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 医学部 医学科 生化学講座
 Department of Biochemistry

教授:
  山下 茂
講師:
  三宅 早苗
  土屋 勇一
■ 概要
細胞増殖の制御機構を解明するため、アフリカツメガエル卵、マウス卵、分裂酵母・哺乳類培養細胞など様々な実験系を用いて細胞周期について研究を行っている。
MPFの活性化機構と作用機構
細胞分裂機(M期)開始因子であるMPFはプロテインキナーゼ活性を持ち、その活性化には、触媒サブユニットであるCdc2のTyr15における脱リン酸化とThr161におけるリン酸化とが必要である。電気泳動上の易動度の差異から、Cdc2には、これ以外にも翻訳後修飾を受ける部位が存在することが推測されている。これらの未知の修飾の機構とMPF活性に対する影響を解明するため、二次元電気泳動とプロテインキナーゼ活性測定による解析を進めている。
DNA複製開始制御機構の解析
DNA複製開始に先立ち、細胞周期のG1期において、Cdc6、Cdt1、Mcm、GINS、Cdc45などの多くの因子が複製開始点に結合する。現在、McmとCdc45との相互作用について、遺伝学的及び生化学的に解析を行っている。また、既に明らかにしたCdc45の機能に必須な部位が、Mcmとの相互作用にどのように関与するかの解析も行っている。
卵の生存を維持する分子機構の解析
アフリカツメガエル卵抽出液をモデル系として、アポトーシス開始を制御するBcl-2ファミリー蛋白質の機能解析を進めている。卵抽出液にはxBid/xMcl-1に加えてxBcl-xL/xBax/xBakが発現していることを見出した。xBcl-xL及びxBakはミトコンドリアに局在するのに対して、xBaxは細胞質に局在し、カスパーゼ活性依存的に一部がミトコンドリアへ移行することを明らかにした。
高等真核生物におけるチェックポイント機構の解析
DNA複製の異常やDNA損傷を感知して細胞周期の進行を一時的に停止させるチェックポイント機構を、培養細胞を使って解析している。ヒトのNdr1プロテインキナーゼは細胞周期、DNA複製の阻害、UV照射などでリン酸化状態が変化することから、この機構への関与が推測され、Ndr1のキナーゼ活性がチェックポイント機構に必要である可能性が示唆された。さらにsiRNAでNdr1の発現を抑えたときγH2AXが増加したことから、S期に自然発生的に生じるDNAの二重鎖切断(DSB)の修復のためのシグナル伝達系にNdr1が関与している可能性が考えられた。このsiRNAはNdr1に特異的であって、Ndr2の発現には変化は認められなかった。細胞をミモシン処理したときよりもHU処理したときの方が、Ndr1 siRNAによってγH2AXの強いシグナルが認められた。またNdr1 siRNA処理した細胞では、無処理の細胞に比べてp53の発現レベルの上昇が認められ、リン酸化型p53も増加していると考えられた。またNdr1 siRNAの発現で、細胞周期の変化も認められた。これらの結果をふまえて、Ndr1がDNA損傷の修復系の因子と複合体を形成している可能性を検討している。
ほ乳類受精卵染色体複製開始機構の解明
ほ乳類受精卵(Zygote)において、染色体複製の開始はその後の胚発生の進行に必須である。これまでにマウス卵母細胞において卵成熟中にOrc6(染色体開始複合体(ORC)の構成因子)やDbf4(S期キナーゼ、Cdc7の調節サブユニット)の蛋白質発現が染色体複製に必須であることを明らかにしてきた。現在、これらの因子の作用機序と染色体複製のさらなる詳細な分子機構、あるいは染色体の空間的構造変化への作用について研究を推進している。
複製開始因子Cdt1の解析
Cdt1は、pre-RCと呼ばれるDNA複製開始に必要な蛋白質複合体の形成に関わる因子として知られている蛋白質である。細胞内でCdt1を人工的に過剰発現させると、S期においてDNAの重複製が生じることが知られている。このことからCdt1は細胞周期のS期の開始と共役し、一回の細胞周期において染色体の複製を一回のみに制御する機構(ライセンス化制御)に関わる蛋白質であることが推定されている。Cdt1には、pre-RC蛋白質複合体に含まれるいくつかの蛋白質と結合するという報告もあり、我々は細胞周期においてCdt1の制御を行う蛋白質の同定を進めている。
■ Keywords
細胞周期, MPF(maturation-promoting factor, 卵成熟因子), DNA複製, チェックポイント機構, アポトーシス, Cdc2, Cdt1, pre-RC, 遺伝子発現, Orc6, Dbf4
■ 当該年度の研究費受入状況
その他
1.  平成23年度医学部医学科プロジェクト研究費  (研究課題番号:23-30)
 研究課題:アフリカツメガエル卵抽出液における自発的アポトーシスの開始機構  (研究代表者:土屋 勇一)
 研究補助金:300000円  (代表)
2.  平成23年度医学部医学科プロジェクト研究費  (研究課題番号:23-10号)
 研究課題:マウス受精卵における染色体複製関連因子の動的解析  (研究代表者:村井 晋)
 研究補助金:500000円  (代表)
3.  平成23年度医学部医学科プロジェクト研究費
 研究課題:細胞周期におけるSPB構成因子cdc31pの機能解析  (研究代表者:中林 修)
 研究補助金:300000円  (代表)
■ 教授・准教授・講師の学会・研究会の役員
1.  山下 茂 :日本生化学会評議員, 日本薬理学会学術評議員
■ 当該年度研究業績数一覧表
研究者名 刊行論文 著書 その他 学会発表 その他
発表
和文英文 和文英文 国内国際
















