の多様性と機能               
    畠山 鎮次
    第10回日本蛋白質科学会年会, 17 Jun. 2010, Japanese, Nominated symposium
    [Invited], [Domestic Conference]
  • Ubiquitination of ε-COP by PIRH2 and regulation of the secretion of PSA               
    Shigetsugu HATAKEYAMA
    International Symposium on Membrane Traffic, 27 Nov. 2007, English, Nominated symposium
    [Invited], [International presentation]
  • 細胞内適応制御系としてのユビキチン-プロテアソームシステム               
    畠山 鎮次
    第47回日本適応医学会総会, 08 Jun. 2007, Japanese, Nominated symposium
    [Domestic Conference]
  • 神経変性疾患に関与するユビキチンリガーゼ               
    畠山 鎮次
    第47回日本神経学会総会, 12 May 2006, Japanese, Nominated symposium
    [Invited], [Domestic Conference]
  • ユビキチンリガーゼエンジニアリングによるがん治療               
    畠山 鎮次
    第3回日本癌学会カンファレンス(動物モデルによる新時代のがん研究 発症機構から治療まで, 10 Mar. 2006, Japanese, Nominated symposium
    [Invited], [Domestic Conference]
  • ユビキチン化による細胞機能制御 –細胞内シグナル・転写・細胞周期・癌-               
    畠山 鎮次
    第33回細胞情報伝達系北海道研究会, 19 Nov. 2005, Japanese, Nominated symposium
    [Invited], [Domestic Conference]
  • ホルモン受容体の制御系としてのユビキチンリガーゼ群               
    畠山 鎮次
    第64回日本癌学会学術集会, 15 Sep. 2005, Japanese, Nominated symposium
    [Invited], [Domestic Conference]
  • 炎症反応に関与するユビキチン化とリン酸化               
    畠山 鎮次
    第42回日本臨床分子医学会学術集会, 23 Jul. 2005, Japanese, Nominated symposium
    [Invited], [Domestic Conference]

Courses

  • 生化学               
    日本医療大学
    Apr. 2015 - Present
  • 基礎臨床腫瘍学               
    北海道大学
    Apr. 2008 - Present
  • 生化学               
    北海道大学
    Apr. 2005 - Present
  • 生化学実習               
    北海道大学
    Jul. 2004 - Present
  • 医遺伝学               
    北海道大学
    Apr. 2010 - Mar. 2023
  • 臨床医学概論               
    日本医療大学
    Oct. 2015 - Mar. 2021
  • 細胞生物学               
    北海道大学
    Apr. 2009 - Mar. 2014
  • 血液免疫学               
    北海道大学
    Apr. 2005 - Mar. 2009

Affiliated academic society

  • THE JAPANESE CANCER ASSOCIATION               
  • 日本分子生物学会               
  • 日本生化学会               

Research Themes

  • TRIM型ユビキチンリガーゼによるタンパク質寿命制御の解析
    科学研究費助成事業
    01 Apr. 2024 - 31 Mar. 2026
    畠山 鎮次
    日本学術振興会, 学術変革領域研究(A), 北海道大学, 24H01877
  • MHC発現調節による抗原提示能の人為的操作技術の開発               
    科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)
    30 Jun. 2022 - 31 Mar. 2024
    畠山 鎮次
    日本学術振興会, 挑戦的研究(萌芽), 北海道大学, 22K19415
  • Regulation of signal transduction by TRIM family ubiquitin ligases
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    Apr. 2021 - Mar. 2024
    畠山 鎮次
    申請者らの研究により、免疫反応やがん化に関する細胞内シグナル伝達におけるTRIMファミリーユビキチンリガーゼ群の重要性が明らかとなった。特に細胞増殖のみならず、細胞分化過程を制御するシグナル伝達系やオートファジーの制御に、TRIMファミリーユビキチンリガーゼが関与していることが示され、最近では細胞内情報伝達系の多くの分野で注目されている。本申請においては、網羅的ノックダウンスクリーニングやユビキチン化に特化したプロテオミクス的手法により、TRIMファミリーユビキチンリガーゼを基軸とした細胞内シグナルネットワークシステムを網羅的に解析する。さらに、TRIMファミリーの細胞の増殖分化および免疫系での機能を解明することで、臨床医学(自己免疫疾患、アレルギー疾患及びがん等)に貢献する知見(疾患特異的バイオマーカーや創薬シーズ等)を得る。
    具体的には、全TRIMタンパク質のsiRNA等を使用することで、さまざまな細胞内シグナルを網羅的に解析し、TRIMファミリー全体のシステム構造を解明を進めた。また、各TRIMタンパク質の基質タンパク質を同定するために、TUBEを使用した質量分析解析を進めた。
    実際、獲得免疫シグナルに重要となるMHCの発現に関与するTRIMタンパク質を新規同定し、機能解析を進めた。さらに、ヘッジホッグシグナルに重要な1次繊毛に関与するTRIMタンパク質を同定し、機能解析を進めた。今後は、今回の研究成果をもとに、臨床医学(自己免疫疾患、アレルギー疾患及びがん等)に貢献する知見を得ることを進める。
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Hokkaido University, 21H02674
  • Physical properties and molecular regulation of TRIM-type ubiquitin ligases
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    Apr. 2021 - Mar. 2023
    畠山 鎮次
    「ユビキチン化」はタンパク質分解を制御する翻訳後修飾であり、多くの生命現象(タンパク質分解のみならず酵素の活性なども制御)を支える極めて重要な翻訳後修飾の一つである。TRIMタンパク質ファミリーの多様性と機能:TRIMファミリーはRING型E3ユビキチンリガーゼの一つのファミリー(ヒトでは約70種)であり、様々な機能(がん、免疫、発生、オートファジーなどの制御)に関与することが報告されている。本研究の目的は、TRIMタンパク質の「タンパク質」としての物理化学的な性質(物性)を解析することで機能との関連性を検討し、将来的には創薬研究への知見を集積することである。TRIMタンパク質の機能を解明するためには、その基質タンパク質を同定することと、およびTRIMタンパク質の構造を決定することが重要となる。
    具体的には、ユビキチン化タンパク質を精製することに優れたポリユビキチン鎖に高親和性結合を示す人工タンパク質TUBE(Tandem Ubiquitin Binding Entity)を用いた。本研究で用いるユビキチン関基質の新規同定法において、①FLAGタグ、②ユビキチン高親和性人工タンパク質(TUBE)、③TRIMタンパク質(E3酵素)の3つのドメインを融合した人工タンパク質である精製用プローブを用いた。
    本年度は、シグナル伝達・選択的オートファジー・DNA修復・ERAD等に関与すると考えられているTRIMタンパク質を中心に、質量分析器(Hybrid IonTrap-Orbitrap LC-MS)を使用し、ユビキチン化基質タンパク質の同定を試み、複数のTRIMタンパク質に関して、基質タンパク質候補を同定し、各TRIMタンパク質の機能解析を進めた。
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area), Hokkaido University, 21H00266
  • Bassoon proteinopathyの病態解析研究
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    Apr. 2020 - Mar. 2023
    矢部 一郎, 原 太一, 矢口 裕章, 池内 健, 高橋 秀尚, 大塚 稔久, 若林 孝一, 畠山 鎮次
    われわれは先行研究において、一部のタウオパチー発症に神経終末アクティブゾーンに存在するbassoon蛋白を翻訳するbassoon(BSN)遺伝子の変化を見出した。そのタウオパチーは3リピート(3R)と4リピート(4R)のタウ蛋白質が蓄積する新しい病態であることも示した。さらに、今までPSPと臨床診断していた患者を対象に遺伝子解析を実施したところ、その約10%にBSN遺伝子変化を同定した。このメカニズムとして分子生物学的手法を用いて、BSN遺伝子変異がタウタンパク質を不溶性分画に移行させる病原性があることを解明した。その結果、われわれの論文を引用し、Bassoon proteinopathyという疾患概念が提唱され、BSNタンパク質やBSN遺伝子と多発性硬化症、ハンチントン病、若年性パーキンソン病などの重要な神経疾患との関連が近年相次いで報告されている(Montenegro-Venegas C, et al. Autophagy 2020, Huang TT, et al. Acta Neuropathol Commun 2020, Hoffmann-Conaway S et al. Elife 2020)。当教室では現在このBSN遺伝子変化のPSPを始めとする神経難病への関与についてさらに検討を進めている。具体的には今回の研究では、①モデル動物と細胞株においてBSN遺伝子変異がタウオパチーを惹起する病態機序と同変異が治療標的となり得る可能性、②過去の研究報告からBSNが病態に関与している可能性がある認知症関連疾患、パーキンソン症候群、多系統萎縮症、多発性硬化症などの多様な神経疾患におけるBSN遺伝子変異関与の可能性、③血漿や髄液検体を用いてBSNタンパク質を測定し、BSNタンパク質量が診断および重症度バイオマーカーになり得る可能性、の3課題を中心に研究を遂行している。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 20H03585
  • プロテオーム解析とCROP-seq技術を用いた新規MHC-I遺伝子誘導因子の同定
    科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)
    Jul. 2020 - Mar. 2022
    小林 弘一, 畠山 鎮次, 應田 涼太
    日本学術振興会, 挑戦的研究(萌芽), 北海道大学, 20K21511
  • TRIM型ユビキチンリガーゼの物性と動作原理の解析
    科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
    Apr. 2019 - Mar. 2021
    畠山 鎮次
    ユビキチン化はタンパク質分解を制御する翻訳後修飾であり、多くの生命現象を支える極めて重要な翻訳後修飾の一つである。TRIMファミリーはRING型E3ユビキチンリガーゼの一つのファミリー(ヒトでは約70種)であり、様々な機能(がん、免疫、オートファジーなど)に関与することが知られている。本研究目的は、E3ユビキチンリガーゼであるTRIMタンパク質の「タンパク質」としての物理化学的な性質(物性)を解析し、将来的には創薬研究への知見を集積することである。実際に、TRIMタンパク質の機能を解明するために、基質タンパク質とユビキチンデコーダータンパク質を同定することと、およびTRIMタンパク質の構造を
    決定することが重要となる。本年度は、シグナル伝達・選択的オートファジー・DNA修復・等に関与すると考えられているTRIMタンパク質を中心に、質量分析器(Hybrid IonTrap-Orbitrap LC-MS)を使用し、ユビキチン化基質タンパク質の同定を試み、複数のTRIMタンパク質に関して、基質タンパク質候補が同定された。
    また、クライオ電顕によってTRIM68の構造解析を行ったところ、コイルドコイルドメインで折れ曲がる構造をしていることが判明し、それが酵素活性において何らかの役割を果たしている可能性が示唆された。
    さらに、温度変化などのストレスによってもたらされる物性変化で、どのようにユビキチンリガーゼの酵素活性が影響を受けるかを明らかにするために、ストレス関連E3ユビキチンリガーゼであるCHIPを用いて解析したところ、ヒトの体温である37度周辺に至適温度があり、許容範囲が狭いことが判明した。今後、ストレスに反応して機能すべきユビキチン化酵素が、生体において、いかに温度変化等に対応して機能しているかを明らかにすることが重要である。
    日本学術振興会, 新学術領域研究(研究領域提案型), 北海道大学, 19H05280
  • A project intended for new diagnostic marker and therapy for mesothelioma based on ubiquitin-proteasome system
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
    Apr. 2018 - Mar. 2021
    Tanino Mishie
    Malignant mesothelioma(MM) is an aggressive tumor which originates from the mesothelial cells of the serosal tissues. It has been reported to be associated with inhalation exposure to asbestos. MM caused by asbestos exposure, and it will become tumor after 30 to 40 years latency period. MM is treated by multidisciplinary treatment combined with surgical excision, chemotherapy and radiation, but it shows treatment resistance and poor prognosis. A novel treatment method has been desired. In this study, we focused on the role of OTUB1, one of the deubiquitinating enzyme. OTUB1 was highly expressed in MM tissue and cell lines. It regulated TGF-beta/SMAD pathway, followed by their motility and invasion. These findings suggest OTUB1 is one of the candidate protein for new therapy of MM.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (C), Asahikawa Medical College, 18K06980
  • TRIMファミリータンパク質によるユビキチンネットワーク制御の解析               
    科学研究費補助金(基盤研究(B))
    2018 - 2020
    畠山 鎮次
    文部科学省, Principal investigator, Competitive research funding
  • TRIMファミリータンパク質による抗原提示制御               
    科学研究費補助金(新学術領域研究)
    2017 - 2018
    畠山 鎮次
    文部科学省, Principal investigator, Competitive research funding
  • 信頼性の高いユビキチン化基質タンパク質の新規同定法の確立               
    科学研究費補助金(挑戦的研究(萌芽))
    2017 - 2018
    畠山 鎮次
    文部科学省, Principal investigator, Competitive research funding
  • Mechanism of selective substrate recognition by the ubiquitin ligase
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    Jun. 2012 - Mar. 2017
    Kamura Takumi
