2024/02/01 更新

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マツムラ トモヒロ
松村 智裕
Matsumura Tomohiro
所属
医学部 形態解析研究室 助教
職名
助教
外部リンク

学位

  • 博士(理学) ( 大阪大学 )

研究分野

  • ライフサイエンス / 医化学

経歴

  • 日本医科大学   助教

    2019年4月 - 現在

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  • 日本医科大学   生化学(第一)教室   助教

    1997年4月 - 2019年3月

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論文

  • Characterization and Structure of Alternatively Spliced Transcript Variant of Human Intestinal Alkaline Phosphatase (ALPI) Gene.

    Seiko Noda, Asako Yamada, Yasunobu Asawa, Hiroyuki Nakamura, Tomohiro Matsumura, Hideo Orimo, Masae Goseki-Sone

    Journal of nutritional science and vitaminology   68 ( 4 )   284 - 293   2022年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Intestinal-type alkaline phosphatase (IAP) is expressed at a high concentration in the brush border membrane of intestinal epithelial cells and is known to be a gut mucosal defense factor. In humans, a single gene (ALPI) for IAP has been isolated, and its transcription produces two kinds of alternatively spliced mRNAs (aAug10 and bAug10). Recently, we discovered that vitamin D up-regulated the expression of both types of human IAP alternative splicing variants in Caco-2 cells. However, the functional difference of protein encoded by the mRNA variants has remained elusive. In the present study, we aimed to provide further insight into the characterization and structure of IAP isoforms. To analyze the protein translated from the ALPI gene, we constructed two kinds of cDNA expression plasmids (aAug10 and bAug10), and the transfected cells were homogenized and assayed for alkaline phosphatase (ALP) activity. We also designed the homology-modeled 3D structures of the protein encoded by the mRNA variants (ALPI-aAug10 and ALPI-bAug10). The levels of ALP activity of COS-1 cells transfected with the aAug10 plasmid were increased significantly, while cells transfected with the bAug10 plasmid had undetectable ALP activity. The homology-modeled 3D structures revealed that the variant bAug10 lacks the central N-terminal α-helix and residue corresponding to Asp-42 of ALPI-aAug10 near the active site. This is the first report on the characterization and structure of alternatively spliced transcript variants of the human ALPI gene. Further studies on the regulation of aAug10 and/or bAug10 mRNA expression may identify novel physiological functions of IAP.

    DOI: 10.3177/jnsv.68.284

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  • Congenital Membranous Stapes Footplate Producing Episodic Pressure-Induced Perilymphatic Fistula Symptoms. 国際誌

    Han Matsuda, Yasuhiko Tanzawa, Tatsuro Sekine, Tomohiro Matsumura, Shiho Saito, Susumu Shindo, Shin-Ichi Usami, Yasuhiro Kase, Akinori Itoh, Tetsuo Ikezono

    Frontiers in neurology   11   585747 - 585747   2020年

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    記述言語:英語  

    Introduction: Recent third window syndrome studies have revealed that the intact bony labyrinth and differences in the stiffness of the oval and round windows are essential for proper cochlear and vestibular function. Herein we report a patient with a congenital dehiscence of the right stapes footplate. This dehiscence caused long-standing episodic pressure-induced vertigo (Hennebert sign). At the time of presentation, her increased thoracic pressure changes induced the rupture of the membranous stapes footplate. Perilymph leakage was confirmed by imaging and a biochemical test [perilymph-specific protein Cochlin-tomoprotein (CTP) detection test]. Case Report: A 32-year-old woman presented with a sudden onset of right-sided hearing loss and severe true rotational vertigo, which occurred immediately after nose-blowing. CT scan showed a vestibule pneumolabyrinth. Perilymphatic fistula (PLF) repair surgery was performed. During the operation, a bony defect of 0.5 mm at the center of the right stapes footplate, which was covered by a membranous tissue, and a tear was found in this anomalous membrane. A perilymph-specific protein CTP detection test was positive. The fistula in the footplate was sealed. Postoperatively, the vestibular symptoms resolved, and her hearing improved. A more detailed history revealed that, for 15 years, she experienced true rotational vertigo when she would blow her nose. After she stopped blowing her nose, she would again feel normal. Discussion: There is a spectrum of anomalies that can occur in the middle ear, including the ossicles. The present case had a dehiscence of the stapes, with a small membranous layer of tissue covering a bony defect in the center of the footplate. Before her acute presentation to the hospital, this abnormal footplate with dehiscence induced pathological pressure-evoked fluid-mechanical waves in the inner ear, which resulted in Hennebert sign. When patients have susceptibility (e.g., weak structure) to rupture, such as that identified in this case, PLF can be caused by seemingly insignificant events such as nose-blowing, coughing, or straining. Conclusion: This case demonstrates that PLF is a real clinical entity. Appropriate recognition and treatment of PLF can improve a patient's condition and, hence, the quality of life.

