グループＳＵＭＯ化によるゲノムとプロテオームの損傷応答

• 研究課題/領域番号: 17H01878
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 放射線・化学物質影響科学
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 斉藤 寿仁 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (50211925)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円); 2021年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2020年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2019年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2018年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2017年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
• キーワード: 核 / クロマチン / 膜ベシクル / 微小核 / がん化 / 細胞増殖 / シグナル伝達 / 損傷応答 / タンパク質 / 非感染性免疫応答 / クロモスリプシス / プロテオスタシス / DNA損傷応答 / 脂肪滴 / 核構造 / クロマチン損傷 / 脂肪適 / グアニン4重鎖 / 液層分離 / 翻訳後修飾 / タンパク質分解 / SUMO / ユビキチン / DNA損傷 / PMLボディー / 核小体 / プロテアソーム / 品質管理 / アミロイド / 細胞・組織 / プロテオーム / 生体分子 / ストレス / 蛋白質

研究成果の概要

ヒトを含む真核生物の細胞核内におけるゲノムとプロテオームの品質管理は、細胞の運命決定や細胞死に深く関わる。その分子制御の基盤を理解することは重要である。タンパク質の翻訳後修飾を含むタンパク質のネットワーク制御は分子制御基盤の一つといえる。本研究の初期には翻訳後修飾の中でSUMO化に着目していたが、その後、ゲノム損傷とタンパク質損傷に加えて、リン脂質膜の損傷などにも解析の手を広げることになった。その結果、ヒト細胞がどのようにして内的および外的な環境に対する分子応答を起動するのかを複数の実験系を立ち上げて、複数のシグナル伝達制御系に着眼点から、それぞれの分子応答を明らかにすることができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

学術的には分子生物学の基盤知識、特に細胞核やクロマチンの制御に関する基礎的な知見を深化・拡張した点は意義があると考えている。また、社会的にはゲノムやプロテオームの制御を活用した保健医療や環境科学の諸分野における技術開発の知的基盤を構築することに貢献できたと考えている。