    Ubiquitin system controls a variety of cellular processes. In this research, we try to clarify the new substrates and function of Cullin-type and TRIM-type E3s. Now we show that, in the Cullin type E3s, Ucc1, SSB4, ASB7 and Prame is related to the regulation of citric acid composition, signal transduction, spindle formation and transcription, respectively. Furthermore, we demonstrate that, in the TRIM-type E3s, TRIM45, TRIM23, TRIM29 and RNF207 controls tumor suppression, fat cell differentiation, DNA repair and glucose metabolism, respectively. Our findings shed the light on the new function of Cullin-type and TRIM-type E3s.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area), Nagoya University, 24112006
  • Regulation of signal transduction by TRIM family proteins
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    2015 - 2017
    Hatakeyama Shigetsugu, TAKAHASHI Hidehisa, WATANABE Masashi
    Our previous studies have shown the importance of TRIM family ubiquitin ligase in intracellular signal transduction. Especially, we showed that TRIM family ubiquitin ligase regulates signal transduction involved in cell proliferation and differentiation. Therefore, in this application, we identified and analyzed TRIM family ubiquitin ligases which regulates the ubiquitination in various intracellular signalling pathways. Furthermore, we identified and analyzed candidate genes regulating metabolism and immune signal by comprehensive knockdown of TRIM family genes using their siRNA library.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Hokkaido University, Principal investigator, Competitive research funding, 15H04690
  • Molecular role of RNF43 in Wnt signaling and tumorigenesis
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    Apr. 2013 - Mar. 2016
    Tsukiyama Tadasuke, Hatakeyama Shigetsugu, Takahashi Hidehisa
    Wnt signaling pathways are tightly regulated by ubiquitination of their signal transducers and dysregulation of these pathways promotes the tumorigenesis. It has been reported that an ubiquitin ligase RNF43 plays important role in the Fzd-dependent regulation of Wnt signaling pathways. We recently reported that N-terminal of RNF43 is indespensable to regulate Fzd-dependent suppression of Wnt signaling pathways although C-terminal of RNF43 is able to inhibit noncanonical Wnt signaling in a Fzd-independent but Dvl-dependent fashion. In addition missense mutations found in cancer patients convert the function of RNF43 to the positive regulator of Wnt/βcatenin signaling and establish a positive feedback loop of Wnt/βcatenin signaling to accelerate tumorigenesis. These results have been published in a scientific journal [ Tsukiyama, MCB, 35:2007 (2015)].
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (C), Hokkaido University, 25430102
  • Establishment of gene expression system in Bombyx mori
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    2013 - 2014
    HATAKEYAMA Shigetsugu
    It is important to use animal models in order to analyze the etiology of human diseases in medical researches. We tried to establish gene expression system in Bombyx more to analyze genetic diseases. We established viral expression system using special Bombyx strains, which can be infected by AcNPV. We made AcNPV virus containing a target gene (GFP gene as a model gene), infected the virus and then could express GFP protein in pupae of Bombyx.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research, Hokkaido University, Principal investigator, Competitive research funding, 25670134
  • Comprehensive analysis of TRIM type ubiquitin ligases in cell proliferation and differentiation
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    2012 - 2014
    HATAKEYAMA Shigetsugu, TSUKIYAMA Tadasuke, TAKAHASHI Hidehisa
    TRIM family ubiquitin ligases are important for regulation of carcinogenesis in several cancers. It has been reported that TRIM family ubiquitin ligases regulate the activity of transcription factors in the process of cell proliferation and differentiation. By using proteomics analysis, we comprehensively analyzed TRIM family ubiquitin ligases which are related to ubiquitination of transcription factors. The analysis clarified the molecular mechanism in carcinogenesis of several cancers, maybe leading to the contribution to clinical applications for diagnosis and therapies.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Hokkaido University, Principal investigator, Competitive research funding, 24390065
  • New application in treatment of head and neck cancer using genome and proteome analysis
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    2010 - 2012
    FUKUDA Satoshi, HOMMA Akihiro, HATAKEYAMA Shigetugu
    In this study, we could get the genome, proteome and microRNAs profile using the head and neck cancer samples from our institute. Furthermore, salivary grand samples could be added to this study and the molecular which showed difference depending on prognosis were confirmed their expression with the immunohistochemical methods. A lot of data were presented on meetings of American head and neck society, Asian society of head and neck, and other international meetings.We got the tremendous volume of data of head and neck cancer, so we need to continue the data-mining and the examination of protein-protein reaction to apply clinically.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Hokkaido University, Coinvestigator not use grants, Competitive research funding, 22390314
  • Regulation of mitochondrial ROS signaling in the cardiovascular stress response
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    2008 - 2012
    TSUTSUI Hiroyuki, MAKITA Naomasa, KINUGAWA Shintaro, MATSUI Yutaka, ISHIMORI Naoki, HATAKEYAMA Shigetsugu
    The role of mitochondria in maintaining the biological function is dynamically regulated by mitochondrial DNA (mtDNA), a closed-circular double-stranded DNA molecule of~16.5 kb. MtDNA decline, mitochondrial defects, and mitochondrial oxidative stress are now well recognized in a variety of diseases such as neurodegenerative diseases, diabetes mellitus, cancer, and even aging. The present study clarified the crucial role of mitochondrial transcription factor A (TFAM) in cardiovascular stress response. With further knowledge on the mechanisms of TFAM for maintenance of mtDNA copy number and mitochondrial function, it may eventually be possible to develop novel strategies for the treatment ofcardiovascular diseases including heart failure.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area), Hokkaido University, 20117004
  • Disease models using gene expression system in Bombyx mori
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    2011 - 2011
    HATAKEYAMA Shigetsugu
    We tried to establish gene expression system in Bombyx mori in order to use Bombyx as a model for analyzing human disease. We used specific Bombyx strains which can be infected by AcNPV. After AcNPV containing a target gene (GFP gene) was infected in this specific Bombyx strains, GFP was transiently expressed in Bombyx.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research, Hokkaido University, Principal investigator, Competitive research funding, 23659144
  • Comprehensive analysis of the regulation of carcinogenesis through TRIM type ubiquitin ligases
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    2009 - 2011
    HATAKEYAMA Shigetsugu, OKUMURA Fumihiko, TSUKIYAMA Tadasuke
    Ubiquitination is one of the posttranslational modifications used by eukaryotic cells, and the ubiquitin-mediated proteolytic pathway plays a crucial role in the elimination of short-lived regulatory proteins. Members of the family of tripartite motif (TRIM)-containing proteins are idefined as E3 ubiquitin ligases. There are now more than 70 known TRIM proteins in humans and mice. In this study, we analyzed the relationship between TRIM proteins and cancinogenesis.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Hokkaido University, Principal investigator, Competitive research funding, 21390087
  • Analysis of diversity of ubiquitin ligase
    Grants-in-Aid for Scientific Research(特定領域研究)
    2006 - 2010
    Kamura TAKUMI, Hatakeyama SHIGETSUGU
    Ubiquitylation and subsequent proteasomal degradation of regulatory proteins control a variety of cellular processes. The ubiquitin conjugation to target proteins is processed by three enzymes, E1, E2, and E3. The E3s are responsible for recognizing and recruiting target proteins for polyubiquitylation. Cullin-based E3 complexes and TRIM E3 families are thought to regulate many cellular events. In this research, we try to clarify the function of Cullin-based E3 complexes and TRIM E3 families. Now we show that Cullin-based E3 complexes are responsible for regulating the function of Mrc1, Ctf...
    Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, 特定領域研究, 名古屋大学, Coinvestigator not use grants, Competitive research funding, 18076001
  • New approach for diagnosis and treatment of head and neck cancer by proteomics analysis
    Grants-in-Aid for Scientific Research(基盤研究(B))
    2007 - 2009
    Satoshi FUKUDA, Akihiro HOMMA, Shigetugu HATAKEYAMA, Hiroki SHIRATO
    We analyzed the function of Ubiquitin in head and neck cancer. We considered TRIM32 and UBE2Q2 as a important factor to control the treatment of advanced head and neck Cancer.
    Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, 基盤研究(B), 北海道大学, Coinvestigator not use grants, Competitive research funding, 19390432
  • 性ホルモン受容体のユビキチン化介在性分解による癌細胞増殖制御機構
    科学研究費補助金(特定領域研究)
    2006 - 2007
    畠山 鎮次
    多くの細胞質・核質に存在するタンパク質の分解にユビキチンープロテアソーム系が関与している。この分解系の特徴は、基質特異性が高く、分解速度が速いことである。この特徴を利用して、転写因子や細胞シグナル伝達や癌遺伝子産物や癌抑制遺伝子産物は、自分自身のタンパク質としての発現量を調節している。性ホルモン受容体も最近ユビキチン化により発現量(分解量)が制御させていることが報告されている。特にエストロゲン受容体α(ERα)やアンドロゲン受容体(AR)などのホルモン受容体は、リガンドと複合体を形成して、転写因子として標的遺伝子の転写を活性化し、生殖器の発達やホルモン依存性癌(乳癌や子宮体癌など)の腫瘍形成に影響を与えることが知られている。本研究計画では、ホルモン依存性癌において重要分子であるホルモン受容体(男性ホルモンと女性ホルモン)に対して、そのユビキチン化の分子論的機序を解明することを目的とする。我々はERαを特異的にユビキチン化するユビキチンガーゼE3、TRIM25/EFPを新たに同定し、生化学的及び細胞生物学的解析を行った。TRIM25はERαと直接結合し、in vitroユビキチン化アッセイにおいてERαをユビキチン化することが確認された。また細胞内にTRIM25を過剰発現させると、ERαのユビキチン化を促進することが判明した。また、各進行度の子宮体部癌の病理検体に対して、ウエス...
    文部科学省, 特定領域研究, 北海道大学, Principal investigator, Competitive research funding, 18013001
  • U-ボックスタンパク質による神経変性疾患関連タンパク質の分解制御
    科学研究費補助金(特定領域研究)
    2006 - 2007
    畠山 鎮次
    研究成果報告書我々はU-ボックス型ユビキチンリガーゼ(CHIPやE4Bなど)を同定し、ユビキチン化におけるタンパク質品質管理における重要性を検討した。U-ボックスタンパク質のひとつであるE4Bが、、脊髄小脳変性症3型(マシャドージョセフ病)の原因遺伝子犀物であるMJD1のユビキチン化に関与し、実験レベルで本疾患の発症を抑制させる活性があることを証明した。また、軸索変性異常マウスであるWld^sマウスにおいて発現しているE4B遺伝子とNmnat1遺伝子の融合遺伝子産物(Wld^sタンパク質)の軸索変性における機能責任部位を明らかにした。さらに今回、E4Bの結合タンパク質として我々が以前に同定した分子シャペロンp97/VCPの関連タンパク質を検索したところ、新たにRINGフィンガードメインを有するユビキチンリガーゼTRIM21/Ro52を同定した。そこで、TRIM21/Ro52の基質タンパク質候補を検索したところ、B細胞においてIgG1(IgG2、IgG4)と相互作用することが判明した。つまり、p97/VCPと協調して機能するユビキチンリガーゼとしてTRIM21/Ro52はB細胞(形質細胞)における抗体分子(IgG1_1など)の品質管理に関与することを判明した。また現在、神経組織においてTRIM21/Ro52と相互作用する分子(神経細胞死を制御する分子候補)を同定している。本研究...
    文部科学省, 特定領域研究, 北海道大学, Principal investigator, Competitive research funding, 18023003
  • Pirh2ユビキチンリガーゼによる膜輸送制御
    科学研究費補助金(特定領域研究)
    2006 - 2007
    畠山 鎮次
    研究成果報告書多くの細胞質・核質に存在するタンパク質の分解にユビキチン・プロテアソーム系が関与している。そして、標的タンパク質のユビキチン化に必要な酵素群の中で、特にユビキチンリガーゼE3は標的タンパク質を認識し、最終的にユビキチンを付加する重要な酵素サブユニットである。最近になり、ユビキチン化タンパク質修飾が分解のためのシグナルだけではなく膜輸送(メンブラントラフィック)に重要な機能を有することが報告されている。申請者はPirh2(p53をユビキチン化するE3)が、細胞内膜輸送に関与するε-COPと相互作用することを見出しており、本申請課題においては、Pirh2による細胞内膜輸送関連タンパク質のユビキチン化の機能を解明することを目的とする。in vivo結合実験を行なったところ、PIRH2とε-COPの共沈が認められた。さらにPIRH2がε-COPをユビキチン化するかを確認するためにin vitroユビキチン化アッセイを行なったところ、PIRH2を添加時にのみ、ε-COPのポリユビキチン化が認められた。さらに細胞内でε-COPのユビキチン化が起こっているかを確認するためにin vivoユビキチン化アッセイを行なったところ、PIRH2の共発現によりε-COPのユビキチン化の増強が認められた。これらの結果により、PIRH2の過剰発現がε-COPのユビキチン化を引き起こすことが判...
    文部科学省, 特定領域研究, 北海道大学, Principal investigator, Competitive research funding, 18050002
  • Comprehensive analysis of TRIM family ubiquitin ligases
    Grants-in-Aid for Scientific Research(基盤研究(B))
    2006 - 2007
    Shigetsugu HATAKEYAMA, 築山 忠維
    Ubiquitination is a versatile post-translational modification mechanism used by eukaryotic cells mainly to control protein levels through proteasome-mediated proteolysis. Ubiquitin conjugation is achieved by several enzymes that act in concert, a ubiquitin-protein ligase (E3). E3 is thought to be the component of the ubiquitin conjugation system that is most directly responsible for substrate recognition. Enzymes belonging to class E3 that have so far been identified include members of the HECT (homologous to E6-AP carboxyl terminus), RING-finger and U-box families of proteins. So far; we h...
    Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, 基盤研究(B), 北海道大学, Principal investigator, Competitive research funding, 18390079
  • ハイブリッド型ユビキチン化酵素による神経変性疾患の治療
    科学研究費補助金(萌芽研究)
    2006 - 2007
    畠山 鎮次, 築山 忠維
    多くの細胞質・核質に存在するタンパク質の分解に関わっているのはユビキチン-プロテアソーム系である。この分解系の特徴は、基質特異性が高く、分解速度が速いことである。分解されるべきタンパク質はユビキチンが鎖状に結合され(ポリユビキチン鎖)、タンパク質分解装置であるプロテアソームがポリユビキチン鎖を認識して標的タンパク質ごと分解する。標的タンパク質のユビキチン化に必要な酵素群の中で、特にユビキチンリガーゼは標的タンパク質を認識し、最終的にユビキチンを付加する重要な因子である。本研究課題においては、各ポリグルタミン病関連タンパク質(ハンチンティン、Atrophin-1、Ataxin(ATX)-1,-2,-3,-17等)には特異的に結合するタンパク質が同定されているので、この結合タンパク質とユビキチンリガーゼであるU-ボックスタンパク質のキメラ酵素(人工ハイブリッドユビキチンリガーゼ)を作製し、ポリグルタミン含有タンパク質が人工ハイブリッドユビキチンリガーゼによってユビキチン化を受け、プロテアソームによって分解される系を構築する。さらに実際の遺伝子治療に応用できるかどうかを検討するために、ウイルスベクターを利用して細胞やマウスへの導入実験を行い、神経機能異常に対する効果を判定する。特に、ATX-3/MJD1とVCP/p97の結合に注目し、VCPにおける最小結合領域を同定しているところで...
