ユビキチン化による炎症・免疫シグナルの時空間制御とその数理シミュレーション

2016 年度 実績報告書

• 研究領域: 数理解析に基づく生体シグナル伝達システムの統合的理解
• 研究課題/領域番号: 16H06575
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 井上 純一郎 東京大学, 医科学研究所, 教授 (70176428)
• 研究分担者: 徳永 文稔 大阪市立大学, 大学院医学研究科, 教授 (00212069)
• 研究期間 (年度): 2016-06-30 – 2021-03-31
• キーワード: シグナル伝達 / 炎症 / 免疫 / 数理モデル

研究実績の概要

近年、蛍光イメージング技術の進歩によって、いくつかの転写因子の核内濃度が周期的に振動することが明らかになってきた。転写因子NF-kBファミリーの一つであるRelAも振動することが知られている。RelAは主にp50とヘテロ二量体を形成し、古典的経路と呼ばれる経路で働き細胞の増殖分化、細胞死を制御する遺伝子を発現誘導する。これまでの報告からRelAの振動は継続的な転写活性の維持に必要であると考えられている。一方で、非古典的経路は、リンパ器官の形成維持、リンパ球の成熟を制御している。この経路では細胞質に存在するp100/RelB二量体のp100が刺激依存的にp52に部分分解することでRelB/p52が核移行し標的遺伝子が発現誘導される。我々はRelBを蛍光タンパク質Venusで可視化したRelbVenus/Venusマウスを作製し、その細胞を用いることで刺激依存的かつ周期的なRelB核内量の振動を観察することに成功した。振動は刺激した細胞全てで起こるわけではなく、およそ全体の40%の細胞が振動するのに対して、20%は核移行はするものの振動に至らず、残りの20%は無応答であった。これは細胞を単一細胞クローニングしても再現された。即ち振動するかどうかは確率的に決定される可能性が考えられる。また、振動には核外搬出が伴うためNuclear export signal (NES)シグナルを持つタンパク質が関与する可能性が高く現在そのタンパク質の同定を急いでいる。今後はRelBの振動と転写制御の関係について解明を進める予定である。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

NF-kBの非古典的経路に依存したRelBの核内濃度振動をライブイメージで解析する系を確立するとともにその分子機構に関してもいくつかの重要な知見を得たことは大きな成果と判断している。

