Regulation of heme oxygenase activity by posttranslational modification

• Project/Area Number: 25440056
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Functional biochemistry
• Research Institution: Kurume University
• Principal Investigator: HIGASHIMOTO Yuichiro 久留米大学, 医学部, 教授 (40352124)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): MATSUI Takanori 久留米大学, 医学部, 講師 (10425233) ; TAIRA Junichi 九州工業大学, 情報工学部, 助教 (20549612)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2015: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2014: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2013: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: ヘムオキシゲナーゼ / 翻訳後修飾 / ユビキチン / ユビキチン分解

Outline of Final Research Achievements

We investigated the cellular mechanism underlying the degradation of heme oxygenase-1 (HO-1). 1) The turnover of HO-1 induced in HEK293 was significantly attenuated by proteasome inhibitors, suggesting the involvement of a proteasome-mediated pathway. 2) High molecular weight ubiquitin conjugates were co-immunoprecipitated with HO-1 from HEK293 after proteasome inhibition. 3) HO-1 ubiquitination in HEK293 cells was enhanced by zinc chloride, but suppressed with a zinc chelator, suggesting the involvement of a RING-E3 ligase in this process. 4) We identified TRC8 as the E3 ligase responsible for HO ubiquitination and degradation using mass spectrometry, yeast two-hybrid assay and cDNA array.

Research Products

• [Journal Article] DNA Aptamer Raised Against Advanced Glycation End Products (AGEs) Improves Glycemic Control and Decreases Adipocyte Size in Fructose-Fed Rats by Suppressing AGE-RAGE Axis (2015)
  • Author(s): Ojima, A., Matsui, T., Nakamura, N., Higashimoto, Y., Ueda, S., Fukami, K., Okuda, S., Yamagishi, S.I.
  • Journal Title: Hormone and Metabolic Research Volume: 47(4) Issue: 04 Pages: 253-258
  • DOI: 10.1055/s-0034-1385904
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pigment epithelium-derived factor inhibits caveolin-induced interleukin‑8 gene expression and proliferation of human prostate cancer cells. (2015)
  • Author(s): Matsui, T., Ojima, A., Higashimoto, Y., Taira, J., Fukami, K., Yamagishi, S.
  • Journal Title: Oncol. Lett. Volume: 10 Issue: 4 Pages: 2644-2648
  • DOI: 10.3892/ol.2015.3568
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Improvement of heme oxygenase-1-based heme sensor for quantifying free heme in biological samples (2015)
  • Author(s): Junichi Taira, Yukinori Nakashima, Shun Yoshihara, Shinya Koga, Shinji Sueda, Hideyuki Komatsu, Yuichiro Higashimoto, Toru Takahashi, Nohito Tanioka, Hiroko Shimizu, Hiroshi Morimatsu, Hiroshi Sakamoto
  • Journal Title: Analytical Biochemistry Volume: 489 Pages: 50-52
  • DOI: 10.1016/j.ab.2015.08.004
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Development of a monoclonal antibody-based ELISA system for glyceraldehyde-derived advanced glycation end products. (2015)
  • Author(s): Matsui, T., Joo, H.D., Lee, J.M., Ju, S.M., Tao, W.H., Higashimoto, Y., Fukami, K., Yamagishi, S.I.
  • Journal Title: Immunol. lett. Volume: 161 Issue: 2 Pages: 141-146
  • DOI: 10.1016/j.imlet.2015.08.008
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] DNA aptamer raised against advanced glycation end products (AGEs) prevents abnormalities in electroretinogram of experimental diabetic retinopathy. (2015)
  • Author(s): Maeda, S., Matsui, T., Ojima, A., Suematsu, M., Kaseda, K., Higashimoto, Y., Yamakawa, R., Yamagishi, S.
  • Journal Title: Ophthalmic Res. Volume: 54 Issue: 4 Pages: 175-180
  • DOI: 10.1159/000440768
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Laminin receptor mediates anti-inflammatory and anti-thrombogenic effects of pigment epithelium-derived factor in myeloma cells. (2014)
  • Author(s): Matsui, T., Higashimoto, Y., and Yamagishi, S.I.