    文部科学省, 萌芽研究, 北海道大学, Principal investigator, Competitive research funding, 18659252
  • 分子シャペロン関連ユビキチンリガーゼによる異常構造タンパク質の分解制御
    科学研究費補助金(特定領域研究)
    2005 - 2006
    畠山 鎮次
    神経細胞内封入体が各種の神経変性疾患の組織病理学的所見として多く報告されており、封入体は異常構造をとったタンパク質であることが報告されている。病理組織学的検索によりこれらの封入体を構成するタンパク質の多くがユビキチン化というタンパク質分解のための修飾が起きていることが知られている。本研究では、封入体構成タンパク質(ポリグルタミンタンパク質、タウ、α-シヌクレインなど)の安定性を調節するメカニズムとして分子シャペロン系とユビキチン-プロテアソーム系がどのような役割を果たしているのかを検討する。特に、封入体構成タンパク質をユビキチン化させる酵素系であるU-ポックスタンパク質との関係を生化学的に明らかにすることを目的とする。我々はヒト及びマウスからU-ボックスドメインを含むタンパク質のcDNAをクローニングし、そのE3活性を証明した(U-ボックス型E3)。ほとんどのU-ボックスタンパク質は分子シャペロンとの関係が認められ、U-ボックス型E3はシャペロン依存型E3である可能性が高い。特に哺乳類のUfd2ホモログであるUFD2aが、ポリグルタミン病のひとつであるマシャド-ジョセブ病の原因遺伝子産物である、神経細胞内に蓄積されるMJD1タンパク質を認識し分解できることを見いだした。また、CHIPが、アルツハイマー病関連タンパク質であるタウや筋萎縮性側索硬化症に関連するSOD1のユビキチン...
    文部科学省, 特定領域研究, 北海道大学, Principal investigator, Competitive research funding, 17028001
  • 性ホルモン受容体のユヒキチン化介在性分解による癌細胞増殖制御機構
    科学研究費補助金(特定領域研究)
    2005 - 2005
    畠山 鎮次
    多くの細胞質・核質に存在するタンパク質の分解にユビキチン-プロテアソーム系が関与している。この分解系の特徴は、基質特異性が高く、分解速度が速いことである。この特徴を利用して、転写因子や細胞シグナル伝達や癌遺伝子産物や癌抑制遺伝子産物は、自分自身のタンパク質としての発現量を調節している。性ホルモン受容体も最近ユビキチン化により発現量(分解量)が制御させていることが報告されている。特にエストロゲン受容体α(ERα)やアンドロゲン受容体(AR)などのホルモン受容体は、リガンドと複合体を形成して、転写因子として標的遺伝子の転写を活性化し、生殖器の発達やホルモン依存性癌(乳癌や子宮体癌など)の腫瘍形成に影響を与えることが知られている。本研究計画では、ホルモン依存性癌において重要分子であるホルモン受容体(男性ホルモンと女性ホルモン)に対して、そのユビキチン化の分論的機序を解明することを目的とする。我々はERαを特異的にユビキチン化するユビキチンガーゼE3、ERα-associated Ring-_finger protein(EARF)を新たに同定し、生化学的及び細胞生物学的解析を行った。EARFはERαと直接結合し、in vitroユビキチン化アッセイにおいてERαをユビキチン化することが確認された。また細胞内にEARFを過剰発現させると、ERαのユビキチン化を促進することが判明した。...
    文部科学省, 特定領域研究, 北海道大学, Principal investigator, Competitive research funding, 17014001
  • U-ボックスタンパク質による神経変性疾患関連タンパク質の分解制御
    科学研究費補助金(特定領域研究)
    2005 - 2005
    畠山 鎮次
    神経細胞内封入体が各種の神経変性疾患の組織病理学的所見として多く報告されており、封入体は異常構造をとったタンパク質であることが報告されている。病理組織学的検索によりこれらの封入体を構成するタンパク質の多くがユビキチン化というタンパク質分解のための修飾が起きていることが知られている。本研究では、封入体構成タンパク質(ポリグルタミンタンパク質、タウ、α-シヌクレインなど)の安定性を調節するメカニズムとして分子シャペロン系とユビキチン-プロテアソーム系がどのような役割を果たしているのかを検討する。特に、封入体構成タンパク質をユビキチン化させる酵素系であるU-ボックスタンパク質との関係を生化学的に明らかにすることを目的とする。我々はヒト及びマウスからU-ボックスドメインを含むタンパク質のcDNAをクローニングし、そのE3活性を証明した(U-ボックス型E3)。ほとんどのU-ボックスタンパク質は分子シャペロンとの関係が認められ、U-ボックス型E3はシャペロン依存型E3である可能性が高い。異常蛋白の蓄積は対応するために、正確な蛋白フォールディングを起こすためには分子シャペロンが、一方、異常タンパク質を分解する場合はU-ボックス型E3が関与している可能性を示した。機能レベルでは、哺乳類のUfd2ホモログであるUFD2aが、ポリグルタミン病のひとつであるマシャド-ジョセフ病の原因遺伝子産物であ...
    文部科学省, 特定領域研究, 北海道大学, Principal investigator, Competitive research funding, 17025003
  • Comprehensive analysis of molecules related for antigen receptor signaling
    Grants-in-Aid for Scientific Research(基盤研究(B))
    2004 - 2005
    Shigetsugu HATAKEYAMA, 中山 敬一, 嘉村 巧
    This application is to analyze comprehensively about post-translational modification regarding to phosphorylation and ubiquitylation using affinity-chromatography. The system we analyzed is signal transduction system of antigen receptor signals in immune cells, especially phosphorylation and ubiquitylation. The purpose of this project is to clarify the down-stream signal transduction molecules comprehensively from the point of protein modifications.Ubiquitylation and phosphorylation are implicated in the many intracellular phenomenons including signal transduction such as TCR,BCR,FcR signal...
    Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, 基盤研究(B), 九州大学->北海道大学, Principal investigator, Competitive research funding, 16300093
  • 細胞内タンパク質の特異的分解制御による癌に対する遺伝子治療法の確立
    科学研究費補助金(萌芽研究)
    2004 - 2005
    畠山 鎮次, 中山 敬一, 嘉村 巧
    多くの細胞質・核質に存在するタンパク質の分解に関わっているのはユビキチン-プロテアソーム系である。この分解系の特徴は、基質特異性が高く、分解速度が速いことである。分解されるべきタンパク質はユビキチンが鎖状に結合され(ポリユビキチン鎖)、タンパク質分解装置であるプロテアソームがポリユビキチン鎖を認識して標的タンパク質ごと分解する。標的タンパク質のユビキチン化に必要な酵素群の中で、特にユビキチンリガーゼは標的タンパク質を認識し、最終的にユビキチンを付加する重要な因子である。正常細胞に比べ癌細胞ではいくつかのタンパク質においてその発現の異常が報告されている。癌細胞において、癌遺伝子発現の増加(もしくは安定化)、もしくは癌抑制遺伝子産物の発現低下(もしくは不安定化)が認められることがある。例えば、Myc等の癌遺伝子においては遺伝子増幅が起こり、その発現の増加が認められる。Mycに特異的に結合する分子Maxが存在するので、このMaxとユビキチンリガーゼであるU-ボックスタンパク質のキメラ分子(Max-U)を作製し、MycがMax-Uによってユビキチン化を受け、プロテアソームによって分解される系を構築した。Max-Uにより、Mycは特異的に認識され、ユビキチン化を受けることがin vitroユビキチン化アッセイにより判明した。また、Max-Uを細胞内に発現させると、Mycの分解速度が速く...
    文部科学省, 萌芽研究, 九州大学->北海道大学, Principal investigator, Competitive research funding, 16659104
  • Analysis of degradation of cell cycle regulators Kip family
    Grants-in-Aid for Scientific Research(基盤研究(B))
    2004 - 2005
    Takumi KAMURA, 中山 敬一, 畠山 鎮次
    The cyclin-dependent kinase (CDK) inhibitor p27 is degraded at the G(0)-G(1) transition of the cell cycle by the ubiquitin-proteasome pathway in a Skp2-independent manner. We recently identified a novel ubiquitin ligase, KPC (Kip1 ubiquitylation-promoting complex), consisting of KPC1 and KPC2, which regulates the ubiquitin-dependent degradation of p27 at G(1) phase. We have now investigated the structural requirements for the interactions of KPC1 with KPC2 and p27. The NH(2)-terminal region of KPC1 was found to be responsible for binding to KPC2 and to p27. KPC1 mutants that lack this regio...
    Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, 基盤研究(B), 九州大学->名古屋大学, Coinvestigator not use grants, Competitive research funding, 16390082
  • 異常タンパク質蓄積による神経変性疾患発症の分子機構の解明
    科学研究費補助金(特定領域研究)
    2004 - 2004
    嘉村 巧, 中山 敬一, 畠山 鎮次
    ユビキチン・プロテアソーム系は基質特異的なタンパク質分解機構であり、基質に特異的にユビキチンを多数結合させる反応(ポリユビキチン化)は、ユビキチン結合酵素(E1)、ユビキチン活性化酵素(E2)、ユビキチンリガーゼ(E3)の複合酵素系によって行われると考えられてきた。さらに、最近になって基質の種類によっては、E1-E2-E3に加えてユビキチン鎖伸長因子(E4)を必要とするポリユビキチン化反応があることが報告された。われわれは、出芽酵母で同定された、ユビキチン鎖伸長因子(E4)であるUfd2の哺乳類ホモログE4B/UFD2aを同定した。E4BはそのC末端にU-ボックスドメインを有す。E4Bは、成体マウスでは主に大脳、小脳などの神経組織に発現が高く認められ、またポリグルタミン病の原因遺伝子産物(MJD1)のユビキチン化にE4として関わっており、神経組織におけるユビキチンシステムとの関連が示唆された。哺乳類個体におけるE4Bの分子機能を解析するためにE4Bノックアウト(-/-)マウスを作製したところ、E4B-/-マウスは胎生12〜13日で、頭部、頸部、心臓、腹部などに血管の拡張や出血を認め、致死に至った。また、心筋組織には広汎なアポトーシスが認められ、心臓の発生、成熟過程に異常が認められた。プロテオーム解析では、E4B-/-マウスにおいて脱ユビキチン化酵素であるUCHL1の分子量に変...
    文部科学省, 特定領域研究, 九州大学, Coinvestigator not use grants, Competitive research funding, 16015288
  • 人工ハイブリット型ユビキチン連結酵素による癌治療法の開発
    科学研究費補助金(特定領域研究)
    2004 - 2004
    嘉村 巧, 畠山 鎮次
    癌遺伝子産物の発現量を、そのタンパク質分解を促進することによって低下させるシステムを構築し、臨床応用の可能性を検討することが本研究の目的である。最近、われわれはU-box型ユビキチンリガーゼを同定し報告した。このU-box型ユビキチンリガーゼはSCF型ユビキチンリガーゼとは異なり、単体よりなりその単一分子中に基質と結合する領域および基質にユビキチンを付加する領域(U-box)の両方を持っているのが特徴である。よってハイブリットU-boxタンパク質は、より効率よく基質をユビキチン化し分解に導く可能性がある。われわれは、U-box型ユビキチンリガーゼのU-boxタンパク質と癌遺伝子産物(Myc)と結合することが知られているタンパク質(Max)とのハイブリッドU-boxタンパク質(U-box/Maxハイブリッドタンパク質)を作製し、培養細胞を用いてMycに対する影響を検討した。その結果としてこの人工ハイブリッド型ユビキチンリガーゼによってMycのユビキチン化が促進され、その半減期が短縮されることを確認した。また培養細胞にこの人工ハイブリッド型ユビキチンリガーゼとMycを共同発現させることによりMyc誘導性のコロニー形成能が阻害された。さらにはこの人工ハイブリッド型ユビキチンリガーゼとMycを共同発現する細胞をヌードマウスに移植したところ明らかに造腫瘍能の低下を認められた。この方法が...
    文部科学省, 特定領域研究, 九州大学, Coinvestigator not use grants, Competitive research funding, 16023247
  • プロテアソームへのユビキチン化基質のターゲッテング機構の解析
    科学研究費補助金(特定領域研究)
    2003 - 2004
    嘉村 巧, 中山 啓子, 中山 敬一, 畠山 鎮次
    ユビキチン・プロテアソーム系を介したタンパク質分解は細胞周期・シグナル伝達・脳変性疾患等に中心的な役割を果たしている。タンパク質へのユビキチン化反応には、E1,E2,E3の酵素群が関与し、この分野に関する研究は急速に進んでいるが、その後のステップであるポリユビキチン化タンパク質のプロテアソームへのターゲッテング機構に関してはほとんど明らかになっていない。最近、我々は生化学的手法を用いて、KPC1(C末側にRINGフィンガー配列を持つ)とKPC2(N末側にUBL配列、C末側に2つのUBA配列を持つ)の2量体からなる複合体を、CDKインヒビターp27Kip1に対する新たなE3として細胞抽出液より分離・精製した。近年UBLおよびUBA配列をもつタンパク質の機能解析が盛んに行われているが、我々が同定したKPC2に関する報告はいまだなされていない。そこで本研究ではKPC2のユビキチン・プロテアソーム系に対する影響を生化学的、細胞生物学的方法を用いて解析することを目的とする。試験管内および細胞内でKPC2がプロテアソームおよびユビキチンと結合することを確認している。これらの結合にはそれぞれKPC2のUBL及びUBAドメインが必要であった。また試験管内でのp27のユビキチン化反応に対してKPC2のSTI1ドメインが必要であることを明らかにした。さらにRNA干渉法をもちいて細胞内でp27の分...
    文部科学省, 特定領域研究, 九州大学, Coinvestigator not use grants, Competitive research funding, 15032240
  • Analysis of the PKC-δ Signaling Pathway by Proteomics with Embryonic and Genetic Engeneering
    Grants-in-Aid for Scientific Research(基盤研究(B))
    2003 - 2004
    Keiichi NAKAYAMA, 谷内 一郎, 嘉村 巧, 畠山 鎮次, 中山 啓子
    The accumulation of genome sequence data has facilitated the establishment of new approaches to systematic characterization of gene expression profiles at the mRNA level (transcriptome). Such strategies do not, however, necessarily provide direct information about the profile of protein expression (proteome), given that the abundance of a given mRNA does not necessarily correlate with that of the encoded protein. Furthermore, numerous characteristics of proteins, including their subcellular localization, interactions with other molecules, stability, and posttranslational modification, are a...
    Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, 基盤研究(B), 九州大学, Coinvestigator not use grants, Competitive research funding, 15370060
  • Study of molecular mechanisms of CD4 silencing and role s of Runx proteins during lymphocyte development
    Grants-in-Aid for Scientific Research(基盤研究(B))
    2003 - 2004
    Ichiro TANIUCHI, 畠山 鎮次, 嘉村 巧, 中山 敬一, 中山 啓子
    The aim of this research is to understand the molecular mechanisms of CD4 silencing and function of Runx transcriptional factors during lymphocyte development. Because a main experimental approach was in vivo analyses of gene manipulated mice, we have generated several mutant mouse strains including gene targeted mice and transgenic mice. By using gene targeting in Es cells and Cre-loxP system, we have generated flox mutant allele for Runx1,Runx3 or CBFβ gene for conditional inactivation by induction of Cre recombinase by tissue and stage specific manner. We have also generated Runx3 transg...
    Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, 基盤研究(B), 九州大学->独立行政法人理化学研究所, Coinvestigator not use grants, Competitive research funding, 15390162
  • シグナル伝達を調節するSCFリガーゼ
    科学研究費補助金(特定領域研究(B), 特定領域研究)
    2000 - 2004
    小南 欽一郎, 畠山 鎮次, 畠山 鎮次
    SCF複合体の既知の構成分子Skp1、Cul1、Rbx1、F-boxタンパク質等にTAPタグをつけ、TAPシステムによって会合因子を単離する実験系を確立し、マイクロシークエンサー及び質量分析器でそのタンパク質配列を明らかにした。そのなかには転写調節に重要であるTIP120AがSCF複合体構成成分と結合していることが判明した。またSCF^の機能解析を目的に、Fbw7ノックアウトマウスを作製したところ、心臓奇形等で胎生致死となり、Fbw7が発生学上Notch系のシグナルに関与することを明らかにした。また、Fbw7がリン酸化依存性に癌遺伝子であるMycのユビキチン化及び分解の制御に関与することを報告した。さまざまなタンパク質合成および修飾ミスにより細胞質で不溶化するタンパク質が存在するが、分子シャペロン等が異常たんぱく質の修復に関与することが報告されている。申請者はもうひとつの異常タンパク質処理メカニズムとしてユビキチン-プロテアソーム系に注目した。つまり、物性が正常にとれないタンパク質をユビキチン化し分解するユビキチンリガーゼの存在を明らかにすることを目的として研究を遂行した。申請者は実際に、タンパク質の品質管理に関する酵素として新たなユビキチンリガーゼ(U-ボックスタンパク質群)を同定し、疾患との関係を解析している。その基質タンパク質や調節タンパク質を同定するために...
    文部科学省, 特定領域研究(B), 特定領域研究, 九州大学->北海道大学, Principal investigator, Competitive research funding, 12146204
  • Investigation into the molecular mechanisms underlying proteolysis of CDK inhibitor p27
    Grants-in-Aid for Scientific Research(特定領域研究(C), 特定領域研究)
    2000 - 2004
    Keiichi NAKAYAMA, 畠山 鎮次, 北川 雅敏
    We have studied the mechamism underlying the regulation of the abundance of the CDK inhibitor p27. p27 is degraded at the GO-G1 transition, and its abundance remains low during cell proliferation. The SCF/Skp2 ubiquitin ligase complex has been thought to play a critical role in p27 degradation. However, analysis of Skp2-deficient mice revealed that degradation of p27 at the GO-G1 transition proceeds normally in Skp2-/-cells, whereas p27 proteolysis during S-G2 phases is impaired in these Skp2-deficient cells. These results suggested the presence of Skp2-independent pathway to control ubiqui...
    Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, 特定領域研究(C), 特定領域研究, 九州大学, Coinvestigator not use grants, Competitive research funding, 12213097
  • 異常タンパク質蓄積による神経変性疾患発症の分子機構の解明
    科学研究費補助金(特定領域研究)
    2003 - 2003
    嘉村 巧, 谷内 一郎, 畠山 鎮次
    ポリグルタミン病と呼ばれる神経変性疾患群は、原因遺伝子上でトリプレット・リピートが異常に伸長することによってタンパク質内に異常ポリグルタミン領域を生じ、この異常タンパク質が神経細胞内封入体に蓄積し、最終的に変性、脱落することによって発症することが知られている。これら封入体成分は高度にユビキチン化されていることより、ユビキチン・プロテアソーム系によるタンパク質分解が、ポリグルタミン病の病態へ関与していることが示唆されている。我々はポリグルタミン病の病因解明の手がかりとしてMachado-Joseph病の原因遺伝子産物MJD1に対するE3ユビキチンリガーゼを生化学的手法で精製しているが、その過程でMJD1と結合するタンパク質VCPと、VCPに結合してMJD1のユビキチン化鎖の伸長を誘導する酵素UFD2を発見した。そこで本研究では、VCP-UFD2複合体の神経細胞における異常MJD1の分解についての検討を行うと同時に、異常MJD1を発現させたモデル動物に対してVCPとUFD2を過剰発現させ、病理学的・神経学的な変化を解析する。すでにUFD2を過剰発現することによりMJDの分解を促進できることを確認している。そして現在MJDトランスジェニックマウスおよびUFD2ノックアウトマウスおよびタランスジェニックマウスの作製をすすめているところである。個体レベルにおいてもUFD2を神経細胞内に...
    文部科学省, 特定領域研究, 九州大学, Coinvestigator not use grants, Competitive research funding, 15016083
  • 組織特異的Runx不活性化による発がんモデルマウスの作製と発がんの分子機構の解明
    科学研究費補助金(特定領域研究)
    2003 - 2003
    谷内 一郎, 畠山 鎮次, 嘉村 巧
    Runxファミリーの発がんにおける役割をマウス個体内で検討する目的に、Runx遺伝子の組織特異的不活性化マウスの作製を行っている。本年度は既に作製したRunx1コンヂィショナルノックアウトマウスを血液幹細胞でCreを発現するFes-Creマウスと交配した。その結果、末梢血球系細胞では一部の細胞でのみRunx1の不活性化が見られ、全ての幹細胞でRunx1の不活性化が起きていない事が考えられた。また、数カ月の観察では、著名ながん化は見られず、長期観察が必要と考えられた。次に、その変異が固形がん、特に胃がんの発生に関与すると考えられているRunx3遺伝子に関して、Runx3を組織特異的に不活性化する事の出来るRunx3コンヂィショナルノックアウトマウスを作製した。Runx3の場合、ES細胞に変異を導入した際に使用したneo遺伝子を除去したESクローンからは生殖系列を介し変異が伝わらなかったので、生殖系列でCreを発現するトランスジェニックマウスを用いneo遺伝子カセットマウス交配により除去する方法で、Runx3コンヂィショナルノックアウトマウスを作製した。次に、Runxファミリーの共通のβユニットであるCbfβをコードするCbfb遺伝子に関してもコンヂィショナルノックアウトマウスの作製を行った。現在、ES細胞のクローニングは終了し、ES細胞のインジェクションを行っている所である。ま...
    文部科学省, 特定領域研究, 九州大学, Coinvestigator not use grants, Competitive research funding, 15023247
  • 人工ハイブリット型ユビキチン連結酵素による癌治療法の開発
    科学研究費補助金(特定領域研究)
    2003 - 2003
    嘉村 巧, 畠山 鎮次
    癌遺伝子産物の発現量を蛋白分解を促進することによって低下させるシステムを構築し、その臨床応用の可能性を検討することが本研究の目的である。そこで本研究においてはSCF型ユビキチン連結酵素の基質認識コンポーネントであるF-box蛋白と、癌遺伝子産物(ここでは代表例として活性化Ras)と結合することが知られている蛋白(Sos)とのハイブリッドF-box蛋白(F-box/Sosハイブリッド蛋白)を作成し、この人工ハイブリッド型ユビキチン連結酵素によってRasの分解に対する影響を検討している。現在までにこのF-box/Sosハイブリッドタンパク質が試験管内および細胞内で実際にSkp1やRasと結合することを確認している。また昆虫細胞で発現・精製したF-box/Sosハイブリッドタンパク質、Skp1、Cul1およびRbx1からなるE3ユビキチンリガーゼ複合体がE1、E2、およびユビキチンの存在下でRasのユビキチン化反応を再構成できることも確認している。そして活性化Rasの過剰発現によるトランスフォームに対する影響を検討しようとしているところである。転写因子などの調節蛋白質の多くはユビキチンプロテアゾーム系による蛋白分解によってその発現量が調節されているが、このユビキチン化の特徴は厳密な基質特異性が認められることである。そこで、この特異性の高いシステムを癌遺伝子産物に適応すれば、過剰蛋白...
    文部科学省, 特定領域研究, 九州大学, Coinvestigator not use grants, Competitive research funding, 15025258
  • マウスGemininの発生工学的手法を用いた機能解析
    科学研究費補助金(特定領域研究)
    2002 - 2003
    中山 啓子, 嘉村 巧, 畠山 鎮次
    Gemininは、mitosisの間にだけに分解される分子を網羅的にスクリーングすることによつて発見された分子である。G1期には全く存在しないが、S期からG2期、M期の開始にかけて蓄積し、有糸分裂の中期(metaphase)から後期(anaphase)への移行期に急速に消失する。このタンパク量の急激な変化はAPC/Cによるユビキチン化によって分解を受けるためである。また、Gemininを過剰発現するとDNA複製が抑制されることから、DNA複製のライセンシングに関与する分子であると考えられてきた。このように細胞周期の進行に強く関わっていると考えられる分子Gemininのノックアウトマウスを作製することによって、そのin vivoでの生物学的役割を検討することが本研究の目的である。Geminin遺伝子をクローニングし遺伝子構造を明らかにした後、Cdt1結合領域をコードするエクソンをネマイシン耐性遺伝子に置換するターゲティングベクターを作製し、定法に則りノックアウトマウスを作製したところ、胎生早期に致死であることが確認された。現在までの解析では、ノックアウト胚は胎生7.5日には観察されていない。このような胎生初期の死亡からも細胞の正常な分裂に必須の分子であることが予想される。一方、2004年には、Gemininは、Polycomb遺伝子との相互作用によって、Hox遺伝子を制御するこ...
    文部科学省, 特定領域研究, 九州大学->東北大学, Coinvestigator not use grants, Competitive research funding, 14033236
  • 人工ハイブリット型ユビキチン連結酵素による癌治療法の開発
    科学研究費補助金(特定領域研究)
    2002 - 2002
    嘉村 巧, 畠山 鎮次
    癌遺伝子産物の発現量を蛋白分解を促進することによって低下させるシステムを構築し、その臨床応用の可能性を検討することが本研究の目的である。そこで本研究においてはSCF型ユビキチン連結酵素の基質認識コンポーネントであるF-box蛋白と、癌遺伝子産物(ここでは代表例として活性化Ras)と結合することが知られている蛋白(Sos)とのハイブリッドF-box蛋白(F-box/Sosハイブリッド蛋白)を作成し、この人工ハイブリッド型ユビキチン連結酵素によってRasの分解に対する影響を検討している。現在までにこのF-box/Sosハイブリッドタンパク質が試験管内および細胞内で実際にSkp1やRasと結合することを確認している。また昆虫細胞で発現・精製したF-box/Sosハイブリッドタンパク質、Skp1、Cu11およびRbx1からなるE3ユビキチンリガーゼ複合体がE1、E2、およびユビキチンの存在下でRasのユビキチン化反応を再構成できることも確認している。そして活性化Rasの過剰発現によるトランスフォームに対する影響を検討しているところである。転写因子などの調節蛋白質の多くはユビキチンプロテアゾーム系による蛋白分解によってその発現量が調節されているが、このユビキチン化の特徴は厳密な基質特異性が認められることである。そこで、この特異性の高いシステムを癌遺伝子産物に適応すれば、過剰蛋白のみを除...
    文部科学省, 特定領域研究, 九州大学, Coinvestigator not use grants, Competitive research funding, 14030066
  • プロテアソームへのユビキチン化基質のターゲッテング機構の解析
    科学研究費補助金(特定領域研究)
    2002 - 2002
    嘉村 巧, 中山 敬一, 中山 啓子, 畠山 鎮次
    ユビキチン・プロテアソーム系を介したタンパク質分解は細胞周期・シグナル伝達・脳変性疾患等に中心的な役割を果たしている。タンパク質へのユビキチン化反応には、E1,E2,E3の酵素群が関与し、この分野に関する研究は急速に進んでいるが、その後のステップであるポリユビキチン化タンパク質のプロテアソームへのターゲッテング機構に関してはほとんど明らかになっていない。最近、我々は生化学的手法を用いて、p140 (C末側にRINGフィンガー配列を持つ)とp50 (N末側にUBL配列、C末側に2つのUBA配列を持つ)の2量体からなる複合体を、CDKインヒビターp27Kip1に対する新たなE3として細胞抽出液より分離・精製した。近年UBLおよびUBA配列をもつタンパク質の機能解析が盛んに行われているが、我々が同定したp50に関する報告はいまだなされていない。そこで本研究ではp50のユビキチン・プロテアソーム系に対する影響を生化学的、細胞生物学的方法を用いて解析することを目的とする。現在までに、試験管内および細胞内でp50がプロテアソームおよびユビキチンと結合することを確認している。また試験管内でのp27のユビキチン化反応に対してp50が抑制的に作用することも確認している。そしてp27の分解に対する影響をp50の過剰発現あるいはp50に対するRNA干渉法をもちいて検討中である。さらにはp50のノッ...