今後の研究の推進方策

振動に関与するタンパク質を同定するとともに、振動のメカニズムを明らかにする。また、振動の転写制御への関与を明らかにし、振動の数理シミュレーションを目指す。

研究成果

• [雑誌論文] Intratumoral bidirectional transitions between epithelial and mesenchymal cells in triple-negative breast cancer (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Mizuki、Sakane Kota、Tominaga Kana、Gotoh Noriko、Niwa Takayoshi、Kikuchi Yasuko、Tada Keiichiro、Goshima Naoki、Semba Kentaro、Inoue Jun-ichiro
  • 雑誌名: Cancer Sci. 巻: 108 ページ: 1210～1222
  • DOI: 10.1111/cas.13246
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Epistasis between TIFAB and miR-146a, neighboring genes in del(5q) MDS. (2017)
  • 著者名/発表者名: Varney, M., Choi, K., Bolanos, L., Christie, S., Fang, J., Grimes, L., Maciejewski, J., Inoue, J. and Starczynowski D
  • 雑誌名: Leukemia 巻: 31 ページ: 491-495
  • DOI: 10.1038/leu.2016.276
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] HTLV-1 Tax Induces Formation of the Active Macromolecular IKK Complex by Generating Lys63- and Met1-Linked Hybrid Polyubiquitin Chains. (2017)
  • 著者名/発表者名: Shibata, Y., Tokunaga, F., Goto, E., Komatsu, G., Gohda, J., Saeki, Y., Tanaka, K., Takahashi, H., Sawasaki, T., Inoue, S., Oshiumi, H., Seya, T., Nakano, H., Tanaka, Y., Iwai, K. and Inoue, J.
  • 雑誌名: PLoS Pathogens 巻: 13（1） ページ: e1006162
  • DOI: 10.1371/journal.ppat.1006162
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Basal autophagy prevents autoactivation or enhancement of inflammatory signals by targeting monomeric MyD88. (2017)
  • 著者名/発表者名: Into, T., Horie, T., Inomata1, M., Gohda, J., Inoue, J., Murakami, Y. and Niida., S
  • 雑誌名: Sci. Rep 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Reduced SHARPIN and LUBAC formation may contribute to CCl4- or acetaminophen-induced liver cirrhosis in mice. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamamotoya T, Nakatsu Y, Matsunaga Y, Fukushima T, Yamazaki H, Kaneko S, Fujishiro M, Kikuchi T, Kushiyama A, Tokunaga F, Asano T, and Sakoda H
  • 雑誌名: Int. J. Mol. Sci. 巻: 18 ページ: E326
  • DOI: 10.3390/ijms18020326.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ER stress in the pathogenesis of pretibial dystrophic epidermolysis bullosa. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hattori M, Shimuzu A, Oikawa D, Kamei K, Kaira K, Ishida-Yamamoto A, Nakano H, Sawamura D, Tokunaga F, and Ishikawa O.
  • 雑誌名: Br. J. Dermatol. 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1111/bjd.15342.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Decreased linear ubiquitination of NEMO and FADD on apoptosis with caspase-mediated cleavage of HOIP. (2017)
  • 著者名/発表者名: Goto E and Tokunaga F.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 485 ページ: 152-159
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2017.02.040.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Quantitative phosphoproteomics-based molecular network description for high-resolution kinase-substrate interactome analysis (2016)
  • 著者名/発表者名: Narushima, Y., Kozuka-Hata, H., Tsumoto, K., Inoue, J. and Oyama, M.
  • 雑誌名: Bioinformatics 巻: 32(14) ページ: 2083-2088
  • DOI: 10.1093/bioinformatics/btw164
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification of embryonic precursor cells that differentiate into thymic epithelial cells 5 expressing autoimmune regulator (2016)
  • 著者名/発表者名: Akiyama, N., Takizawa, N., Miyauchi, M., Yanai, H., Tateishi, R., Shinzawa, M., Yoshinaga, R., Kurihara, M., Demizu, Y., Yasuda, H., Yagi, S., Wu, G., Matsumoto, M., Sakamoto, R., Yoshida, N., Penninger, J.M., Kobayashi, Y., Inoue, J. and Akiyama, T.
