Establishment of unified theory of cellular inclusion bodies including misfolded protein

• Project/Area Number: 26440090
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Cell biology
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: Kitamura Akira 北海道大学, 先端生命科学研究院, 助教 (10580152)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2016: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2014: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 細胞質封入体 / 筋萎縮性側索硬化症 / FRET / 蛍光相関分光法 / FRAP / TDP-43 / 封入体 / 拡散 / 分子動態解析 / FCS / ALS / タンパク質凝集体 / RNA / TDP-25 / 神経変性疾患 / タンパク質封入体 / ストレス顆粒 / TDP43 / 浸透圧ストレス

Outline of Final Research Achievements

Accumulation of misfolded proteins due to inappropriate stabilization results in neurodegenerative diseases including amyotrophic lateral sclerosis (ALS). In this study, we clarify structural differences of carboxyl terminal fragments of ALS-causative TDP43 (TDP35 or TDP25) by using fluorescence resonance energy transfer (FRET) or related procedure. We elucidate that nuclear localization signal sequence (NLS)-tagged TDP25 can reduce cytotoxicity through the structural change.

Research Products

• [Journal Article] Different aggregation states of a nuclear localization signal-tagged 25-kDa C-terminal fragment of TAR RNA/ 1 DNA-binding protein 43 kDa (2017)
  • Author(s): Akira Kitamura, Sachiko Yuno, Hideki Muto, Masataka Kinjo
  • Journal Title: Genes to Cells Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Development of new fusion proteins for visualizing amyloid-beta oligomers in vivo. (2016)
  • Author(s): Tomoyo Ochiishi, Motomichi Doi, Kazuhiko Yamasaki, Keiko Hirose, Akira Kitamura, Takao Urabe, Nobutaka Hattori, Masataka Kinjo, Tatsuhiko Ebihara & Hideki Shimura
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 6 Issue: 1 Pages: 22712-22712
  • DOI: 10.1038/srep22712
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Dependence of fluorescent protein brightness on protein concentration in solution and enhancement of it. (2016)
  • Author(s): Takamitsu J. Morikawa, Hideaki Fujita, Akira Kitamura, Takashi Horio, Johtaro Yamamoto, Masataka Kinjo, Akira Sasaki, Hiroaki Machiyama, Keiko Yoshizawa, Taro Ichimura, Katsumi Imada, Takeharu Nagai & Tomonobu M. Watanabe
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 6 Issue: 1 Pages: 22342-22342
  • DOI: 10.1038/srep22342
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Interaction of RNA with a C-terminal fragment of the amyotrophic lateral sclerosis-associated TDP43 reduces cytotoxicity. (2016)
  • Author(s): Akira Kitamura, Yusaku Nakayama, Ai Shibasaki, Ayami Taki, Sachiko Yuno, Kayo Takeda, Masao Yahara, Naoki Tanabe & Masataka Kinjo
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 6 Issue: 1 Pages: 19230-19230
  • DOI: 10.1038/srep19230
  • NAID: 120005749614
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] In vivo fluorescence correlation spectroscopy analyses of FMBP-1, a silkworm transcription factor (2016)
  • Author(s): Motosuke Tsutsumi, Hideki Muto, Shohei Myoba, Mai Kimoto, Akira Kitamura, Masakatsu Kamiya, Takashi Kikukawa, Shigeharu Takiya, Makoto Demura, Keiichi Kawano, Masataka Kinjo, Tomoyasu Aizawa
  • Journal Title: FEBS openbio Volume: 6 Issue: 2 Pages: 106-125
  • DOI: 10.1002/2211-5463.12026
  • NAID: 120005756103
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Efficient and dynamic nuclear localization of green fluorescent protein via RNA binding. (2015)
  • Author(s): Akira Kitamura, Yusaku Nakayama, Masataka Kinjo
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Commun. Volume: 463 Issue: 3 Pages: 401-406
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2015.05.084