    DOI: 10.3389/fneur.2020.585747

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  • Targeted knock-in mice expressing the oxidase-fixed form of xanthine oxidoreductase favor tumor growth. 国際誌

    Teruo Kusano, Driss Ehirchiou, Tomohiro Matsumura, Veronique Chobaz, Sonia Nasi, Mariela Castelblanco, Alexander So, Christine Lavanchy, Hans Acha-Orbea, Takeshi Nishino, Ken Okamoto, Nathalie Busso

    Nature communications   10 ( 1 )   4904 - 4904   2019年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Xanthine oxidoreductase has been implicated in cancer. Nonetheless, the role played by its two convertible forms, xanthine dehydrogenase (XDH) and oxidase (XO) during tumorigenesis is not understood. Here we produce XDH-stable and XO-locked knock-in (ki) mice to address this question. After tumor transfer, XO ki mice show strongly increased tumor growth compared to wild type (WT) and XDH ki mice. Hematopoietic XO expression is responsible for this effect. After macrophage depletion, tumor growth is reduced. Adoptive transfer of XO-ki macrophages in WT mice increases tumor growth. In vitro, XO ki macrophages produce higher levels of reactive oxygen species (ROS) responsible for the increased Tregs observed in the tumors. Blocking ROS in vivo slows down tumor growth. Collectively, these results indicate that the balance of XO/XDH plays an important role in immune surveillance of tumor development. Strategies that inhibit the XO form specifically may be valuable in controlling cancer growth.

    DOI: 10.1038/s41467-019-12565-z

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  • Targeted knock-in mice expressing the oxidase-fixed form of xanthine oxidoreductase favor tumor growth

    Teruo Kusano, Driss Ehirchiou, Tomohiro Matsumura, Veronique Chobaz, Sonia Nasi, Mariela Castelblanco, Alexander So, Christine Lavanchy, Hans Acha-Orbea, Takeshi Nishino, Ken Okamoto, Nathalie Busso

    NATURE COMMUNICATIONS   10   2019年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:NATURE PUBLISHING GROUP  

    Xanthine oxidoreductase has been implicated in cancer. Nonetheless, the role played by its two convertible forms, xanthine dehydrogenase (XDH) and oxidase (XO) during tumorigenesis is not understood. Here we produce XDH-stable and XO-locked knock-in (ki) mice to address this question. After tumor transfer, XO ki mice show strongly increased tumor growth compared to wild type (WT) and XDH ki mice. Hematopoietic XO expression is responsible for this effect. After macrophage depletion, tumor growth is reduced. Adoptive transfer of XO-ki macrophages in WT mice increases tumor growth. In vitro, XO ki macrophages produce higher levels of reactive oxygen species (ROS) responsible for the increased Tregs observed in the tumors. Blocking ROS in vivo slows down tumor growth. Collectively, these results indicate that the balance of XO/XDH plays an important role in immune surveillance of tumor development. Strategies that inhibit the XO form specifically may be valuable in controlling cancer growth.

    DOI: 10.1038/s41467-019-12565-z

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  • Tissue non-specific alkaline phosphatase activity and mineralization capacity of bi-allelic mutations from severe perinatal and asymptomatic hypophosphatasia phenotypes: Results from an in vitro mutagenesis model. 国際誌

    Suma Uday, Tomohiro Matsumura, Vrinda Saraff, Shiho Saito, Hideo Orimo, Wolfgang Högler