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Commn. Volume: 443 Issue: 3 Pages: 847-851
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2013.12.060
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] DNA aptamer raised against advanced glycation end products inhibits neointimal hyperplasia in balloon-injured rat carotid arteries (2014)
  • Author(s): Ayako Ojima, Eriko Oda, Yuichiro Higashimoto, Takanori Matsui, Sho-ichi Yamagishi
  • Journal Title: International Journal of Cardiology Volume: 171(3) Issue: 3 Pages: 443-446
  • DOI: 10.1016/j.ijcard.2013.12.143
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] DNA aptamer raised against advanced glycation end products inhibits melanoma growth in nude mice (2014)
  • Author(s): Ayako Ojima, Takanori Matsui, Sayaka Maeda, Masayoshi Takeuchi, Hiroyoshi Inoue, Yuichiro Higashimoto, Sho-ichi Yamagishi
  • Journal Title: Laboratory Investigation Volume: 94(4) Issue: 4 Pages: 422-429
  • DOI: 10.1038/labinvest.2014.5
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Structural basis for the electron transfer from an open form of NADPH-cytochrome P450 oxidoreductase to heme oxygenase (2014)
  • Author(s): M. Sugishima, H. Sato, Y. Higashimoto, J. Harada, K. Wada, K. Fukuyama, M. Noguchi
  • Journal Title: Proc. Natl. Acad. Sci. USA Volume: 111(7) Issue: 7 Pages: 2524-2529
  • DOI: 10.1073/pnas.1322034111
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Phosphorylation of Grb14 BPS domain by GSK-3 correlates with complex forming of Grb14 and insulin receptor (2014)
  • Author(s): Junichi Taira, Yuichiro Higashimoto
  • Journal Title: The Journal of Biochemistry Volume: 155(6) Issue: 6 Pages: 353-360
  • DOI: 10.1093/jb/mvu011
  • NAID: 40020088991
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Evaluation of in vitro properties of predicted kinases that phosphorylate serine residues within nuclear localization signal 1 of high mobility group box 1 (2014)
  • Author(s): Junichi Taira, Yuichiro Higashimoto
  • Journal Title: Journal of Peptide Science Volume: 20(8) Issue: 8 Pages: 613-617
  • DOI: 10.1002/psc.2630
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Caveolin-1 interacts with protein phosphatase 5 and modulates its activity in prostate cancer cells (2013)
  • Author(s): Junichi Taira, Yuichiro Higashimoto
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 431 Issue: 4 Pages: 724-728
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2013.01.051
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] EprS, an autotransporter protein of Pseudomonas aeruginosa, possessing serine protease activity induces inflammatory responses through protease-activated receptors. (2013)
  • Author(s): Kida Y, Taira J, Yamamoto T, Higashimoto Y, Kuwano K.
  • Journal Title: Cell Microbiol. Volume: 15 Issue: 7 Pages: 1168-1181
  • DOI: 10.1111/cmi.12106
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] DNA aptamer raised against AGEs blocks the progression of experimental diabetic nephropathy. (2013)
  • Author(s): Kaida Y,Fukami K, Matsui T,HigashimotoY,NishinoY,ObaraN,Nakayama Y, Ando R, Toyonaga M, Ueda S,TakeuchiM,InoueH,OkudaS,Yamagishi SI
  • Journal Title: Diabetes Volume: 62 Issue: 9 Pages: 3241-3250
  • DOI: 10.2337/db12-1608
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Protein phosphatase 2A dephosphorylates phosphoserines in nucleocytoplasmic shuttling and secretion of high mobility group box 1 (2013)
  • Author(s): Taira, J., Kida, Y., Kuwano, K., Higashimoto, Y.
  • Journal Title: J. Biochem. Volume: 154 Issue: 3 Pages: 299-308
  • DOI: 10.1093/jb/mvt056
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Advanced glycation end products evoke endothelial cell damage by stimulating soluble dipeptidyl peptidase-4 production and its interaction with mannose 6-phosphate/insulin-like growth factor II receptor (2013)
  • Author(s): Ishibashi Y, Matsui T, Maeda S, Higashimoto Y., Yamagishi S.I.