研究成果

• [雑誌論文] Cell-derived giant membrane vesicles enclosing the anthracycline anti-cancer drug doxorubicin and their cytotoxicity. (2022)
  • 著者名/発表者名: S. Okada and H. Saitoh
  • 雑誌名: Int. J. Memb. Sci. Tech. 巻: 9 号: 1 ページ: 13-19
  • DOI: 10.15379/2410-1869.2022.09.01.02
• [雑誌論文] Chemica manipulation to facilitate membrane blebbing and vesicle shedding in the cellular cortex. (2020)
  • 著者名/発表者名: Saya Okada, Yuta Fukai, Fumiya Yoshimoto, Hisato Saitoh
  • 雑誌名: Biotechnology Letters. 巻: - 号: 7 ページ: 1137-1145
  • DOI: 10.1007/s10529-020-02848-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three Types of Nuclear Envelope Assemblies Associated with Micronuclei. (2020)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki K, Ichikawa Y, Saitoh N, *Saitoh H
  • 雑誌名: Cell Bio 巻: 9 号: 01 ページ: 14-28
  • DOI: 10.4236/cellbio.2020.91002
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Fluorescence method to visualize the nuclear boundary by the lipophilic dye DiI. (2020)
  • 著者名/発表者名: K. Miyazaki, K. Yano, H. Saitoh
  • 雑誌名: Biosci. Biotechnol. Biochem. 巻: e-pub 号: 8 ページ: 1685-1688
  • DOI: 10.1080/09168451.2020.1756737
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanosecond pulsed electric fields induce extracellular release of chromosomal DNA and histone citrullination in neutrophil-differentiated HL-60 cells. (2019)
  • 著者名/発表者名: 4)T. Koga, K. Morotomi-Yano, T. Sakugawa, H. Saitoh, K. Yano.
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 9 号: 1 ページ: 8451-8451
  • DOI: 10.1038/s41598-019-44817-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Linkage between lipid droplet formation and nuclear deformation in HeLa human cervical cancer cells (2018)
  • 著者名/発表者名: Takir Gizem Gulevin、Ohsaki Yuki、Morotomi-Yano Keiko、Yano Ken-ichi、Saitoh Hisato
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 504 号: 2 ページ: 485-490
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2018.08.200
  • 査読あり
• [雑誌論文] Wash-free instant detection of giant plasma membrane vesicles (2018)
  • 著者名/発表者名: Okada Saya、Yankawa Satoshi、Saitoh Hisato
  • 雑誌名: Analytical Biochemistry 巻: 557 ページ: 59-61
  • DOI: 10.1016/j.ab.2018.07.012
  • 査読あり
• [雑誌論文] A genetic screen to discover SUMOylated proteins in living mammalian cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Komiya M, Ito A, Endo M, Hiruma D, Hattori M, Saitoh H, Yoshida M, Ozawa T.
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 7 号: 1 ページ: 17443-17443
  • DOI: 10.1038/s41598-017-17450-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Thymine DNA glycosylase modulates the DNA damage response and gene expression by base excision repair-dependent and -independent mechanisms (2017)
  • 著者名/発表者名: Tomohumi Nakamura, Kouichi Murakami, Haruto Tada, Yoshihiko Uehara, Jumpei Nogami, Kazumitsu Maehara, Yasuyuki Ohkawa, Hisato Saitoh, Hideo Nishitani, Tetsuya Ono, Ryotaro Nishi, Masayuki Yokoi, Wataru Sakai, and Kaoru Sugasawa
  • 雑誌名: Genes to Cells 巻: 22 号: 4 ページ: 392-405
  • DOI: 10.1111/gtc.12481
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Aclarubicin, an anthracycline anti-cancer drug, fluorescently contrasts mitochondria and reduces the oxygen consumption rate in living human cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Iihoshi Haruka、Ishihara Takaya、Kuroda Shogo、Ishihara Naotada、Saitoh Hisato
  • 雑誌名: Toxicology Letters 巻: 277 ページ: 109-114