  • NAID: 120005820695
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Conformational analysis of misfolded protein aggregation by FRET and live-cell imaging techniques. (2015)
  • Author(s): Akira Kitamura, Kazuhiro Nagata, Masataka Kinjo
  • Journal Title: International Journal of Molecular Science Volume: 16 Issue: 3 Pages: 6076-6092
  • DOI: 10.3390/ijms16036076
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 蛍光相関分光法とFRET を用いた細胞内タンパク質品質管理機構の解析 (2014)
  • Author(s): 北村朗
  • Journal Title: バイオイメージング Volume: 23 Pages: 12-17
  • NAID: 120005572424
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Wide-field光学系FRAPを用いた生細胞内拡散係数の測定検討 (2016)
  • Author(s): 北村朗，金城政孝
  • Organizer: 第７回 光塾
  • Place of Presentation: 東京工業大学（神奈川県長津田市）
  • Year and Date: 2016-12-17
• [Presentation] ALS関連変異型TDP-43の生細胞内構造変化と凝集性の解析 (2016)
  • Author(s): 北村朗，油野祥子，柴崎愛，竹田佳世，顔総子，大浦真，山本条太郎，金城政孝
  • Organizer: 第39回 日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-12-01
• [Presentation] FRAP/FCS を用いた分子動態解析を用いた神経変性疾患原因研究の最前線 (2016)
  • Author(s): 北村朗
  • Organizer: 第39回 日本分子生物学会年会 Leicaランチョンセミナー
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-11-30
  • Invited
• [Presentation] FCS and FCCS in living cells (2016)
  • Author(s): Akira Kitamura & Masataka Kinjo
  • Organizer: Course Functional Fluorescence Microscopy Imaging (fFMI) in Biomedical Research
  • Place of Presentation: カロリンスカ研究所（ストックホルム・スウェーデン）
  • Year and Date: 2016-11-08
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] ALS関連変異型TDP-43の生細胞内構造変化と凝集性の解析 (2016)
  • Author(s): 北村朗，油野祥子，柴崎愛，竹田佳世，顔総子，大浦真，山本条太郎，金城政孝
  • Organizer: RNAフロンティアミーティング2016
  • Place of Presentation: いこいの湯いろは（北海道ニセコ町）
  • Year and Date: 2016-09-02
• [Presentation] 蛍光イメージング手法を用いた ALS関連TDP43凝集形成機構の解析 (2016)
  • Author(s): 北村朗
  • Organizer: 第７回 ALSフォーラム
  • Place of Presentation: ウェスティン都ホテル東京（東京都港区）
  • Year and Date: 2016-07-30
  • Invited
• [Presentation] 蛍光イメージング手法を用いたALS関連TDP43凝集形成機構の解析 (2016)
  • Author(s): 北村朗
  • Organizer: 第７回 ALSフォーラム
  • Place of Presentation: シェラトン都ホテル東京（東京都・港区）
  • Year and Date: 2016-07-30
  • Invited
• [Presentation] 蛍光イメージング法による神経変性疾患関連ミスフォールドタンパク質の凝集形成機構解析 (2016)
  • Author(s): 北村朗
  • Organizer: 生化学若手の会・生物物理若手の会合同企画「蛍光イメージングセミナー～基礎から応用まで～」
  • Place of Presentation: 北海道大学（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2016-07-01
  • Invited
• [Presentation] 蛍光イメージング手法を用いた神経変性疾患関連タンパク質凝集形成機構の解析 (2016)
  • Author(s): 北村朗
  • Organizer: 生物物理・生化学若手の会北海道支部合同セミナー
  • Place of Presentation: 北海道大学理学部（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2016-07-01
  • Invited
• [Presentation] ALS関連TDP43のRNA/DNA結合様式の解析 (2016)
  • Author(s): 竹田佳世，北村朗，柴崎愛，金城政孝
  • Organizer: 第１回 北大・部局横断シンポジウム
  • Place of Presentation: 北海道大学医学部（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2016-03-07
• [Presentation] U6 snRNA強制発現はTDP43機能喪失に伴う細胞死を抑制する (2016)
  • Author(s): 矢原真郎，北村朗，金城政孝
  • Organizer: 第１回 北大・部局横断シンポジウム
  • Place of Presentation: 北海道大学医学部（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2016-03-07
• [Presentation] Optineurinのオートファゴソーム局在化機構の解明 (2016)
  • Author(s): 田辺尚貴，北村朗，金城政孝
  • Organizer: 第１回 北大・部局横断シンポジウム
  • Place of Presentation: 北海道大学医学部（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2016-03-07
• [Presentation] ALS関連TDP43の構造および凝集性と神経細胞死機構の解析 (2016)
  • Author(s): 北村朗
  • Organizer: IGM RNA Biofunctionセミナー
  • Place of Presentation: 北海道大学遺伝子病制御研究所（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2016-02-29
  • Invited
• [Presentation] Basics and application of fluorescence correlation spectroscopy (2016)
  • Author(s): 北村朗
  • Organizer: 3rd AIST International Imaging Workshop
  • Place of Presentation: 独立行政法人産業技術総合研究所（茨城県・つくば市）
