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国内研究者論文紹介

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ユサコでは日本人の論文が掲載された海外学術雑誌に注目して、随時ご紹介しております。

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2020/09/08

周波数変調原子間力顕微鏡によるナノバイオ界面のサブナノスケール観察

論文タイトル
Subnanometer-scale imaging of nanobio-interfaces by frequency modulation atomic force microscopy
論文タイトル(訳)
周波数変調原子間力顕微鏡によるナノバイオ界面のサブナノスケール観察
DOI
10.1042/BST20200155
ジャーナル名
Biochemical Society Transactions
巻号
Biochemical Society Transactions Vol.48 No.4 (1675–1682)
著者名(敬称略)
福間 剛士
所属
金沢大学 ナノ生命科学研究所

抄訳

近年、周波数変調原子間力顕微鏡(FM-AFM)のバイオ応用技術には大きな進展があった。例えば、タンパク質の二次構造や、DNAのリン酸基、脂質-イオン複合体などのサブナノスケール構造が直接可視化されている。また、FM-AFMと3次元探針走査技術を組み合わせることで、3次元AFM(3D-AFM)が開発された。この手法は、脂質膜、タンパク質分子、DNAなどの様々な生体分子表面上でのサブナノスケール3次元水和構造計測を可能とした。さらに、3D-AFMにより、熱揺動する脂質頭部のような柔軟な表面構造の3次元分布もサブナノスケールで可視化できることが示されている。これらの局所情報は、ナノバイオ界面の構造や現象を説明するための原子・分子レベルのモデルを確立するために決定的な役割を果たすことができる。本総説では、液中FM-AFM技術の最近の進展と、そのナノバイオ界面研究への応用事例を概観し、その将来展望について議論する。

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2020/09/07

ダイナクチンサイドアームの構造多型性とp150サブユニットのドメイン構成

論文タイトル
Conformational diversity of dynactin sidearm and domain organization of its subunit p150
論文タイトル(訳)
ダイナクチンサイドアームの構造多型性とp150サブユニットのドメイン構成
DOI
10.1091/mbc.E20-01-0031
ジャーナル名
Molecular Biology of the Cell
巻号
Molecular Biology of the Cell Volume 31, Issue 12(1201–1313)
著者名(敬称略)
斎藤 慧, 豊島 陽子 他
所属
東京大学大学院総合文化研究科 広域科学専攻 生命環境科学系

抄訳

 ダイナクチンは微小管上で働くモータータンパク質ダイニンの運動機能を制御するタンパク質複合体である。微小管との結合やダイニン機能制御に重要な部位の「サイドアーム」については詳細構造が知られていなかった。本研究では、電子顕微鏡観察を用いてサイドアームの柔らかく多様な構造について報告する。金ナノ粒子標識と欠損体の解析により、サイドアーム中のp150サブユニットのドメイン構成とコイルドコイル1(ダイニン結合部位)の構造変化が分かった。さらに、サイドアーム全体が複数の特徴的な構造をとり、それらの割合は溶液の塩濃度に応じて変化した。ダイナクチンの構造多型性は、ダイニンや微小管との結合様式の理解の手掛かりとなるであろう。

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2020/09/02

1型糖尿病の3病型間で膵島抗原特異的CD4陽性T細胞のフェノタイプは異なる

論文タイトル
Distinct Phenotypes of Islet Antigen-Specific CD4+ T Cells Among the 3 Subtypes of Type 1 Diabetes
論文タイトル(訳)
1型糖尿病の3病型間で膵島抗原特異的CD4陽性T細胞のフェノタイプは異なる
DOI
10.1210/clinem/dgaa447
ジャーナル名
Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism
巻号
Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism Vol.105 No.10 (dgaa447)
著者名(敬称略)
中條 大輔 他
所属
富山大学附属病院 臨床研究管理センター/第一内科