  • DOI: 10.1016/j.toxlet.2017.06.006
  • 査読あり
• [学会発表] 植物葉緑体と動物細胞の相互作用から紐解くオルガネラ共存システムのダイナミクス (2022)
  • 著者名/発表者名: 濱島亨多、西田和記、斉藤寿仁
  • 学会等名: 第45回日本分子生物学会（MBSJ2022）
• [学会発表] 染色体外環状DNAによる細胞不均一化と薬剤抵抗性の獲得 (2022)
  • 著者名/発表者名: 東 有里紗、渡部 一輝、斉藤 寿仁
  • 学会等名: 第45回日本分子生物学会（MBSJ2022）
• [学会発表] 微小核や多核の形成や運命決定を核膜の集積異常の観点から見る (2020)
  • 著者名/発表者名: 宮﨑航平、斉藤寿仁
  • 学会等名: 第43回分子生物学会年会
• [学会発表] 化学物質および酵素処理による大型細胞外小胞の取り込み促進 (2020)
  • 著者名/発表者名: 岡田咲耶、斉藤寿仁
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会
• [学会発表] 化学物質による細胞膜と細胞外小胞の動態操作及びその分子理論 (2020)
  • 著者名/発表者名: 岡田咲耶、斉藤寿仁
  • 学会等名: 第7回日本細胞外小胞学会
• [学会発表] Chemical and enzymatic treatments that promote cellular uptake of giant cell-derived extracellular vesicles (2020)
  • 著者名/発表者名: S. Okada, H. Saitoh
  • 学会等名: Cell Bio Virtual 2020 An Online ASCB/EMBO Meeting,
  • 国際学会
• [学会発表] 微小核における核膜構造のバリエーションとゲノム不安定性の制御 (2019)
  • 著者名/発表者名: 宮崎航平、斉藤寿仁
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] アミロイド化したタンパク質の核小体とPMLボディでの集積とその制御 (2019)
  • 著者名/発表者名: 小林桃子、斉藤寿仁
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] グアニン4重鎖オリゴDNAの細胞導入による核とクロマチン構造変化 (2019)
  • 著者名/発表者名: 有村悠、斉藤寿仁
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 馬締竜平、斉藤寿仁 (2019)
  • 著者名/発表者名: 脂肪酸による脂肪滴の誘導と核・染色体の空間制御
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 化学物質による細胞膜表層と細胞外ベシクルの動態操作 (2019)
  • 著者名/発表者名: 岡田咲耶、斉藤寿仁
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 細胞膜ブレッブとベシクルの異なる細胞株間での比較 (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉元文哉、斉藤寿仁
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] ヒト細胞由来の大型細胞外ベシクルGPMVsの高度精製とタンパク質、RNA、糖鎖構成因子の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 深井裕太、斉藤寿仁
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] アミロイド検出試薬を用いたSUMO・ユビキチン陽性の核内ポリペプチド鎖凝集体の検出とその制御解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 小林 桃子、斉藤 寿仁
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] アミロイド結合性蛍光色素Thioflavin T（ThT）による生細胞の構造観察と細胞増殖の制御 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高鉾 結衣、斉藤 寿仁
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 微小管阻害による微小核の形成と脂肪滴の誘導 (2018)
  • 著者名/発表者名: 宮﨑 航平、Gizem Gulevin Takir、斉藤 寿仁
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 直径5-30 umの大型細胞膜小胞の効率的な単離および膜動態の操作 (2018)
  • 著者名/発表者名: 岡田 咲耶、斉藤 寿仁
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] アミロイド検出試薬を用いたSUMO・ユビキチン陽性の核内ポリペプチド鎖凝集体の検出とその制御解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 小林 桃子、斉藤 寿仁
  • 学会等名: 分子生物学会
• [学会発表] アミロイド結合性蛍光色素Thioflavin T（ThT）による生細胞の構造観察と細胞増殖の制御 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高鉾 結衣、斉藤 寿仁
  • 学会等名: 分子生物学会
• [学会発表] 微小管阻害による微小核の形成と脂肪滴の誘導 (2018)
  • 著者名/発表者名: 宮﨑 航平、Gizem Gulevin Takir、斉藤 寿仁
  • 学会等名: 分子生物学会
• [学会発表] 直径5-30μmの大型細胞膜小胞の効率的な単離および膜動態の操作 (2018)
  • 著者名/発表者名: 岡田 咲耶、斉藤 寿仁
  • 学会等名: 分子生物学会
• [学会発表] Anthracycline系トポイソメラーゼII阻害剤AclarubicinとDoxorubicinの細胞毒性の一端はミトコンドリア呼吸阻害に由来する (2017)
  • 著者名/発表者名: 飯星 悠、石原 孝也、石原 直忠、斉藤 寿仁
  • 学会等名: 分子生物学会（ConBio2017 ）
• [学会発表] アミロイド結合性蛍光色素Thioflavin T（ThT）による生細胞の構造観察と細胞増殖の制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高鉾 結衣、斉藤 寿仁
  • 学会等名: 分子生物学会（ConBio2017 ）
• [学会発表] Giant Plasma Membrane Vesicles（GPMVs）の大量調整と生化学解析および情報伝達キャリアーとしての利用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岡田 咲耶、袰川 智吏、斉藤 寿仁
  • 学会等名: 分子生物学会（ConBio2017 ）
• [学会発表] SUMOとユビキチンによる不完全ポリペプチド鎖の核内凝集と離散の制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松尾 花佳、魚住 直毅、松本 蛍、斉藤 寿仁
  • 学会等名: 分子生物学会（ConBio2017 ）
• [備考] 斉藤研究室HP