  • Journal Title: Cardiovasc. Diabetol. Volume: 12 Issue: 1 Pages: 125-134
  • DOI: 10.1186/1475-2840-12-125
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Blockade by phosphorothioate aptamers of advanced glycation end products-induced damage in cultured pericytes and endothelial cells (2013)
  • Author(s): Higashimoto, Y., Matsui, T., Nishino, Y., Taira, J., Inoue, H., Takeuchi, M., Yamagishi, S.I.
  • Journal Title: Microvasc. Res. Volume: 90 Pages: 64-70
  • DOI: 10.1016/j.mvr.2013.08.010
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pigment epithelium-derived factor (PEDF) binds to caveolin-1 and inhibits the pro-inflammatory effects of caveolin-1 in endothelial cells (2013)
  • Author(s): Matsui, T., Higashimoto, Y., Taira, J., Yamagishi, S.I.
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Commn. Volume: 441 Issue: 2 Pages: 405-410
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2013.10.074
  • Peer Reviewed
• [Presentation] AGEアプタマーのバルーン障害後血管リモデリングに対する効果 (2016)
  • Author(s): 東元祐一郎、尾嶋 亜弥子、小田えり子、松井孝憲、山岸昌一
  • Organizer: 第89回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-03-10
• [Presentation] RAGE-DNAアプタマーはRac1-MR経路を抑制しアルドステロン誘導性ポドサイト障害を改善する (2016)
  • Author(s): 田口顕正、山岸昌一、東元祐一郎、中山陽介、淺沼克彦、山本靖彦、上田誠二、深水圭
  • Organizer: 第45回日本心脈管作動物質学会
  • Place of Presentation: 阿波観光ホテル(徳島県徳島市)
  • Year and Date: 2016-02-05
• [Presentation] AGEアプタマーはバルーンにより損傷したラット頚動脈中における新生血管内膜の過形成を抑制する (2015)
  • Author(s): 東元祐一郎、尾嶋亜弥子、小田えり子、松井孝憲、山岸昌一
  • Organizer: 第88回日本生化学会大会（BMB2015）
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] グリセルアルデヒド由来ピリジニウム(GLAP)はHUVECにおいてRAGEを介した酸化ストレスと炎症性反応と血栓性反応の増悪を引き起こす (2015)
  • Author(s): 松井孝憲、東元祐一郎、小田えり子、山岸昌一
  • Organizer: 第88回日本生化学会大会（BMB2015）
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] Surface plasmon resonance study on the interaction between the N-terminal region of heme oxygenase-2 and NADPH-cytochrome P450 reductase (2015)
  • Author(s): 平順一、和田翔太、福島祐也、末田慎二、小松英幸、東元祐一郎、坂本寛
  • Organizer: 第52回ペプチド討論会
  • Place of Presentation: 平塚中央公民館（神奈川県平塚市）
  • Year and Date: 2015-11-16
• [Presentation] Grb14 BPSドメイン内部のリン酸化はインスリン受容体との複合体形成に影響する (2015)
  • Author(s): 平順一、東元祐一郎、坂本寛
  • Organizer: 平成2７年度日本生化学会九州支部例会
  • Place of Presentation: 九州大学（福岡県福岡市）
  • Year and Date: 2015-05-17
• [Presentation] ヘムオキシゲナーゼ-1を基盤としたヘムセンサーによる生体試料中の遊離ヘムの定量 (2015)
  • Author(s): 平順一、中島幸徳、義原俊、古賀真也、末田慎二、小松英幸、東元祐一郎、坂本寛
  • Organizer: 平成2７年度日本生化学会九州支部例会
  • Place of Presentation: 九州大学（福岡県福岡市）
  • Year and Date: 2015-05-17