    Bone   127   9 - 16   2019年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    BACKGROUND: Hypophosphatasia (HPP) is an inherited metabolic bone disease characterized by reduced mineralization due to mutations in the tissue non-specific alkaline phosphatase (ALPL) gene. HPP is clinically variable with extensive allelic heterogeneity in the ALPL gene. We report the findings of in vitro functional studies following site-directed mutagenesis in bi-allelic mutations causing extreme clinical phenotypes; severe perinatal and asymptomatic HPP. AIMS: Elucidate genotype-phenotype correlation using in vitro functional studies and 3 dimensional (3D) ALP modelling. METHODS: Clinical, biochemical and radiological features were recorded in two children with extreme HPP phenotypes: Subject 1 (S1): Perinatal HPP with compound heterozygous mutations (c.110T>C; c.532T>C); Subject 2 (S2): asymptomatic with homozygous missense mutation (c.715G>T). Plasmids created for mutants 1 c.110T>C (L37P), 2 c.532T>C (Y178H) and 3 c.715G>T (D239Y) using in vitro mutagenesis were transfected into human osteosarcoma (U2OS) cells and compared to wildtype (WT) and mock cDNA. ALP activity was measured using enzyme kinetics with p-nitrophenylphosphate. Mineral deposition was evaluated photometrically with Alizarin Red S staining after culture with mineralization medium. Western blot analysis was performed to identify the mature type protein expression (80 kDa). Mutations were located on a 3D ALP model. Co-transfection was performed to identify dominant negative effect of the mutants. RESULTS: Phenotype: S1, had typical perinatal HPP phenotype at birth; extremely under-mineralized bones and pulmonary hypoplasia. S2, diagnosed incidentally by laboratory tests at 4 years, had normal growth, development, dentition and radiology. All S2's siblings (3 homozygous, 1 heterozygous) were asymptomatic. All subjects had typical biochemical features of HPP (low ALP, high serum pyridoxal-5'-phosphate), except the heterozygous sibling (normal ALP). Functional assay: Mutants 1 and 2 demonstrated negligible ALP activity and mineralization was 7.9% and 9.3% of WT, respectively. Mutant 3 demonstrated about 50% ALP activity and 15.5% mineralization of WT. On Western blot analysis, mutants 1 and 2 were detected as faint bands indicating reduced expression and mutant 3 was expressed as mature form protein with 50% of WT expression. Mutant 1 was located near the Glycosylphosphatidylinositol anchor, 2 at the core structure of the ALP protein and 3 at the periphery of the protein structure. Co-transfection did not reveal a dominant negative effect in any of the mutants. CONCLUSION: Our findings expand the current knowledge of functional effect of individual mutations and the importance of their location in the ALP structure.

    DOI: 10.1016/j.bone.2019.05.031

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  • The diagnostic performance of a novel ELISA for human CTP (Cochlin-tomoprotein) to detect perilymph leakage 査読

    Tetsuo Ikezono, Tomohiro Matsumura, Han Matsuda, Satomi Shikaze, Shiho Saitoh, Susumu Shindo, Setsuo Hasegawa, Seung Ha Oh, Yoshiaki Hagiwara, Yasuo Ogawa, Hiroshi Ogawa, Hiroaki Sato, Tetsuya Tono, Ryuichiro Araki, Yukihide Maeda, Shin-ichi Usami, Yasuhiro Kase

    PLoS ONE   13 ( 1 )   e0191498   2018年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Public Library of Science  

    Perilymphatic fistula is defined as an abnormal communication between the perilymph-filled space and the middle ear, or cranial spaces. The manifestations include a broad spectrum of neuro-otological symptoms such as hearing loss, vertigo/dizziness, disequilibrium, aural fullness, tinnitus, and cognitive dysfunction. By sealing the fistula, perilymphatic fistula is a surgically correctable disease. Also, appropriate recognition and treatment of perilymphatic fistula can improve a patient’s condition and hence the quality of life. However, the difficulty in making a definitive diagnosis due to the lack of an appropriate biomarker to detect perilymph leakage has caused a long-standing debate regarding its management. We have reported a clinical test for the diagnosis of perilymphatic fistula by detecting a perilymph specific protein, Cochlin-tomoprotein, as a diagnostic marker using a western blot. The aim of this study is to establish an ELISA-based human Cochlin-tomoprotein detection test and to evaluate its diagnostic accuracy in clinical subjects. The results of ELISA showed good dilution reproducibility. The mean concentration was 49.7±9.4 of 10 perilymph samples. The ROC curve in differentiating the perilymph leakage condition from the normal middle ear was significant (P &lt
    0.001) with an area under the curve (AUC) of 0.918 (95% CI 0.824–0.100). We defined the diagnostic criteria as follows: CTP&lt
    0.4 negative
    0.4≦CTP&lt
    0.8 intermediate
    0.8≦CTP(ng/ml) positive in the clinical usage of the hCTP ELISA, and sensitivity and specificity were 86.4% and 100%, respectively. We further tested the expression specificity of the Cochlin-tomoprotein by testing blood and CSF samples. The concentration was below the detection limit (0.2 ng/ml) in 38 of the 40 blood, and 14 of the 19 CSF samples. We report the accuracy of this test for the diagnosis of perilymphatic fistula. Using ELISA, we can improve the throughput of the test. Furthermore, it is useful for a large-scale study to characterize the clinical picture and delineate the management of this medical condition.