    文部科学省, 特定領域研究, 九州大学, Coinvestigator not use grants, Competitive research funding, 14037254
  • Establishment of therapeutic method for neurodegenerative diseases by specific protein degradation system for abnormal proteinsEstablishment of therapeutic method for neurodegenerative diseases by specific protein degradation system for abnormal proteins
    Grants-in-Aid for Scientific Research(基盤研究(B))
    2001 - 2002
    Shigetsugu HATAKEYAMA, 山下 順範, 中山 啓子, 中山 敬一, 山下 順範囲
    Intracellular protein degradation is involved in the regulation of biologically important phenomenon including cell cycle, transcriptional regulation and signal transduction. Ubiquitylation is mediated by a multienzyme cascade and involves the formation by ubiquitin of thiol esters with at least two, and, in most instances, three, distinct types of enzyme: an E1, an E2, and an E3.Then Polyubiquitylated proteins are recognized and degraded by proteasomes. In this cascade, E3 enzymes are thought to determine the substrate specificity of ubiquitylation and have been classified into two familie...
    Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, 基盤研究(B), 九州大学, Principal investigator, Competitive research funding, 13557057
  • New clearance system of abnormal protein in Polyglutammine disease
    Grants-in-Aid for Scientific Research(基盤研究(B))
    2001 - 2002
    Keiichi NAKAYAMA, 中山 啓子, 畠山 鎮次
    Machado-Joseph disease (MJD)/Spinocerebellar ataxia type 3 (SCA3) is neurodegenerative disease which is caused by polyglutamine expansion in a responsible gene product, MJD1/Ataxin3. MJD1 has now been shown to undergo ubiquitylation and degradation by proteasome-dependent pathway. MJD1 with expanded polygiutamine tract was more resistant to degradation than normal MJD1. We established an in vitro system of ubiquitylation of MJD1, thereby biochemically purified activity to mediate polyubiquitylation of MJD1 from rabbit reticulocyte lysate. An AAA-family ATPase VCP was isolated from the activ...
    Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, 基盤研究(B), 九州大学, Coinvestigator not use grants, Competitive research funding, 13480258
  • New cancer therapy by degradation of specific proteins
    Grants-in-Aid for Scientific Research(基盤研究(B))
    2001 - 2002
    Keiichi NAKAYAMA, 山下 順範, 中山 啓子, 畠山 鎮次
    We proposed to induce to degradation of specific protein by the modification of ubiquitin-ligase, Recently, it is reported that expression level of many proteins are regulated by not only transcription but degradation rate. Ubiquitin-porteasome system is one of the most useful system to regulate expression level of protein because of its specificity. On this unique point we try to create new ubiquitin-ligase to recognize and induce to degradate proteins which are toxic for our bodies.In this project, we used oncoprotein, Myc as model protein. Because Myc is known to bind to Max, we made sev...
    Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, 基盤研究(B), 九州大学, Coinvestigator not use grants, Competitive research funding, 13557019
  • 神経変性疾患における細胞内封入体のユビキチン介在性分解系の解析と臨床応用
    科学研究費補助金(特定領域研究(C))
    2001 - 2001
    畠山 鎮次
    文部科学省, 特定領域研究(C), 九州大学, Principal investigator, Competitive research funding, 13210110
  • ユビキチン化酵素複合体の同定及び細胞生物学的解析
    科学研究費補助金(奨励研究(A))
    2000 - 2001
    畠山 鎮次
    現在まで蛋白分解機構が報告されているが、特に、酵母におけるユビキチン依存性プロテアソーム介在性蛋白分解に関する研究により、Skp1、Cu1-1、F-box蛋白複合体(SCF複合体)と言われるユビキチン化を実行する酵素複合体は、細胞周期をはじめ、さまざまな細胞機能に関与する分子の発現調節(分解調節)を行っていることが明らかになったSCFとはSkpl、Cul1、F-ボックス蛋白(基質認識受容体)からなるユビキチンリガーゼ(E3)複合体である。我々は、酵母におけるアナロジーを利用して、マウスにおけるSkp1、Cul-1及び複数のFボックス蛋白を同定した。特に、我々がFWD1/β-TrCP(1つのF boxと7つのWD40リピートを有する)として同定したF-box蛋白は、免疫学上重要であるNF-KκBの抑制分子であるIκBαと、細胞接着もしくは癌の分野で注目されるβ-cateninのユピキチン化、及び分解に関与していることを明らかにした。またSkp2というFボックス蛋白を同定し、Skp2の標的分子として、サイタリンEとp27を生化学的及び遺伝学的手法により見い出した。さらに、実際にサイクリンEとp27のユピキチンリガーゼであるかを確証するために、Skp2ノックアウトマウスを作製し、Skp2ノックアウトマウスは野生型マウスと比較して、体重が少なく、全体的に成長が遅い以外、肉眼レベルでは...
    文部科学省, 奨励研究(A), 九州大学, Principal investigator, Competitive research funding, 12770074
  • Functional analysis of ubiquitin ligase by knock-out mise
    Grants-in-Aid for Scientific Research(基盤研究(B))
    2000 - 2001
    Keiko NAKAYAMA, 小南 欽一郎, 畠山 鎮次, 中山 敬一, 北川 雅俊
    1) We have reported that F-box protein, FWD1 works as a ubiquitin ligase on the degradation of lκB or β-catenin. FWD1 constitutes SCF complex with Cul-1, Skp1, and Rbx1. In this study, we generated knock-out mice of Cul-1 and Skp1, which are components of SCF complex, and another F-box protein, Skp2. Analysis of these mice shows the biological role of protein degradation by SCF complex system, one category of proteolysis by ubiquitin-proteasome system.2) Skp2 is a ubiquitin ligase of cyclin E and p27^. In Skp2 knock-out mice, cyclin E and p27^ was accumulated abnormally. Cells i...
    Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, 基盤研究(B), 九州大学, Coinvestigator not use grants, Competitive research funding, 12480211
  • Identification of the factors mediating ubiquitination of inclusion body in neurodegenerative diseases
    Grants-in-Aid for Scientific Research(基盤研究(B))
    1999 - 2000
    Kei-ichi NAKAYAMA, 畠山 鎮次, 北川 雅敏, 中山 啓子, 小南 欽一郎
    It has been reported that most of inclusion bodies which are found in patients' neurons of neurodegenerative diseases are ubiquitinated. The aim of this research project is to identify the factors to mediate ubiquitination of the proteins constituting the inclusion body. As a model system, we chose Machado-Joseph disease (MJD), in which polyglutamine stretch of MJD1 protein is abnormally expanded. We found that MJD1 protein undergoes ubiquitination both in vivo and in vitro. Using the in vitro ubiquitination system as an assay for detection of ubiquitinating activity, we purified the factor...
    Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, 基盤研究(B), 九州大学, Coinvestigator not use grants, Competitive research funding, 11480232
  • 細胞周期調節分子の分解制御に関する研究-マウスSCF複合体の遺伝子クローニングと解析-
    科学研究費補助金(特定領域研究(A))
    1999 - 1999
    畠山 鎮次, 中山 啓子, 北川 雅敏, 中山 敬一
    細胞内に存在する分子の分解制御は、多方面にわたる医学生物学領域の蛋白分子の機能に重要な働きを果たしている。今まで、いくつかの蛋白分解機構が報告されているが、特に、酵母におけるユビキチン依存性プロテアソーム介在性蛋白分解に関する研究により、Skp1、Cul-1、F-box蛋白複合体(SCF複合体)と言われるユビキチン化を実行する酵素複合体は、細胞周期をはじめ、さまざまな細胞機能に関与する分子の発現調節(分解調節)を行っていることが明らかになった。この構成成分のなかで、F-box蛋白が基質分子をユビキチン化させるための基質特異性を担っていることが推定されている。我々は、酵母におけるアナロジーを利用して、マウスにおけるSkp1、Cul-1及び複数のF-box蛋白を同定した。特に、我々がFWD1/β-TrCP(1つのF boxと7つのWD40リピートを有する)として同定したF-box蛋白は、免疫学上重要であるNF-κBの抑制分子であるIκBαと、細胞接着もしくは癌の分野で注目されるβ-cateninのユビキチン化、及び分解に関与していることが判明した。IκBαとβ-cateninの発現量にかかわるアミノ酸配列に存在するセリン/スレオニンをリン酸化する上流のシグナル及びキナーゼは異なるが、そのモチーフ自体は非常に似ており、リン酸化が起こった場合、FWD1/β-TrCPは、IκBαとβ-...