• [Presentation] Effect of glycogen synthase kinase 3 on the complex forming between growth factor receptor bound protein 14 and insulin receptor (2014)
  • Author(s): 平順一、坂本寛、東元祐一郎
  • Organizer: 第51回 ペプチド討論会
  • Place of Presentation: 徳島大学大塚講堂（徳島市蔵本町）
  • Year and Date: 2014-10-22
• [Presentation] NADPH-シトクロムP450還元酵素とヘム‐ヘムオキシゲナーゼ複合体との相互作用および電子伝達機構 (2014)
  • Author(s): 杉島正一、小松将大、坂本寛、安永卓生、佐藤秀明、東元祐一郎、原田二朗、和田啓、福山恵一、山本健、野口正人
  • Organizer: 第87回 日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館(京都市左京区）
  • Year and Date: 2014-10-16
• [Presentation] PEDFは内皮細胞のカベオリン-1による炎症誘発作用を阻害する (2014)
  • Author(s): 松井孝憲、東元祐一郎、平順一、山岸昌一
  • Organizer: 第87回 日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館(京都市左京区）
  • Year and Date: 2014-10-16
• [Presentation] Pro残基をもつAibモデルペプチドの合成とイオンチャネル活性 (2014)
  • Author(s): 川節あかね、林良、平順一、東元祐一郎、長田聰史、兒玉浩明
  • Organizer: 第87回 日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館(京都市左京区）
  • Year and Date: 2014-10-16
• [Presentation] 終末糖化産物（AGEｓ）特異的DNAアプタマーはヌードマウスにおけるメラノーマ増殖を抑制する (2014)
  • Author(s): 東元祐一郎、松井孝憲、尾嶋亜弥子、前田沙耶香、竹内正義、井上浩義、山岸昌一
  • Organizer: 第87回 日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館(京都市左京区）
  • Year and Date: 2014-10-16
• [Presentation] Complex structure of NADPH-cytochrome P450 reductase and heme oxygenase-1 (2014)
  • Author(s): 杉島正一、佐藤秀明、東元祐一郎、原田二朗、坂本寛、安永卓夫、和田啓、福山恵一、野口正人
  • Organizer: The 23rd International Union of Crystallography (IUCr) Congress and General Assembly
  • Place of Presentation: National Research Council Canada ( Montreal, CANADA)
  • Year and Date: 2014-08-05
• [Presentation] NADPH-シトクロムP450還元酵素からヘムオキシゲナーゼへの電子移動に関する構造基盤 (2014)
  • Author(s): 杉島正一、佐藤秀明、東元祐一郎、原田二朗、坂本寛、安永卓夫、和田啓、福山恵一、野口正人
  • Organizer: 第14回 日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: ワークピア横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2014-06-25
• [Presentation] NADPH-シトクロムP450還元酵素とヘムオキシゲナーゼの複合体構造 (2014)
  • Author(s): 杉島正一、佐藤秀明、東元祐一郎、原田二朗、坂本寛、安永卓夫、和田啓、福山恵一、野口正人
  • Organizer: 第41回 生体分子科学討論会
  • Place of Presentation: 九州大学西新プラザ（福岡市早良区）
  • Year and Date: 2014-06-06
• [Presentation] Grb14によるインスリンシグナル抑制へのGSK-3の関与 (2014)
  • Author(s): 平順一、東元祐一郎
  • Organizer: 平成26年度 日本生化学会九州支部例会
  • Place of Presentation: 九州大学病院キャンパス（福岡市東区）
  • Year and Date: 2014-05-17
• [Presentation] ヘムオキシゲナーゼ-1のヘム結合における静電相互作用のエネルギー論評価 (2014)
  • Author(s): 小松英幸、山本真平、奥田真孝、東元祐一郎、坂本寛
  • Organizer: 平成26年度 日本生化学会九州支部例会
  • Place of Presentation: 九州大学病院キャンパス（福岡市東区）
  • Year and Date: 2014-05-17
• [Presentation] NADPH-シトクロムP450還元酵素からヘム－ヘムオキシゲナーゼ複合体への電子伝達に関する構造基盤 (2014)