    DOI: 10.1371/journal.pone.0191498

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  • Expression Profiling of MicroRNAs in the Inner Ear of Elderly People by Real-Time PCR Quantification 査読

    Kuwon Sekine, Tomohiro Matsumura, Toshihiro Takizawa, Yurika Kimura, Shiho Saito, Kyoko Shiiba, Susumu Shindo, Kimihiro Okubo, Tetsuo Ikezono

    AUDIOLOGY AND NEURO-OTOLOGY   22 ( 3 )   135 - 145   2017年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:KARGER  

    The molecular mechanisms underlying age-related hearing loss are unknown, and currently, there is no treatment for this condition. Recent studies have shown that microRNAs (miRNAs) and age-related diseases are intimately linked, suggesting that some miRNAs may present attractive therapeutic targets. In this study, we obtained 8 human temporal bones from 8 elderly subjects at brain autopsy in order to investigate the expression profile of miRNAs in the inner ear with miRNA arrays. A mean of 478 different miRNAs were expressed in the samples, of which 348 were commonly expressed in all 8 samples. Of these, levels of 16 miRNAs significantly differed between young elderly and old elderly subjects. miRNAs, which play important roles in inner ear development, were detected in all samples, i.e., in both young and old elderly subjects, whether with or without hearing loss. Our results suggest that these miRNAs play important roles not only in development, but also in the maintenance of inner ear homeostasis. (C) 2017 S. Karger AG, Basel

    DOI: 10.1159/000479724

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  • A nationwide multicenter study of the Cochlin tomo-protein detection test: clinical characteristics of perilymphatic fistula cases 査読

    Han Matsuda, Kei Sakamoto, Tomohiro Matsumura, Shiho Saito, Susumu Shindo, Kunihiro Fukushima, Shin-ya Nishio, Ryosuke Kitoh, Osamu Shibasaki, Akinori Ito, Ryuichiro Araki, Shin-ichi Usami, Mamoru Suzuki, Kaoru Ogawa, Tomonori Hasegawa, Yoshiaki Hagiwara, Yasuhiro Kase, Tetsuo Ikezono

    ACTA OTO-LARYNGOLOGICA   137 ( sup565 )   S53 - S59   2017年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:TAYLOR & FRANCIS LTD  

    Objective: To investigate the positive rate for the Cochlin tomo-protein (CTP: an inner ear-specific protein) detection test among patients with inner ear-related clinical manifestations and evaluate the clinical characteristics of definite perilymphatic fistula (PLF).
    Methods: We have performed an ELISA-based CTP detection test using middle ear lavage (MEL) samples from 497 cases of suspected PLF enrolled from 70 clinical centers nationwide between 2014 and 2015. In addition to the CTP-positive rate, audio-vestibular symptoms were compared between CTP-positive and -negative cases.
    Results: 8-50% of patients in category 1 (trauma, middle and inner ear disease cases), and about 20% of those in categories 2, 3 and 4 (external origin antecedent events, internal origin antecedent events, and without antecedent event, respectively) were positive for CTP. In category 1 cases, the earlier tested samples showed a higher CTP-positive rate, whereas no differences were observed in categories 2, 3 or 4. The characteristic clinical features in the earlier tested cases were nystagmus and fistula sign in CTP test-positive cases in category 1, and streaming water-like tinnitus in those in categories 2, 3 and 4.
    Conclusion: The present study clarified that CTP detection test-positive patients exist at considerable rates among patients with inner ear-related manifestations.

    DOI: 10.1080/00016489.2017.1300940

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  • Immunofluorescence Labeling of a Mutant of Tissue Non-Specific Alkaline Phosphatase Lacking the Glysosylphosphatidylinositol Anchor 査読

    Tomohiro Matsumura, Shiho Saito, Hideo Orimo

    JOURNAL OF NIPPON MEDICAL SCHOOL   83 ( 4 )   140 - 141   2016年8月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:MEDICAL ASSOC NIPPON MEDICAL SCH  

    DOI: 10.1272/jnms.83.140

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  • The C-terminal peptide plays a role in the formation of an intermediate form during the transition between xanthine dehydrogenase and xanthine oxidase 査読

    Tomoko Nishino, Ken Okamoto, Yuko Kawaguchi, Tomohiro Matsumura, Bryan T. Eger, Emil F. Pai, Takeshi Nishino

    FEBS JOURNAL   282 ( 16 )   3075 - 3090   2015年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:WILEY-BLACKWELL  