山下 茂   教授
医学博士
              
 3
 
 1
 
 
三宅 早苗   講師
理学博士
              
 1
 
 
 
 
土屋 勇一   助教
博士(理学)
 1          1   3
(1)
 1
 
 
 
 
出口 裕   助教
薬学博士
              1
 
 
 
 
 
中林 修   助教
農学博士
              
 
 
 
 
 
村井 晋   助教
理学博士
              1
 
 2
(1)
 
 
 
 1 0  0 0  1  5
(1)
 2
(1)
 0
(0)
(  ):発表数中の特別講演、招請講演、宿題報告、会長講演、基調講演、受賞講演、教育講演(セミナー、レクチャーを含む)、シンポジウム、パネル(ラウンドテーブル)ディスカッション、ワークショップ、公開講座、講習会
■ 刊行論文
総説及び解説
1. 土屋勇一:  成熟未受精卵における自発的アポトーシスの分子メカニズム.  東邦医学会雑誌  59 (1) :24-26 , 2012
■ 学会発表
国内学会
1. ◎村井 晋、福田雄介: マウス卵母細胞におけるDNA複製開始機構の解析.  第139回東邦医学会例会,  東京,  2012/02
2. ◎土屋勇一, 三宅早苗: 卵細胞のアポトーシスにおける細胞周期の停止機構.  第139回東邦医学会例会,  東京,  2012/02
3. ◎土屋勇一, 山下茂: Localization of endogenous Bcl-2 family proteins during apoptosis in Xenopus egg extracts.  第34回日本分子生物学会年会,  横浜,  2011/12
4. ◎出口 裕, 山下 茂: Characterization of function of Ndr1 protein kinase.  第34回日本分子生物学会年会,  横浜,  2011/12
5. ◎土屋勇一: Anti-apoptotic activity and proteasome-mediated degradation of Xenopus Mcl-1 protein in egg extracts.  第65回東邦医学会総会,  東京,  2011/11
6. ◎木野内忠稔, 土屋勇一, 山下茂, 藤井紀子: アフリカツメガエルにおけるD-アスパラギン酸エンドペプチダーゼ活性について.  第84回日本生化学会大会,  京都,  2011/09
7. ◎中野 裕康: 酸化ストレスと組織修復を連結する因子の同定.  第20回日本Cell Death学会学術集会,  東京,  2011/07
国際学会
1. ◎Shin Murai: Dbf4によるマウス受精卵の染色体複製開始機構の解析.  44th Annual Meeting for the Japanese Society of Developmental Biologists,  沖縄,  2011/05
2. ◎Shin Murai, Yukiko Katagiri, Yusuke Fukuda, Mineto Morita, Shigeru Yamashita: Requirement of Dbf4 expression for DNA replication in mouse zygote.  44th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists,  Okinawa,  2011/05
  :Corresponding Author
  :本学研究者