ポリグルタミン酸化修飾イメージングの基盤技術開発

• 研究領域: 翻訳後修飾によるシグナル伝達制御の分子基盤と疾患発症におけるその破綻
• 研究課題/領域番号: 23117517
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 浜松医科大学
• 研究代表者: 池上 浩司 浜松医科大学, 医学部, 准教授 (20399687)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2013-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円); 2012年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2011年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
• キーワード: 翻訳後修飾 / 微小管 / チューブリン / イメージング / 抗体 / 質量分析 / 構造生物学

研究実績の概要

本年度は，前年度に作成したポリグルタミン酸化修飾認識モノクローナル抗体の可変領域連結タンパク質（ScFv）の修飾検出プローブとしての有用性を検証する計画であった．しかし，ScFvが予想外に強い細胞毒性を示し，組換えタンパク質の安定発現細胞株の樹立が計画通りに進まなかった．『修飾イメージングの基盤技術創出』という研究目的に立ち戻り，若手ワークショップで出会った構造生物学や数理生物学を専門とする領域内の研究者に相談するなどし，修飾結合部位の特徴を構造予測アルゴリズムを用いて予測することにした．予測アルゴリズムにより，修飾部位の酸性度を増加させる脱チロシン化・グルタミン酸化を認識する抗体のポケットには，多数の塩基性アミノ酸（リジン，アルギニン，ヒスチジン）が集中しているという予測構造が得られた（領域国際シンポジムにて発表）．この知見は，修飾に対する特異的プローブの設計に向けて重要な示唆を与えた点で意義深いものとなった．
上記にくわえ，ポリグルタミン酸化修飾シグナルの普遍化を目指し，チューブリン以外のタンパク質に対するポリグルタミン酸化修飾についても研究を進めた．血球細胞における非チューブリンタンパク質のポリグルタミン酸化の役割に示唆を与えることができた（細胞生物学会にて発表）．さらに，ポリグルタミン酸化修飾の機能について招待講演を行った（生化学会支部会にて発表）．また，質量分析のプロコールを集めた書籍に，質量分析によるポリグルタミン酸化修飾解析の方法論および生命科学研究におけるその有用性に関する概説を執筆した（実験医学別冊に発表）．これらの発表は，多くの研究者がポリグルタミン酸化修飾研究に参入しやすくなり，研究分野のすそ野を広げるという点で，大いに意義あるものとなった．

現在までの達成度 (段落)