    Mammalian xanthine oxidoreductase can exist in both dehydrogenase and oxidase forms. Conversion between the two is implicated in such diverse processes as lactation, anti-bacterial activity, reperfusion injury and a growing number of diseases. We have constructed a variant of the rat liver enzyme that lacks the carboxy-terminal amino acids 1316-1331; it appears to assume an intermediate form, exhibiting a mixture of dehydrogenase and oxidase activities. The purified variant protein retained similar to 50-70% of oxidase activity even after prolonged dithiothreitol treatment, supporting a previous prediction that the C-terminal region plays a role in the dehydrogenase to oxidase conversion. In the crystal structure of the protein variant, most of the enzyme stays in an oxidase conformation. After 15min of incubation with a high concentration of NADH, however, the corresponding X-ray structures showed a dehydrogenase-type conformation. On the other hand, disulfide formation between Cys535 and Cys992, which can clearly be seen in the electron density map of the crystal structure of the variant after removal of dithiothreitol, goes in parallel with the complete conversion to oxidase, resulting in structural changes identical to those observed upon proteolytic cleavage of the linker peptide. These results indicate that the dehydrogenase-oxidase transformation occurs rather readily and the insertion of the C-terminal peptide into the active site cavity of its subunit stabilizes the dehydrogenase form. We propose that the intermediate form can be generated (e.g. in endothelial cells) upon interaction of the C-terminal peptide portion of the enzyme with other proteins or the cell membrane.
    DatabaseCoordinate sets and structure factors for the four crystal structures reported in the present study have been deposited in the Protein Data Bank under the identification numbers , , , and .

    DOI: 10.1111/febs.13277

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  • Genetically Modified Mouse Expressing a Xanthine Oxidase Mutant That Produces a Higher Ratio of Superoxide.

    草野 輝男

    FLAVINS AND FLAVOPROTEINS 2011   245 - 250   2013年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

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  • Analysis of New Types of Covalent Linkages between Xanthine Oxidoreductase and Inhibitors.

    FLAVINS AND FLAVOPROTEINS 2011   257 - 262   2013年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

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  • Identification of a xanthinuria type I case with mutations of xanthine dehydrogenase in an Afghan child 査読

    Makiko Nakamura, Yuichiro Yamaguchi, Sass Joern Oliver, Tomohiro Matsumura, Karl Otfried Schwab, Takeshi Nishino, Tatsuo Hosoya, Kimiyoshi Ichida

    CLINICA CHIMICA ACTA   414   158 - 160   2012年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE BV  

    Xanthinuria due to xanthine dehydrogenase (XDH) deficiency is a rare genetic disorder characterized by hypouricemia and the accumulation of xanthine in the urine. We have identified an Afghan girl whose xanthinuria could be classified as type I xanthinuria based on an allopurinol loading test Three mutations were identified in the XDH gene, 141insG, C2729T (T910M) and C3886T (R1296W). Site-directed mutagenesis followed by expression analysis in Escherichia coli revealed that not only the frame shift mutation 141insG impairs XDH activity, but also the missense mutation C2729T, while C3886T resulted in major residual activity of about 50% of the wild type. In this report, a case of xanthinuria type I with mutations of XDH was identified and characterized by expression studies. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.cca.2012.08.011

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  • Cochlin expression in the rat perilymph during postnatal development 査読

    Kyoko Shiiba, Susumu Shindo, Tetsuo Ikezono, Kuwon Sekine, Tomohiro Matsumura, Satomi Sekiguchi, Toshiaki Yagi, Kimihiro Okubo

    ACTA OTO-LARYNGOLOGICA   132 ( 11 )   1134 - 1139   2012年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:INFORMA HEALTHCARE  

    Conclusions: The changes in the cochlin isoforms in the perilymph may provide important insights to the understanding of cochlin function and the pathogenesis of related inner ear diseases. Objectives: Cochlin is involved in various pathologies of the inner ear. Altered levels of cochlin isoforms in developing inner ear tissue were reported previously. The purpose of this study was to elucidate the cochlin isoform expression in the perilymph of rats during postnatal development in relation to Coch gene mRNA expression. Methods: We studied the cochlin isoforms in the rat perilymph during postnatal development by Western blot analysis. Real-time PCR was also performed to elucidate the expression level of Coch mRNA in the developing inner ear of rats. Results: Western blot analysis showed that the expression of p63s in the perilymph was highest on the 12th day after birth (DAB12), the earliest age at which we could identify the perilymphatic space microscopically, and it decreased gradually as the cochlea developed. On the other hand, the expression of Cochlin-tomoprotein (CTP) was lowest on DAB12 and increased gradually up to DAB24. COCH mRNA was detected from DAB3 and gradually increased to DAB15, and then gradually decreased to DAB70.