  • 雑誌名: J. Exp. Med. 巻: 213(8) ページ: 1441-1458
  • DOI: 10.1084/jem.20151780.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Regional regulation of filiform tongue papillae development by Ikkα/Irf6 (2016)
  • 著者名/発表者名: Kawasaki, M., Kawasaki, K., Oommen, S., Blackburn, J., Watanabe, M., Nagai, T., Kitamura, A., Maeda, T., Liu, B., Schmidt-Ullrich, R., Akiyama, T., Inoue, J., Hammond, N.L., Sharpe, P.T. and Ohazama, A.
  • 雑誌名: Dev. Dyn. 巻: 245（9） ページ: 937-946
  • DOI: 10.1002/dvdy.24427
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of nafamostat as a potent inhibitor of Middle East respiratory syndrome (MERS) corona virus S-mediated membrane fusion using the split protein-based cell-cell fusion assay (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, M., Mastsuyama, S., Li, X., Takeda, M., Kawaguchi, Y., Inoue, J.* and Matsuda, Z.
  • 雑誌名: Antimicrob. Agents Chemother. 巻: 60（11） ページ: 6532-6539
  • DOI: 10.1128/AAC.01043-16
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] nteraction of tumor necrosis factor receptor-associated factor 6 (TRAF6) and Vav3 in the receptor activator of nuclear factor kB (RANK) signaling complex enhances osteoclastogenesis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yu, J., Yun, H., Shin, B., Kim, Y., Park, E.S., Choi, S., Yu, J., Amarasekara, D.S., Kim, S., Inoue, J., Walsh, M.C., Choi, Y., Takami, M. and Rho, J.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 291(39) ページ: 20643-20660
  • DOI: 10.1074/jbc.M116.728303
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Linear ubiquitination is involved in the pathogenesis of optineurin-associated amyotrophic lateral sclerosis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakazawa S, Oikawa D, Ishii R, Ayaki T, Takahashi H, Takeda H, Ishitani R, Kamei K, Takeyoshi I, Kawakami H, Iwai K, Hatada I, Sawasaki T, Ito H, Nureki O, and Tokunaga F.
  • 雑誌名: Nat. Commun. 巻: 7 ページ: 12547.
  • DOI: 10.1038/ncomms12547.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural and functional analysis of DDX41: a bispecific immune receptor for DNA and cyclic dinucleotide. (2016)
  • 著者名/発表者名: Omura H, Oikawa D, Nakane T, Kato M, Ishii R, Ishitani R, Tokunaga F, and Nureki O.
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 6 ページ: 34756
  • DOI: 10.1038/srep34756.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] HTLV-1 Tax Induces K63-and M1-linked Hybrid Polyubiquitin Chains to Activate the IKK Complex (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuri Shibata, Ginga Komatsu, Jun-ichiro Inoue
  • 学会等名: 18th International Conference on Human Retrovirology HTLV & Related Viruses
  • 発表場所: グランドアーク半蔵門
  • 年月日: 2017-03-07 – 2017-03-10
• [学会発表] ヒトT細胞白血病ウイルスの発癌タンパクの発癌タンパク質TaxによるNF-κB活性化機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 井上純一郎
  • 学会等名: 金沢大学がん進展制御研究所共同利用・共同研究拠点シンポジウム
  • 発表場所: 金沢東急ホテル
  • 年月日: 2017-02-14 – 2017-02-15
  • 招待講演
• [学会発表] TRAF6は乳腺上皮細胞の維持および乳腺上皮細胞の細胞死抑制によって妊娠期の乳腺発達を促進する (2017)
  • 著者名/発表者名: 山本瑞生、井上純一郎
  • 学会等名: 先端モデル動物支援プラットフォーム
  • 発表場所: 琵琶湖ホテル
  • 年月日: 2017-02-06 – 2017-02-07
• [学会発表] 一細胞イメージングによる非古典的NF-κB活性化経路のダイナミクスと遺伝子発現制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 関崇生、田口祐、井上純一郎
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2016-11-30 – 2016-12-02
• [学会発表] TRAF6は乳腺上皮細胞の維持および乳腺上皮細胞の細胞死抑制によって妊娠期の乳腺発達を促進する (2016)
  • 著者名/発表者名: 山本瑞生、井上純一郎