    文部科学省, 特定領域研究(A), 九州大学, Principal investigator, Competitive research funding, 11144230
  • 細胞周期制御因子の分解機構の解明とノックアウトマウスを用いた発がん研究
    科学研究費補助金(特定領域研究(A))
    1999 - 1999
    中山 啓子, 小南 欽一郎, 畠山 鎮次, 北川 雅敏
    細胞周期進行に不可欠であると考えられているサイクリンEの分解機構の解明をめざし、サイクリンEのユビキチンリガーゼの同定を試みた。酵母ですでに知られている、ユビキチンリガーゼのマウス相同遺伝子を単離し、サイクリンEへの結合及び蛋白の安定性への効果を調べ、サイクリンEのユビキチンリガーゼである複合体を同定することができた。その複合体を構成するSkp2、Skp1、Cul1のノックアウトマウスを作製し、その表現型を解析することによって、生物学的機能を知るとともに、サイクリンEの分解が発がんに果たす役割を検討した。1.サイクリンEはSCF複合体をE3とするユビキチン/プロテアゾーム系によって分解された。2.SCF複合体を構成するF-boxタンパクはSkp2であった。3.Skp2ノックアウトマウスは発生段階では体重が少ないこと以外に肉眼的な以上は認めないが、肝細胞や気管上皮細胞などで細胞および核の腫大が認められ、肝細胞では染色体倍数性が異常となり、4倍体、8倍体の核が多数観察された。4.Skp2ノックアウトマウスの胎仔線維芽細胞は増殖が遅く、正常に比しアポトーシスが多く見られた。5.Skp2ノックアウトマウスでは生後1年までで明らかな発がん傾向を認めていない。6.Skp1及びCul1ノックアウトマウスはいずれも胎生6.5〜7.5日目に死亡する早期の胎生致死であった。7.Skp1及びCul...
    文部科学省, 特定領域研究(A), 九州大学, Coinvestigator not use grants, Competitive research funding, 11139250
  • Yeast three-hybrid法によるp53分解に関与する分子の研究
    科学研究費補助金(奨励研究(A))
    1998 - 1999
    畠山 鎮次
    p53はE6とユビキチンリガーゼE6-APにより3量体を形成し、E6-APによってエビキチン化され、その後、プロテアソームにより分解を受ける。これは、HPV感染化での病理学的状況下であるが、生理学的にもp53はユビキチン化を介して、比較的短い半減期(t1/2=20分)で分解を受ける。よって、E6に相当する内因性分子が存在し、p53分解を調節している可能性がある。本研究は、E6に相当する内因性分子が存在すると仮定し、p53とE6-APと3分子複合体を形成する新たなる遺伝子をクローニングすることを目的とし、3分子が複合体を形成するときに、目的とする第3の遺伝子をクローニングする方法(Yeast three-hybrid法)を開発を行った。Yeast three-hybrid法は、p53の生理的分解機序のみならず、細胞生物学上において重要となる分子間結合を検索する画期的な手段となることが期待される。また、p53を始め、細胞周期を調節する分子(サイクリン、CDKインヒビターなど)の発現が合成のみならず、分解(特にユビキチン化)により制御されていることが報告され始めている。特に、酵母における先駆的研究により、Skp1/Cul-1/F-box蛋白複合体(SCF複合体)は、細胞周期をはじめ、さまざまな細胞機能に関与する分子の発現調節を行っていることが報告されている。我々は、酵母におけるアナ...
    文部科学省, 奨励研究(A), 九州大学, Principal investigator, Competitive research funding, 10780423
  • Identification and functional analysis of S phase promoting complex in mammalian cell growth
    Grants-in-Aid for Scientific Research(基盤研究(B))
    1998 - 1999
    Masatoshi KITAGAWA, 中山 敬一, 畠山 鎮次, 中山 啓子
    We study the mechanisms of growth promotion via ubiquitin-dependent proteolysis. β-catenin plays an essential role for growth regulation and colon cancer formation. Cytoplasmic β-catenin is regulated by ubiquitin-proteasome system via Wnt signaling pathway. In this study, we identified FWD1, an ubiquitin ligase for β-catenin. FWD1 formed a complex with β-catenin, axin, APC, GSK3βvia its WD40 repeats in the phosphorylation-dependent manner. Furthermore, FED1 also bound with Skp1 and Cull as an ubiquitination machinery named SCF through its F-box. The SCFィイD1FWD1ィエD1 complex ubiquitinated the...
    Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, 基盤研究(B), 九州大学, Coinvestigator not use grants, Competitive research funding, 10480201
  • Regulation of degradation of p27Kip1, one of CDK inhibitory protein, for cancer therapy
    Grants-in-Aid for Scientific Research(基盤研究(B))
    1998 - 1999
    Masatoshi KITAGAWA, 平井 愛山, 中山 敬一, 畠山 鎮次, 中山 啓子
    It has been reported that the cyclin dependent kinase inhibitory proteins (CDK inhibitor) , such as p27ィイD1Kip1ィエD1 negatively regulates the G1-CDK activity in normal cells. In most cancer cells, up-regulation of G1-cyclin dependent kinase (G1-CDK) activity contributes in their malignant growth. First of all, we study the expression of p27ィイD1Kip1ィエD1 in human lung cancer using immunohistoichemistry. We found that p27ィイD1Kip1ィエD1 labeling index was decreased and p27ィイD1Kip1ィエD1 degradation activity was up-regulated in cancerious lung tissues, compared with nonneoplastic lung tissues. Theref...
    Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, 基盤研究(B), 九州大学, Coinvestigator not use grants, Competitive research funding, 10558105
  • 細胞周期調節分子の分解制御に関する研究 - Yeast three-hybrid法の確立と応用 -
    科学研究費補助金(特定領域研究(A))
    1998 - 1998
    畠山 鎮次, 中山 啓子, 北川 雅敏, 中山 敬一
    細胞周期を調節するサイクリンとサイクリン依存性キナーゼ(CDK)に直接結合し、機能抑制するCDK阻害分子(CDK inhibitors;CKI)であるP27はユビキチン化を受けることにより、その発現レベルが調節されている。本研究は、p27のユビキチン化に関与するE3が存在すると仮定し、p27とUBC3と3分子複合体を形成する新たなる遺伝子を同定することを目的とした。さらに、本研究では、3分子が複合体を形成するときに、目的とする第3の遺伝子をクローニングする方法であるYeast three-hybrid法を開発した。また、p53、p27を始め、細胞周期を調節する分子(サイクリン、CKIなど)の発現が合成のみならず、分解(特にユビキチン化)により制御されていることが報告され始めている。特に、酵母における先駆的研究により、Skp1/CUl-1/E-box蛋白複合体(SCF複合体)は、CKIを含む細胞周期調節分子をはじめ、さまざまな細胞機能に関与する分子の発現調節を行っていることが報告されている。我々は、酵母におけるアナロジーを利用して、マウスにおけるSkp1、Cul-1及び複数のF-box蛋白を同定した。我々がFWD1として同定したF-box蛋白は、免疫学上重要であるNF-κBの抑制分子であるIκBαと、大腸癌に関与するβ-cateninのユビキチン化、及び分解に関与していることが...
    文部科学省, 特定領域研究(A), 九州大学, Principal investigator, Competitive research funding, 10163230
  • サイクリン依存性キナーゼ阻害分子の分解機構の解明
    科学研究費補助金(特定領域研究(A))
    1998 - 1998
    中山 啓子, 畠山 鎮次, 北川 雅敏, 中山 敬一
    p27などCDKインヒビターと呼ばれる分子群は、CDK/Cyclin複合体に結合し酵素活性を阻害することから細胞周期調節に直接関わる重要な因子と考えられる。p27の蛋白量は蛋白分解に規定されていることが既に報告されていたがその分子機構はは不明であった。そこでその分解のメカニズムの解明を試み以下の点が明らかとなった。1. 培養細胞(NIH3T3)を用い接触阻害によって細胞周期を同調させ、細胞周期によるp27の変動を観察した。p27は細胞周期依存性にG1-S移行期にもっとも強くユビキチン化された。2. ユビキチン付加部位を特定するためp27の変異体を作製しユビキチン化を調べたところ,アミノ酸残基134番、153番、165番目のリジンをアルギニンに置換したところユビキチン化が抑制された。3. p27をウェスタンブロットで観察すると、p27のユビキチン化と同時に22kDaの蛋白も同時に認識された。これはp27がユビキチン化以外にプロセシングを受けていることを示唆する。この反応はATP依存的であり、lactacystin、chymostatin、PMSFで抑制されたが、antipain、pepstatin、leupeptin、E64では影響を受けない。このプロセシング反応はプロテアゾームに関与しているchymotrypsin様プロテアーゼによるものと考えられた。4. プロセシングされた...
    文部科学省, 特定領域研究(A), 九州大学, Coinvestigator not use grants, Competitive research funding, 10152246
  • Analysis of sinnalling pathway of apoptosis degradation using PKCδ gene-targeting mice
    Grants-in-Aid for Scientific Research(基盤研究(B))
    1997 - 1998
    Kei-ichi NAKAYAMA, 真貝 洋一, 大野 茂男, 畠山 鎮次, 中山 啓子, 北川 雅敏
    It has been reported that protein kinase Cδ (PKCδ) a subtype of PKC family members, is cleaved by caspase resulting in conversion to activated PKCδ upon apoptosis. The aim of this research project is to elucidate the physiological function of PKCδ by generating mice deficient in PKCδ gene.We constructed the targeting vector and transfect it into embryonic stem (ES) cells to obtain the homologous recombinant of ES cells for PKCδ locus. According to the standard method to generate gene-ablated mice, PKCδ-deficient mice were produced with the mutant ES cells. The PKCδ-deficient mice were viabl...
    Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, 基盤研究(B), 九州大学, Coinvestigator not use grants, Competitive research funding, 09480189

Industrial Property Rights

Social Contribution Activities