  • Year and Date: 2016-01-21
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] RNAと核小体局在はALS関連TDP43のカルボキシル末端断片に存在するプリオン様ドメインの構造変化を妨げることで凝集形成と毒性を低減させる (2015)
  • Author(s): 北村朗，中山祐作，柴崎愛，滝彩実，油野祥子，金城政孝
  • Organizer: BMB2015
  • Place of Presentation: 神戸国際展示場（兵庫県・神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-03
• [Presentation] 大腸菌組換えTDP43のRNA/DNA結合様式の解析 (2015)
  • Author(s): 竹田佳世，北村朗，柴崎愛，金城政孝
  • Organizer: 第１回 北大イメージング研究会
  • Place of Presentation: 北海道大学医学部（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2015-10-23
• [Presentation] TDP43機能喪失に伴うスプライシング関連低分子RNA恒常性破綻を介した神経細胞死メカニズムの解明 (2015)
  • Author(s): 矢原真郎，北村朗，金城政孝
  • Organizer: 第１回 北大イメージング研究会
  • Place of Presentation: 北海道大学医学部（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2015-10-23
• [Presentation] ALS関連TDP43 C末端断片のRNA結合と核局在は凝集性と共に神経細胞毒性を低減する (2015)
  • Author(s): 北村朗，中山祐作，柴崎愛，滝彩実，油野祥子，金城政孝
  • Organizer: 第七回・光塾
  • Place of Presentation: 広島大学（広島県・東広島市）
  • Year and Date: 2015-09-06
  • Invited
• [Presentation] イメージング手法を用いた神経変性疾患関連タンパク質封入体の形成機構解析 (2015)
  • Author(s): 北村朗
  • Organizer: 第４回・蛍光イメージング・ミニシンポジウム
  • Place of Presentation: 北海道大学電子科学研究所（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2015-07-31
  • Invited
• [Presentation] ALS関連変異型TDP43に見られる核－細胞質輸送と構造変調 (2015)
  • Author(s): 北村 朗，柴崎 愛，油野 祥子， 中山祐作，金城 政孝
  • Organizer: 第17回・日本RNA学会年会
  • Place of Presentation: 札幌パークホテル（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2015-07-16
• [Presentation] 蛍光相関分光法を用いた大腸菌組み換えTDP43の一本鎖DNA結合解離定数の測定 (2015)
  • Author(s): 竹田佳世，柴崎愛，北村朗，金城政孝
  • Organizer: 第17回・日本RNA学会年会
  • Place of Presentation: 札幌パークホテル（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2015-07-16
• [Presentation] ALS関連変異型TDP43に見られる構造変化と核－細胞質輸送変調の解析 (2015)
  • Author(s): 北村朗，
  • Organizer: 第２回 包括的神経グリア研究会
  • Place of Presentation: オースプラザ（愛知県名古屋市）
  • Year and Date: 2015-01-10 – 2015-01-11
• [Presentation] ALS関連変異型TDP43に見られる異常切断と核－細胞質輸送変調の解析 (2014)
  • Author(s): 北村朗，柴崎愛，油野祥子，金城政孝
  • Organizer: 第37回 日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] 蛍光相関分光法を用いた精製リコンビナントTDP43タンパク質のDNA結合活性解析 (2014)
  • Author(s): 柴崎愛，北村朗，寿野良二，金城政孝
  • Organizer: 第37回 日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] Analysis of structural difference in ALS-linked mutant of TDP-43 by fluorescence imaging in living cells. (2014)
  • Author(s): 油野祥子，北村朗，柴崎愛，金城政孝
  • Organizer: 第52回 日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [Presentation] ALS関連TDP43タンパク質の細胞内構造推定 (2014)
  • Author(s): 北村 朗，油野祥子，柴崎愛，寿野良二，金城政孝
  • Organizer: 第六回 「光塾」
  • Place of Presentation: 情報通信研究機構（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2014-09-06 – 2014-09-07
• [Presentation] 生細胞蛍光イメージング法を用いた細胞生物学研究 (2014)
  • Author(s): 北村朗
  • Organizer: 第81回・日本細菌学会・北海道支部総会
  • Place of Presentation: 札幌医科大学（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2014-08-30
  • Invited
• [Book] 阪大･北大コースブック「新・生細胞蛍光イメージング」第21章 (2015)
  • Author(s): 北村朗，白燦基，金城政孝
  • Total Pages: 340
  • Publisher: 共立出版
• [Book] 阪大･北大コースブック「新・生細胞蛍光イメージング」実習８－２ (2015)
  • Author(s): 北村朗，白燦基，金城政孝
  • Total Pages: 340
  • Publisher: 共立出版
• [Remarks] RNAがタンパク質の凝集を抑制し神経細胞毒性を低減する
  • URL: http://www.hokudai.ac.jp/news/160114_als_pr.pdf
• [Remarks] アルツハイマー病の原因とされるタンパク質を細胞内で可視化する技術を開発
  • URL: https://www.hokudai.ac.jp/news/160317_alzheimer.pdf
• [Remarks] 分子混雑が計測できる蛍光タンパク質「GimRET」の開発
  • URL: http://www.hokudai.ac.jp/news/160310_gimret_pr.pdf
• [Patent(Industrial Property Rights)] ヘモシアニン会合体を用いた包摂体の製造方法 (2016)
  • Inventor(s): 田中良和、松野明日香、北村朗、金城政孝、姚閔、上野隆史、安部聡
  • Industrial Property Rights Holder: 田中良和、松野明日香、北村朗、金城政孝、姚閔、上野隆史、安部聡
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2016-06-01