抄訳

1型糖尿病は膵島抗原特異的細胞性免疫による膵β細胞の破壊を介したインスリン分泌不全によって発症すると推測されているが、各病型(急性発症1型:AT1D、緩徐進行1型:SP1D、劇症1型:FT1D)における発症様式と細胞性免疫反応の関連は明らかではない。そこで我々は、病型間で膵島抗原特異的CD4陽性T細胞のフェノタイプの差異を検討した。各病型の患者と健常者より採取した末梢血単核球を4種の膵島抗原ペプチド(GAD65, Preproinsulin (PPI), IGRP, ZnT8)で刺激し、2日後の培養上清中のサイトカイン測定(ex-vivo assay)と、8日後のCD4陽性T細胞中のサイトカイン発現解析(expansion assay)を行った。In-vivo assayでは、AT1DにおけるGAD65特異的なIL-6・IP-10の反応、PPI特異的なIP-10の反応が亢進していた。FT1DではGAD65およびPPI特異的なG-CSFの反応が亢進していた。Expansion assayでは、AT1DにおけるGAD65およびPPI特異的Th1細胞の増加を認め、SP1DではGAD65特異的Th2細胞が増加していた。FT1Dでは全膵島抗原に対するTr1反応が極度に低下していた。これらT細胞フェノタイプの差異が1型糖尿病の発症様式と関連している可能性が示唆された。

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2020/09/01

STAT2上で麻疹ウイルスV蛋白質が結合する部位は,IRF9結合部位と重複する

論文タイトル
The Measles Virus V Protein Binding Site to STAT2 Overlaps That of IRF9
論文タイトル(訳)
STAT2上で麻疹ウイルスV蛋白質が結合する部位は,IRF9結合部位と重複する
DOI
10.1128/JVI.01169-20
ジャーナル名
Journal of Virology 
巻号
Journal of Virology  Volume 94, Issue 17
著者名(敬称略)
永野 悠馬、尾瀬 農之 他
所属
北海道大学 大学院先端生命科学研究院

抄訳

 宿主の免疫因子と結合して,宿主免疫系を阻害する機構が多くのウイルスにおいて報告されている。とりわけ,50以上ものサイトカイン信号を捌くことができるJAK-STAT経路は,多くのRNAウイルスに標的にされている。本論文では,その中で最も研究の進んでいるウイルスの1つである,パラミクソウイルス属麻疹ウイルスV蛋白質やそのN末端領域,C末端領域を精製し,ヒトのSTAT1およびSTAT2分子との直接の相互作用を評価した。これまでの細胞生物学による研究から,N末端領域はSTAT1分子と,C末端領域はSTAT2分子と相互作用することが報告されていたが,等温滴定型熱量計を使用した定量化から,C末端領域とSTAT2の相互作用は,N末端領域とSTAT1の相互作用より30倍強いことがわかった。また,本来IRF9がSTAT2に結合することによって転写因子複合体ISGF3が形成され,核移行の後に抗ウイルス蛋白質発現を活性化するが,V蛋白質はIRF9とSTAT2の結合を阻害することを明らかにしたことにより,免疫系阻害機構の分子実体が解明できた。

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2020/08/28

べん毛形成の開始点であるMSリングのビブリオ属における構築メカニズムの解明

論文タイトル
Assembly Mechanism of a Supramolecular MS-Ring Complex To Initiate Bacterial Flagellar Biogenesis in Vibrio Species
論文タイトル(訳)
べん毛形成の開始点であるMSリングのビブリオ属における構築メカニズムの解明
DOI
10.1128/JB.00236-20
ジャーナル名
Journal of Bacteriology
巻号
Journal of Bacteriology Volume 202, Issue 16
著者名(敬称略)
寺島 浩行、平野圭一、本間道夫 他
所属
名古屋大学大学院理学研究科 生命理学専攻 生体膜機能グループ

抄訳

細菌べん毛は、細菌の持つ運動器官であり、回転モーターとして機能する。細菌べん毛の構築は、細胞質膜上のMSリングの形成によって開始される。MSリングは、2回膜貫通型タンパク質FliFが数十個集合して構成される。べん毛の本数や形成位置は、ビブリオ属菌ではFlhFとFlhGによって制御されている。しかしながら、ビブリオ属菌におけるMSリングの形成を開始する因子や、MSリング形成におけるFlhFの関与については明らかにされていない。本研究において、我々は、FlhFがビブリオ属菌のMSリング形成を促進することを示した。大腸菌内でビブリオFliFを単独で発現させた場合、MSリング形成はほとんど起こらなかった。一方で、FlhFとの共発現によってMSリングが効率的に形成された。また、FlhF がFliFを細胞極に局在させることが明らかとなった。興味深いことに、FlhF以外にも、MSリングでCリングを形成するFliGとの共発現によってもMSリングの形成が促進された。一連の結果は、FlhF、FliGがFliFの適切な空間的/時間的制御を行い、MSリング形成及び最終的にはべん毛形成を制御していることを示唆している。