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Ciliary and flagellar structure and function-their regulations by posttranslational modifications of axonemal tubulin (2012)
  • 著者名/発表者名: Konno A, Setou M, Ikegami K
  • 雑誌名: International Review of Cell and Molecular Biology 巻: 294 ページ: 133-170
  • DOI: 10.1016/b978-0-12-394305-7.00003-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] CEP41 is mutated in Joubert syndrome and is required for tubulin glutamylation at the cilium (2012)
  • 著者名/発表者名: Lee JE, Silhavy JL, Zaki MS, Schroth J, Bielas SL, Marsh SE, Olvera J, Brancati F, Iannicelli M, Ikegami K, Schlossman AM, Merriman B, Attie-Bitach T, Logan CV, Glass IA, Cluckey A, Louie CM, Lee JH, Raynes HR, Rapin I, Castroviejo IP, Setou M, Barbot C, Boltshauser E, Nelson SF, Hildebrandt F, Johnson CA, Doherty DA, Valente EM, Gleeson JG
  • 雑誌名: Nat Genet 巻: 44 号: 2 ページ: 193-199
  • DOI: 10.1038/ng.1078
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cytosolic carboxypeptidase 1 is involved in processing α- and β-tubulih (2012)
  • 著者名/発表者名: Berezniuk I, Vu HT, Lyons PJ, Sironi JJ, Xiao H, Burd B, Setou M, Angeletti RH, Ikegami K, Fricker LD
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 287 号: 9 ページ: 6503-6517
  • DOI: 10.1074/jbc.m111.309138
  • 査読あり
• [学会発表] Role of Polyglutamyation-Initiating Glutamate Ligase TTLL4 in Red Blood Cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Faryal Ijaz, Mitsutoshi Setou, Koji Ikegami
  • 学会等名: 第65回日本細胞生物学会大会
  • 発表場所: ウィンク愛知（愛知県）
  • 年月日: 2013-06-19
• [学会発表] Predicting 3-D structure of antibody variable region detecting PTM combination, for aiming to construct imaging probes of modifications (2013)
  • 著者名/発表者名: Koji Ikegami
  • 学会等名: 「修飾シグナル病」第1回国際シンポジウム
  • 発表場所: 東大医科研（東京都）
  • 年月日: 2013-02-01
• [学会発表] ポリグルタミン酸化・脱グルタミン酸化：そのバランス制御の重要性，新しい翻訳後修飾，新しいターゲット探索 (2012)
  • 著者名/発表者名: 池上浩司
  • 学会等名: 「修飾シグナル病」若手ワークショップ
  • 発表場所: 湯河原温泉ホテルあかね（神奈川県）
  • 年月日: 2012-10-03
• [学会発表] Simultaneous visualization of two post-translational modifications by using one monoclonal antibody (2012)
  • 著者名/発表者名: Hang Thi Vu, Mitsutoshi Setou, Koji Ikegami
  • 学会等名: Joint Meeting of the 45th JSDB the 64th JSCB Annual Meetings
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県）
  • 年月日: 2012-05-28
• [学会発表] 脱ポリグルタミン酸化酵素CCP1欠損ミュータントマウスの網膜解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 池上浩司、服部紗由美、松田千鶴、瀬藤光利
  • 学会等名: 第117回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • 発表場所: 山梨大学(山梨県)
  • 年月日: 2012-03-28
• [学会発表] αチューブリンC末端の複合翻訳後修飾のイメージングに向けて (2012)
  • 著者名/発表者名: Vu Thi Hang、瀬藤光利、池上浩司
  • 学会等名: 「修飾シグナル病」第二回公開シンポジウム
  • 発表場所: 東大医科研(東京都)
  • 年月日: 2012-01-28
• [学会発表] 脱ポリグルタミン酸化酵素CCP1欠損マウス網膜における過剰ポリグルタミン酸化と網膜変性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 紺野在、服部紗由美、松田千鶴、瀬藤光利、池上浩司
  • 学会等名: 「修飾シグナル病」第二回公開シンポジウム
  • 発表場所: 東大医科研(東京都)
  • 年月日: 2012-01-28
• [学会発表] グルタミン酸化修飾の機能 (2012)
  • 著者名/発表者名: 瀬藤光利，池上浩司
  • 学会等名: 第76回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター（愛知県）
  • 招待講演
• [学会発表] チューブリンポリグルタミン酸化修飾の生理学的意義に関する研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 池上浩司、瀬藤光利
  • 学会等名: 第71回日本解剖学会中部支部学術集会
  • 発表場所: 名古屋大学(愛知県)
  • 年月日: 2011-10-16
• [学会発表] アナログ翻訳後修飾酵素群の同定と哺乳類における役割 (2011)
  • 著者名/発表者名: 池上浩司、瀬藤光利
  • 学会等名: 第84回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都国際会議場(京都府)
  • 年月日: 2011-09-24
• [学会発表] Analysis of Polymodification-performing Enzymes with Raster Image Correlation Spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: 池上浩司
  • 学会等名: IMB-Olympus Live Cell Imaging Workshop
  • 発表場所: シンガポール
  • 年月日: 2011-05-23
• [図書] 実験医学別冊「見つける、量る、可視化する！質量分析実験ガイド」（杉浦悠毅，末松誠[編]） (2013)
  • 著者名/発表者名: 池上浩司，新間秀一，瀬藤光利
  • 総ページ数: 237
  • 出版者: 羊土社
• [備考] 浜松医科大学解剖学講座（細胞生物学分野） 「タンパク質翻訳後修飾」チーム
  • URL: http://www.hama-med.ac.jp/mt/setou/ja/laboratory/ikegami/
• [備考]
  • URL: http://www.hama-med.ac.jp/mt/setou/ja/laboratory/ikegami/