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2016-11-30 – 2016-12-02
• [学会発表] Basal-like乳がんモデルマウスにおけるCRISPR/Cas9システムを利用したガン抑制遺伝子の探索 (2016)
  • 著者名/発表者名: 坂根康太、山本瑞生、井上純一郎
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2016-11-30 – 2016-12-02
• [学会発表] ポリユビキチン鎖を介したHTLV-1 Tax誘導性のIKK複合体活性化機構の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 柴田佑里、井上純一郎
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2016-11-30 – 2016-12-02
• [学会発表] 亜鉛結合性低分子化号物によるTRAF6および下流シグナル経路に対する影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 古賀涼子、Mohamed O, Radwa 江島智彦、金丸陽亮、柴田佑里、田口祐、井上純一郎、大塚雅巳、藤田美歌子
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2016-11-30 – 2016-12-02
• [学会発表] 破骨細胞分化の細胞融合におけるTRAF6依存性分子機構の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 弓桁洋、田口祐、井上純一郎
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2016-11-30 – 2016-12-02
• [学会発表] 受容体RANKのintemalizationとその破骨細胞分化における役割 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田口祐、平山榕子、井上純一郎
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2016-11-30 – 2016-12-02
• [学会発表] Optineurinの直鎖状ユビキチン鎖結合性と筋萎縮性側索硬化症 (2016)
  • 著者名/発表者名: 徳永文稔
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2016-11-30 – 2016-12-02
  • 招待講演
• [学会発表] コムギ無細胞ヒト20,000種プロテインアレイを基盤とした直鎖状ポリユビキチン鎖結合タンパク質の探索, (2016)
  • 著者名/発表者名: 中島達朗, 高橋宏隆, 徳永文稔, 澤崎達也
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2016-11-30 – 2016-12-02
• [学会発表] コムギ無細胞系を基盤としたヒトの脱ユビキチン化酵素(DUB)プロテインアレイを用いたポリユビキチン基質特異性解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 桑田翔平,岡田健吾, 高橋宏隆, 後藤栄治, 徳永文稔, 澤崎達也
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2016-11-30 – 2016-12-02
• [学会発表] コムギ無細胞タンパク質アレイ解析によって見出された、NEMO結合性新規DUBのNF-κB制御機構の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋宏隆, 桑田翔平, 後藤栄治, 徳永文稔, 澤崎達也
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2016-11-30 – 2016-12-02
• [学会発表] 乳腺発達と乳がん悪性化における転写因子NF-κBの役割の相違 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山本瑞生、井上純一郎
  • 学会等名: 第75回日本癌学会学術総会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2016-10-06 – 2016-10-08
• [学会発表] 乳がんを標的とした新規NF-kappaB阻害剤の探索 (2016)
  • 著者名/発表者名: 真鍋英里香、上松篤史、城戸康希、竹田浩之、高橋宏隆、山本瑞生、井上純一郎、澤崎達也
  • 学会等名: 第89回日本生化学会大会
  • 発表場所: 仙台国際センター
  • 年月日: 2016-09-25 – 2016-09-27
• [学会発表] 筋萎縮性側索硬化症(ALS)における直鎖状ユビキチン鎖の寄与 (2016)
  • 著者名/発表者名: 徳永文稔
  • 学会等名: 第89回日本生化学会大会
  • 発表場所: 仙台国際センター
  • 年月日: 2016-09-25 – 2016-09-27
  • 招待講演
• [学会発表] TRAF6は乳腺上皮細胞の維持および乳腺上皮細胞の細胞死抑制によって妊娠期の乳腺発達を促進する (2016)
  • 著者名/発表者名: 山本瑞生、井上純一郎
  • 学会等名: 先端モデル動物支援 若手技術講習会
  • 発表場所: 蓼科グランドホテル滝の湯
  • 年月日: 2016-09-14 – 2016-09-17
• [学会発表] HTLV-1 Tax誘導性のIKK複合体活性化機構の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 井上純一郎、柴田佑里
  • 学会等名: 第3回日本HTLV-1学会学術集会
  • 発表場所: 鹿児島県市町村自治会館
  • 年月日: 2016-08-26 – 2016-08-28
• [学会発表] 直鎖状ユビキチン鎖による炎症・免疫シグナル制御とその破綻による疾患 (2016)
  • 著者名/発表者名: 徳永文稔
  • 学会等名: 第67回日本電気泳動学会総会
  • 発表場所: 釧路市観光国際交流センター
  • 年月日: 2016-08-26 – 2016-08-27
  • 招待講演
• [学会発表] RANKL 刺激依存的な受容体RANKのinternalizationと、破骨細胞分化における役割 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田口祐
  • 学会等名: 第34回日本骨代謝学会学術集会
  • 発表場所: 大阪国際会議場
  • 年月日: 2016-07-20 – 2016-07-23
• [学会発表] 破骨細胞分化における細胞融合とアクチンリング形成のTRAF6依存性分子機構の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 弓桁洋
  • 学会等名: 第34回日本骨代謝学会学術集会
  • 発表場所: 大阪国際会議場
  • 年月日: 2016-07-20 – 2016-07-23
• [備考] 東京大学医科学研究所 分子発癌分野ホームページ
  • URL: https://www.traf6.com/
• [備考] 数理シグナル 領域ホームぺージ
  • URL: http://math-signal.umin.jp/
• [備考] 大阪市立大学大学院医学研究科 分子病態学ホームページ
  • URL: http://osaka-cu-1seika.umin.jp/