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2020/08/26

細胞質流動が線虫受精卵における極性決定因子を押し流して精子侵入点の逆側で後極化を可能にする

論文タイトル
Cytoplasmic streaming drifts the polarity cue and enables posteriorization of the Caenorhabditis elegans zygote at the side opposite of sperm entry
論文タイトル(訳)
細胞質流動が線虫受精卵における極性決定因子を押し流して精子侵入点の逆側で後極化を可能にする
DOI
10.1091/mbc.E20-01-0058
ジャーナル名
Molecular Biology of the Cell
巻号
Molecular Biology of the Cell Volume 31, Issue 16(1651-1821)
著者名(敬称略)
木村 健二, 木村 暁
所属
関西学院大学 理工学部・生命科学科

抄訳

 生物の発生過程における体軸の決定には、細胞の極性化が必要である。その際、極性化の決定因子の細胞内における位置が体軸決定に重要となる。線虫C. elegansの受精卵では、精子由来の前核/中心体からなる複合体(SPCC)の位置が前後軸における後極側を決める。SPCCは受精から約30分後に近くの細胞表層の収縮性を緩め始め、これは極性化に必要なSymmetry Breaking (SB)と呼ばれている。しかし、SBまでにSPCCの位置がどのようにして決まるのか不明なままであった。今回、受精直後に生じる細胞内の流れ(細胞質流動)がSPCCを押し流し、ランダムに位置を変えることを発見した。この流れは確率的にふるまい、時おりSB前にSPCCを精子侵入点の反対側まで持っていくことがわかった。今回の結果は、線虫の発生過程が型通りに進む前に、細胞質流動の確率的な特性が極性決定に重要な因子の位置を決定することを示した。

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2020/08/24

アポトーシスのブレブにおける形質膜と細胞質の協調的な変化

論文タイトル
Coordinated changes in cell membrane and cytoplasm during maturation of apoptotic bleb
論文タイトル(訳)
アポトーシスのブレブにおける形質膜と細胞質の協調的な変化
DOI
10.1091/mbc.E19-12-0691
ジャーナル名
Molecular Biology of the Cell
巻号
Molecular Biology of the Cell Volume 31, Issue 8(725–857)
著者名(敬称略)
青木 佳南, 池ノ内 順一 他
所属
九州大学理学部生物学科情報生物学講座 代謝生理学

抄訳

 ブレブは、一時的にアクチン細胞骨格による裏打ちが失われた形質膜の球状突起構造でありアポトーシスを起こした細胞で活発に形成されることが知られる。私たちは近年、癌細胞の遊走過程に形成されるブレブの分子機構を明らかにした(Aoki et al. PNAS 2016)。アポトーシスの初期には小型のアポトーシスが多数形成されるが、次第に大型化する。最終的には、ダメージ関連分子パターン(DAMPs)などの炎症の制御に関わる分子がブレブの内部に集積し、効率良くブレブが免疫細胞に取り込まれることで、周辺の免疫細胞の応答性を修飾する役割を担う。本研究では、細胞遊走の際に形成されるブレブとアポトーシス時のブレブの分子機構の共通性と相違点の解明に取り組んだ。研究の結果、両者の基本的なブレブの形成・退縮の分子機構は共通しているが、カスパーゼによって切断を受け活性化する2つのタンパク質ROCK1キナーゼと脂質スクランブラーゼXkr8の活性の変化によって、アポトーシスに特徴的なブレブの経時的なダイナミクスの変化が引き起こされることが明らかになった。

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2020/08/19

前立腺癌原因遺伝子SPOPは前立腺癌細胞におけるトポイソメラーゼ2AのDNA上からの解離に必須である

論文タイトル
SPOP is essential for DNA–protein cross-link repair in prostate cancer cells: SPOP-dependent removal of topoisomerase 2A from the topoisomerase 2A-DNA cleavage complex
論文タイトル(訳)
前立腺癌原因遺伝子SPOPは前立腺癌細胞におけるトポイソメラーゼ2AのDNA上からの解離に必須である
DOI
10.1091/mbc.E19-08-0456
ジャーナル名
Molecular Biology of the Cell
巻号
Molecular Biology of the Cell Volume 31, Issue 6(397–510)
著者名(敬称略)
渡辺 隆太, 前川 大志, 東山 繁樹 他
所属
愛媛大学 プロテオサイエンスセンター 細胞増殖・腫瘍制御部門