    DOI: 10.3109/00016489.2012.687456

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  • Molecular cloning of the Coch gene of guinea pig inner ear and its expression analysis in cultured fibrocytes of the spiral ligament 査読

    Lishu Li, Tetsuo Ikezono, Kuwon Sekine, Susumu Shindo, Tomohiro Matsumura, Ruby Pawankar, Issei Ichimiya, Toshiaki Yagi

    ACTA OTO-LARYNGOLOGICA   130 ( 8 )   868 - 880   2010年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:TAYLOR & FRANCIS AS  

    Conclusions: We have cloned guinea pig Coch cDNA and the sequence information will be useful for future molecular study combined with physiological experiments. Proper Coch gene expression appears to be dependent on the unique extracellular micro-environment of the inner ear in vivo. These results provide insight into the Coch gene expression and its regulation. Objective: To characterize the guinea pig Coch gene, we performed molecular cloning and expression analysis in the inner ear and cultured fibrocytes of the spiral ligament. Methods: The Coch cDNA was isolated using RACE. Cochlin isofoms were studied by Western blot using three different types of mammalian inner ear. The cochlear fibrocytes were cultured and characterized by immunostaining. Coch gene expression in the fibrocytes was investigated and the influence of cytokine stimulation was evaluated. Results: The full-length 1991 bp Coch cDNA that encodes a 553 amino acid protein was isolated. The sequence had significant homology with other mammals, and the sizes of the Cochlin isoforms were identical. In the cultured fibrocytes, Coch mRNA was expressed in a very small amount and the isoform production was different, compared with the results in vivo. Cytokine stimulation did not alter the level of mRNA expression or isoform formation.

    DOI: 10.3109/00016480903493766

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  • Expression of Cochlin mRNA Splice Variants in the Inner Ear 査読

    Kuwon Sekine, Tetsuo Ikezono, Tomohiro Matsumura, Susumu Shindo, Atsushi Watanabe, Lishu Li, Ruby Pawankar, Takeshi Nishino, Toshiaki Yagi

    AUDIOLOGY AND NEURO-OTOLOGY   15 ( 2 )   88 - 96   2010年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:KARGER  

    Proteomic analysis of inner ear proteins revealed unique properties of cochlin, encoded by the COCH gene. We detected 3 cochlin isoforms, p63s, p44s and p40s, in the inner ear tissue and a short 16-kDa isoform, cochlin-tomoprotein (CTP), in the perilymph. The role of the cochlin isoforms has not been elucidated. To improve our understanding of the mechanism of cochlin isoform expression, we investigated rat cochlin mRNA expression in the inner ear and other organs. We performed RNA-ligation-mediated amplification of cDNA ends (RLM-RACE) using RNA isolated from the inner ear and spleen of rats, which are known to express abundant cochlin mRNA. We also examined the expression profile of full-length cochlin mRNA by nested RT-PCR in the cerebrum, cerebellum/brain stem, eye, inner ear, thyroid gland, thymus gland, lung, heart, liver, spleen, adrenal gland, kidney and blood. We verified CTP expression in rat perilymph by Western blot. By RLM-RACE, alternately spliced variants of cochlin mRNA with 3 different lengths were detected (2442, 2008 and 724 bp). The two longer mRNAs encode full-length cochlin with different polyadenylation signals in the 3'-untranslated region, which are expressed both in the ear and spleen. The short variant encodes the limulus factor C, cochlin, late gestation lung protein (LCCL) domain and the N-terminal sequence of the von Willebrand factor A (vWFA1) domain, and this variant was detected only in the ear. All 3 variants have the same transcriptional start site. By RT-PCR, we found that full-length cochlin was expressed in all organs examined, with a splice variant in the heart. By Western blot, we detected short isoforms (11-17 kDa) in the perilymph. Cochlin isoform formation is regulated, at least in part, by alternative splicing at the transcriptional level. The short mRNA was detected only in the inner ear, and this variant may provide a clue to understanding the formation and function of cochlin isoforms. Copyright (C) 2009 S. Karger AG, Basel

    DOI: 10.1159/000231634

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  • Protein Cysteine Modifications: (2) Reactivity Specificity and Topics of Medicinal Chemistry and Protein Engineering 査読

    N. Nagahara, T. Matsumura, R. Okamoto, Y. Kajihara

    CURRENT MEDICINAL CHEMISTRY   16 ( 34 )   4490 - 4501   2009年12月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:BENTHAM SCIENCE PUBL LTD  

