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蛋白質間相互作用に着目したニューログロビンの酸化ストレス応答制御機構の解明

Publicly Offered Research

Project AreaSignaling functions of reactive oxygen species
Project/Area Number 23117704
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

若杉 桂輔  東京大学, 総合文化研究科, 准教授 (20322167)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2013-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2012: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2011: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywords酸化ストレス / 細胞保護 / 蛋白質 / シグナル伝達 / 脳・神経 / ニューログロビン / ストレス
Outline of Annual Research Achievements

ヒトのニューログロビン(Ngb)には、酸化ストレスに伴う神経細胞死を防ぐ働きがある。我々は以前、ヒトNgbの新規機能の探索を行い、ヒトNgbがヘテロ三量体G蛋白質のαサブユニット(Gαi/o)に結合しGDP解離抑制因子(GDI)として機能することを見い出した。本研究では、まずGαi/oが酸化ストレス下で修飾され活性化されるという過去の知見に基づき、修飾後のGαi/oを用いて機能解析を行った結果、ヒトNgbは酸化修飾を受けたGαi/oにも結合しGDIとして働きGαi/oの活性化を抑えることが明らかになった。また、cAMPアナログを使った細胞実験から、cAMPアゴニストを加えると酸化ストレスに伴う細胞死が抑えられること、cAMPアンタゴニストを加えるとNgbの細胞保護効果が低下することが明らかになり、cAMP濃度の増加が酸化ストレスに対する細胞保護に密接に関わっていることが判明した。さらに、ヒトNgbを細胞内に過剰発現させ酸化ストレスを与えると、ヒトNgbを発現させずに酸化ストレスを与えた場合と比べ、cAMPの細胞内濃度が増加していることを実証し、ヒトNgbはGαi/oに対するGDIとして働きGαi/oの活性化を抑えることにより細胞内cAMP濃度の低下を抑え神経細胞を保護していることを明らかにした。また、ヒトNgbの軸配位子の変異体を作製し解析することにより、Ngbは酸化ストレス応答性のセンサー蛋白質として働き、細胞保護していることを実証することにも成功した。さらに、ゼブラフィッシュNgbは、魚類細胞に対し、培地中から細胞質内に移行できる「細胞膜透過能」を持つことも見い出した。ゼブラフィッシュNgbは酸化ストレスに対する神経細胞保護能を持たないことから未知の生理機能を持っているものと考えられる。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2013 2012 2011 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (9 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Functional characterization of fish neuroglobin: Zebrafish neuroglobin is highly expressed in amacrine cells after optic nerve injury and can translocate into ZF4 cells2013

    • Author(s)
      Kamioka Y, Fujikawa C, Ogai K, Sugitani K, Watanabe S, Kato S, Wakasugi K
    • Journal Title

      Biochim. Biophys. Acta

      Volume: (in press) Issue: 9 Pages: 1779-1788

    • DOI

      10.1016/j.bbapap.2013.02.021

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Human neuroglobin functions as an oxidative stress-responsive sensor for neuroprotection.2012

    • Author(s)
      Watanabe, S., Takahashi, N., Uchida, H., and Wakasugi, K.
    • Journal Title

      J. Biol. Chem.

      Volume: 287 Issue: 36 Pages: 30128-30138

    • DOI

      10.1074/jbc.m112.373381

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ニューログロビンの生理機能の探索と新規機能性タンパク質の創製2012

    • Author(s)
      若杉桂輔
    • Journal Title

      実験医学増刊号「活性酸素・ガス状分子による恒常性制御と疾患」

      Volume: 30 Pages: 97-102

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Species-specific functional evolution of neuroglobin2011

    • Author(s)
      Wakasugi, K., Takahashi, N., Uchida, H., Watanabe, S.
    • Journal Title

      Marine Genomics

      Volume: 4 Pages: 137-142

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Chimeric ZHHH neuroglobin is a novel cell membrane-penetrating, neur oprotective agent2011

    • Author(s)
      Wakasugi, K., Takahashi, N., Watanabe, S.
    • Journal Title

      Am.J.Neuroprotec.Neuroregen.

      Volume: 3 Pages: 42-47

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 新規機能性蛋白質の探索と創製2011

    • Author(s)
      若杉桂輔
    • Journal Title

      日本化学会生体機能関連化学部会NEWS LETTER

      Volume: 26 Pages: 3-6

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] TOPICS:化学的アプローチからの生命の神秘の探究2011

    • Author(s)
      若杉桂輔
    • Journal Title

      東京大学大学院総合文化研究科広域科学専攻年報Frontiere 2010

      Pages: 6-7

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Searches for physiological function of neuroglobin2012

    • Author(s)
      Wakasugi, K., Takahashi, N., and Watanabe, S.
    • Organizer
      XVII International Conference on Oxygen Binding and Sensing Proteins
    • Place of Presentation
      Parma, Italy
    • Year and Date
      2012-08-29
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Human neuroglobin acts as an oxidative stress-responsive sensor for neuroprotection2012

    • Author(s)
      Wakasugi, K., Takahashi, N., Uchida, H., Kamioka, Y., Hayakawa, T., and Watanabe, S.
    • Organizer
      The 33rd NAITO Conference on Oxygen Biology: Hypoxia, Oxidative stress and Diseases
    • Place of Presentation
      札幌(北海道)
    • Year and Date
      2012-06-26
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 過剰発現系を用いたヒト・ニューログロビンの神経細胞死抑制メカニズムの解明2012

    • Author(s)
      高橋望、若杉桂輔
    • Organizer
      第12回 東京大学生命科学シンポジウムTodai BIO 2012
    • Place of Presentation
      東京大学本郷キャンパス安田講堂
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Creation of novel cell-membrane-penetrating proteins by using module M1 of zebrafish neuroglobin2012

    • Author(s)
      Wakasugi, K.
    • Organizer
      BIT's 5th Protein and peptide conference
    • Place of Presentation
      Beijing, China(招待講演)
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] モジュール構造を利用した新規の細胞膜貫通特性を持つ機能性タンパク質の創製2011

    • Author(s)
      渡邊征爾、若杉桂輔
    • Organizer
      第84回日本生化学大会
    • Place of Presentation
      国立京都国際会館
    • Year and Date
      2011-09-23
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 過剰発現系を用いたヒト・ニューログロビンの細胞死抑制機構の解明2011

    • Author(s)
      高橋望、渡邊征爾、若杉桂輔
    • Organizer
      第11回東京大学生命科学シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京大学本郷キャンパス安田講堂
    • Year and Date
      2011-06-04
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] ゼブラフィッシュ・ニューログロビンの細胞膜貫通特性の発見とそのタンパク質工学的利用2011

    • Author(s)
      渡邊征爾、若杉桂輔
    • Organizer
      第11回東京大学生命科学シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京大学本郷キャンパス安田講堂
    • Year and Date
      2011-06-04
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] ヒトのニューログロビンの生理機能の発見2011

    • Author(s)
      若杉桂輔
    • Organizer
      JST CREST「生命現象の解明と応用に資する新しい計測分析基盤技術」研究領域シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京ガーデンパレス
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 魚類ニューログロビンが持つ細胞膜貫通特性の解明とその蛋白質工学的応用2011

    • Author(s)
      若杉桂輔、渡邊征爾
    • Organizer
      第38回生体分子科学討論会
    • Place of Presentation
      筑波大学大学会館国際会議室
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/wakasugilab/

    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2011-04-06   Modified: 2018-03-28  

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