  • Author(s): 杉島正一、佐藤秀明、東元祐一郎、原田二朗、坂本寛、安永卓夫、和田啓、福山恵一、野口正人
  • Organizer: 平成26年度 日本生化学会九州支部例会
  • Place of Presentation: 九州大学病院キャンパス（福岡市東区）
  • Year and Date: 2014-05-17
• [Presentation] AGEs特異的DNAアプタマーによる糖尿病性腎症の進展抑制効果 (2014)
  • Author(s): 東元祐一郎、甲斐田裕介、松井孝憲、深水圭、奥田誠也、山岸昌一、竹内正義、井上浩義
  • Organizer: 第87回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター
• [Presentation] ヘムオキシゲナーゼの基質ポケットから離れた分子表面のLeu77はビリベルジンとの親和性に関与する (2014)
  • Author(s): 原田二朗、佐藤秀明、杉島正一、原田英里砂、東元祐一郎、菅瀬謙治、野口正人
  • Organizer: 第94回日本化学会春季年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
• [Presentation] カベオリン１との相互作用によるプロテインホスファターゼ５の酵素活性の亢進 (2014)
  • Author(s): 東元祐一郎、平順一
  • Organizer: 第94回日本化学会春季年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
• [Presentation] Grb14によるインスリン受容体の阻害へのGSK-3の関与 (2014)
  • Author(s): 平順一、東元祐一郎
  • Organizer: 第94回日本化学会春季年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
• [Presentation] ヘムセンサーとしての青色蛍光蛋白質融合型heme oxygenase-1の作製 (2013)
  • Author(s): 中島幸徳、古賀真也、東元祐一郎、末田慎二、小松英幸、坂本寛
  • Organizer: 平成25年度日本生化学会九州支部例会
  • Place of Presentation: 佐賀大学
• [Presentation] ヘムオキシゲナーゼのヘム結合の置換等温滴定熱測定による熱力学的解析 (2013)
  • Author(s): 小松英幸、奥田真孝、山本真平、東元祐一郎、坂本寛
  • Organizer: 平成25年度日本生化学会九州支部例会
  • Place of Presentation: 佐賀大学
• [Presentation] Hinge欠損型NADPH-シトクロムP450還元酵素とヘムオキシゲナーゼ間の相互作用 (2013)
  • Author(s): 杉島正一、東元祐一郎、佐藤秀明、原田二朗、下川千寿、城田沙織、野口正人
  • Organizer: 第86回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
• [Presentation] Ala置換変異によってヘムオキシゲナーゼ活性が上昇するLeu77の機能解析 (2013)
  • Author(s): 原田二朗、佐藤秀明、原田英里砂、東元祐一郎、杉島正一、菅瀬謙治、野口正人
  • Organizer: 第86回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
• [Presentation] ヘムオキシゲナーゼ-2とシトクロムP450還元酵素の相互作用におけるビリベルジンの影響 (2013)
  • Author(s): 和田翔太、東元祐一郎、末田慎二、小松英幸、坂本寛
  • Organizer: 第86回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
• [Presentation] ヘムオキシゲナーゼ-1のヘム結合のエネルギー論 (2013)
  • Author(s): 小松英幸、奥田真孝、山本真平、東元祐一郎、坂本寛
  • Organizer: 第86回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
• [Presentation] カベオリン1はPC-3細胞中でプロテインホスファターゼ5と相互作用し内在性の活性化因子として作用する (2013)
  • Author(s): 東元祐一郎、平順一
  • Organizer: 第86回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
• [Presentation] NADPH-シトクロムP450還元酵素-ヘム-ヘムオキシゲナーゼ複合体の結晶構造解析に向けて (2013)
  • Author(s): 杉島正一、東元祐一郎、佐藤秀明、原田二朗、野口正人
  • Organizer: 平成25年度日本結晶学会年会
  • Place of Presentation: 熊本大学
• [Presentation] Surface Plasmon Resonance Analysis of Interaction of Heme Oxygenase-2 and NADPH-Cytochrome P450 Reductase (2013)
  • Author(s): 和田翔太、福島祐也、東元祐一郎、野口正人、末田慎二、小松英幸、坂本寛
  • Organizer: 第50回ペプチド討論会
  • Place of Presentation: ホテル阪急エキスポパーク