    Cysteine (cysteinyl residue) modifications in proteins result in diversity in protein functions. The reaction specificity of a protein with a modified cysteine residue is determined by the overall conditions of the protein, including the spatial position of the cysteine residue, electrostatic interactions between cysteine residue and other charged residues, spatial interactions between the cysteine residue and a chemical compound, electrophilicity of the chemical compound, and the pH of the solution. In cysteine-dependant enzymes, each specific type of cysteine modification characterizes the catalytic mechanism of the enzyme. Recently, the catalytic mechanisms of peroxiredoxins and cysteine proteases, which contain a cysteine residue(s) in their catalytic sites, have been elucidated. In the catalytic process of peroxiredoxins, a sulfenyl intermediate is formed by oxidation of the catalytic cysteine residue. On the other hand, in cysteine proteases, the catalytic cysteine residue reacts with the carboxyl carbon of a peptide substrate to form an intermediate complex via S-alkylation. In this review, we introduce the most current information on the applications of cysteine thiol chemistry for in vitro glycoprotein synthesis. Recently, a glycoprotein (monocyte chemotactic protein-3), containing an intact human complex-type sialyloligosaccharide has been chemically synthesized. The procedure used for this could have applications in the development of new protein-based drugs, including antineoplastic drugs and antibiotics. It can also potentially be applied for improving the half-life and reducing the toxicity of these drugs, and for preventing the development of multidrug resistance.

    DOI: 10.2174/092986709789760643

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  • Protein cysteine modifications: (1) medical chemistry for proteomics. 査読

    Nagahara N, Matsumura T, Okamoto R, Kajihara Y

    Current medicinal chemistry   16 ( 33 )   4419 - 4444   2009年

  • Two Mutations Convert Mammalian Xanthine Oxidoreductase to Highly Superoxide-productive Xanthine Oxidase (vol 141, pg 525, 2007) 査読

    Asai Ryosuke, Nishino Tomoko, Matsumura Tomohiro, Okamoto Ken, Igarashi Kiyohiko, Pai Emil F, Nishino Takeshi

    JOURNAL OF BIOCHEMISTRY   144 ( 5 )   691   2008年11月

  • Dimer-oligomer interconversion of wild-type and mutant rat 2-Cys peroxiredoxin 査読

    Tomohiro Matsumura, Ken Okamoto, Shin-Ichiro Iwahara, Hiroyuki Hori, Yuriko Takahashi, Takeshi Nishino, Yasuko Abe

    JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY   283 ( 1 )   284 - 293   2008年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER SOC BIOCHEMISTRY MOLECULAR BIOLOGY INC  

    Rat heme-binding protein 23 (HBP23)/peroxiredoxin (Prx I) belongs to the 2-Cys peroxiredoxin type I family and exhibits peroxidase activity coupled with reduced thioredoxin (Trx) as an electron donor. We analyzed the dimer-oligomer interconversion of wild-type and mutant HBP23/Prx I by gel filtration and found that the C52S and C173S mutants existed mostly as decamers, whereas the wild type was a mixture of various forms, favoring the decamer at higher protein concentration and lower ionic salt concentration and in the presence of dithiothreitol. The C83S mutant was predominantly dimeric, in agreement with a previous crystallographic analysis (Hirotsu, S., Abe, Y., Okada, K., Nagahara, N., Hori, H., Nishino, T., and Hakoshima, T.(1999) Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 96, 12333-12338). X-ray diffraction analysis of the decameric C52S mutant revealed a toroidal structure (diameter, similar to 130 angstrom; inside diameter, similar to 55 angstrom; thickness, similar to 45 angstrom). In contrast to human Prx I, which was recently reported to exist predominantly as the decamer with Cys(83)-Cys(83) disulfide bonds at all dimer-dimer interfaces, rat HBP23/Prx I has a Cys(83)-Cys(83) disulfide bond at only one dimer-dimer interface (S-S separation of similar to 2.1 angstrom), whereas the interactions at the other interfaces (mean S-S separation of 3.6 angstrom) appear to involve hydrophobic and van der Waals forces. This finding is consistent with gel filtration analyses showing that the protein readily interconverts between dimer and oligomeric forms. The C83S mutant exhibited similar peroxidase activity to the wild type, which is exclusively dimeric, in the Trx/Trx reductase system. Athigher concentrations, where the protein was mostly decameric, less efficient attack of reduced Trx was observed in a [C-14] iodoacetamide incorporation experiment. We suggest that the dimer-decamer interconversion may have a regulatory role.