抄訳

 SPOP (speckle-type BTB/POZ protein)は、cullin-3 (CUL3)型ユビキチンE3複合体の基質認識受容体である。前立腺癌患者の約15%においてSPOPの基質タンパク質結合領域にアミノ酸点変異が存在するが、野生型SPOPや前立腺癌由来SPOP変異体の細胞機能は不明な点が多い。本研究では、DNA恒常性におけるSPOPの機能解析を行った。我々の細胞はDNA複製時に生じる新生DNA鎖の絡み合い (DNA複製ストレス)を解消するために、トポイソメラーゼにより積極的に新生DNA鎖を切断し、絡み合いを解消した後、DNAを修復するというDNA-protein crosslink repair機能を有している。解析の結果、SPOPは当該プロセスにおいてトポイソメラーゼ2AのDNA鎖からの解離に必須であることが分かった。前立腺癌細胞において、SPOPの発現抑制及び、前立腺癌由来SPOP変異体を過剰発現する事で、トポイソメラーゼ2AがDNA鎖上に強く蓄積し、DNA double strand breaks (DSBs)が発生した。DSBsの長期的な蓄積はgenome instabilityを引き起こす。SPOPは通常、genome instabilityを防ぐ「門番」として機能しており、前立腺癌由来SPOP変異体が発現する事で、この機能が破綻し、genome instabilityが生じ、前立腺癌が発症するモデルが示唆される。

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2020/07/27

脂質膜変形タンパク質を介した膜変形における両親媒性脂質の多様性の役割

論文タイトル
The roles of the diversity of amphipathic lipids in shaping membranes by membrane-shaping proteins
論文タイトル(訳)
脂質膜変形タンパク質を介した膜変形における両親媒性脂質の多様性の役割
DOI
10.1042/BST20190376
ジャーナル名
Biochemical Society Transactions
巻号
Biochemical Society Transactions Vol.48 No.3 (837–85)
著者名(敬称略)
北又 学, 末次 志郎 他
所属
奈良先端科学技術大学院大学 先端科学技術研究科 バイオサイエンス領域 分子医学細胞生物学 (末次研究室)

抄訳

 細胞の脂質組成は、細胞の種類や細胞小器官によって異なる。これらの生体膜を構成するのは主にリン脂質であり、リン脂質は親水性の頭部と疎水性の尾部(脂肪酸)から構成される。生体内の様々な生命現象において、生体膜に脂質膜変形タンパク質が結合することで膜の形態は制御される。これまでの脂質膜変形タンパク質の脂質結合では、負電荷をもつホスファチジルセリンやホスホイノシチド等の脂質の頭部が重要であると認識されてきた。
 最近の研究により、タンパク質の疎水性アミノ酸と脂質間の隙間に露出した脂肪酸が相互作用が見出されてきた。リン脂質間の隙間の大きさは、脂肪酸の種類によって異なり、脂質膜変形タンパク質の膜変形能は脂肪酸組成によって制御されることが報告されている。脂質組成における頭部の種類と脂肪酸の多様性は、リン脂質間の隙間の大きさと膜の表面電荷に多様性を与える。
 このレビューでは、脂質の頭部と尾部の脂肪酸の多様性がどのように脂質膜変形タンパク質の膜変形能を調節しているか紹介している。

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2020/07/22

IgA腎症で変動するmicroRNAについてモデルマウスを用いて解析する方法

論文タイトル
Detection of microRNA Expression in the Kidneys of Immunoglobulin a Nephropathic Mice
論文タイトル(訳)
IgA腎症で変動するmicroRNAについてモデルマウスを用いて解析する方法
DOI
10.3791/61535
ジャーナル名
Journal of Visualized Experiments(JoVE)
巻号
J. Vis. Exp. (161), e61535, doi:10.3791/61535 (2020)
著者名(敬称略)
金子 昌平 他
所属
自治医科大学附属さいたま医療センター 腎臓内科

抄訳

IgA腎症は末期腎不全に至る原因不明の原発性糸球体腎炎である。近年、microRNAがIgA腎症の病態や発症に関与すると報告されており、将来の新規バイオマーカーや新規治療対象になり得ることから、今後のさらなる研究が必要とされる。しかし、ヒト腎臓をサンプルとする研究は侵襲が大きく、一方で小動物を用いて研究する方法は確立していない。我々はIgA腎症モデルマウス(HIGAマウス)を用いてIgA腎症とmicroRNAの関連について解析する方法を報告した。HIGAマウスの腎臓からtotal RNAを抽出し、逆転写PCR法を実施することにより、IgA腎症で変動するmicroRNAを定量的に評価する事が出来る。この方法によりヒト腎臓を採取することなくIgA腎症とmicroRNAの関連について解析することが可能となる。

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