    DOI: 10.1074/jbc.M705753200

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  • Two mutations convert mammalian xanthine oxidoreductase to highly superoxide-productive xanthine oxidase 査読

    Ryosuke Asai, Tomoko Nishino, Tomohiro Matsumura, Ken Okamoto, Kiyohiko Igarashi, Emil F. Pai, Takeshi Nishino

    JOURNAL OF BIOCHEMISTRY   141 ( 4 )   525 - 534   2007年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:OXFORD UNIV PRESS  

    Reactive oxygen species are generated by various systems, including NADPH oxidases, xanthine oxidoreductase (XOR) and mitochondrial respiratory enzymes, and contribute to many physiological and pathological phenomena. Mammalian xanthine dehydrogenase (XDH) can be converted to xanthine oxidase (XO), which produces both superoxide anion and hydrogen peroxide in a molar ratio of about 1:3, depending upon the conditions. Here, we present a mutant of rat XOR that displays mainly XO activity with a superoxide:hydrogen peroxide production ratio of about 6:1. In the mutant, tryptophan 335, which is a component of the amino acid cluster crucial for switching from the XDH to the XO conformation, was replaced with alanine, and phenylalanine 336, which modulates FAD's redox potential through stacking interactions with the flavin cofactor, was changed to leucine. When the mutant was expressed in Sf9 cells, it was obtained in the XO form, and dithiothreitol treatment only partially restored the pyridine nucleotide-binding capacity. The crystal structure of the dithiothreitol-treated mutant at 2.3 angstrom resolution showed the enzyme's two subunits to be quite similar, but not identical: the cluster involved in conformation-switching was completely disrupted in one subunit, but remained partly associated in the other one. The chain trace of the active site loop in this mutant is very similar to that of the bovine XO form. These results are consistent with the idea that the XDH and XO forms of the mutant are in an equilibrium that greatly favours the XO form, but the equilibrium is partly shifted towards the XDH form upon incubation with dithiothreitol.

    DOI: 10.1093/jb/mvm054

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  • Human xanthine oxidase changes its substrate specificity to aldehyde oxidase type upon mutation of amino acid residues in the active site: Roles of active site residues in binding and activation of purine substrate 査読

    Yuichiro Yamaguchi, Tomohiro Matsumura, Kimiyoshi Ichida, Ken Okamoto, Takeshi Nishino

    JOURNAL OF BIOCHEMISTRY   141 ( 4 )   513 - 524   2007年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:JAPANESE BIOCHEMICAL SOC  

    Xanthine oxidase (oxidoreductase; XOR) and aldehyde oxidase (AO) are similar in protein structure and prosthetic group composition, but differ in substrate preference. Here we show that mutation of two amino acid residues in the active site of human XOR for purine substrates results in conversion of the substrate preference to AO type. Human XOR and its Glu803-to-valine (E803V) and Arg881-to-methionine (R881M) mutants were expressed in an Escherichia coli system. The E803V mutation almost completely abrogated the activity towards hypoxanthine as a substrate, but very weak activity towards xanthine remained. On the other hand, the R881M mutant lacked activity towards xanthine, but retained slight activity towards hypoxanthine. Both mutants, however, exhibited significant aldehyde oxidase activity. The crystal structure of E803V mutant of human XOR was determined at 2.6 angstrom resolution. The overall molybdopterin domain structure of this mutant closely resembles that of bovine milk XOR; amino acid residues in the active centre pocket are situated at very similar positions and in similar orientations, except that Glu803 was replaced by valine, indicating that the decrease in activity towards purine substrate is not due to large conformational change in the mutant enzyme. Unlike wild-type XOR, the mutants were not subject to time-dependent inhibition by allopurinol.

    DOI: 10.1093/jb/mvm053

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  • Thioredoxin-dependent enzymatic activation of mercaptopyruvate sulfurtransferase - An intersubunit disulfide bond serves as a redox swith for activation 査読

    Noriyuki Nagahara, Taro Yoshii, Yasuko Abe, Tomohiro Matsumura

    JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY   282 ( 3 )   1561 - 1569   2007年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER SOC BIOCHEMISTRY MOLECULAR BIOLOGY INC  

    Rat 3-mercaptopyruvate sulfurtransferase (MST) contains three exposed cysteines as follows: a catalytic site cysteine, Cys(247), in the active site and Cys(154) and Cys(263) on the surface of MST. The corresponding cysteine to Cys(263) is conserved in mammalian MSTs, and Cys(154) is a unique cysteine. MST has monomer-dimer equilibrium with the assistance of oxidants and reductants. The monomer to dimer ratio is maintained at similar to 92:8 in 0.2M potassium phosphate buffer containing no reductants under air-saturated conditions; the dimer might be symmetrical via an intersubunit disulfide bond between Cys(154) and Cys(154) and between Cys(263) and Cys(263), or asymmetrical via an intersubunit disulfide bond between Cys(154) and Cys(263). Escherichia coli reduced thioredoxin (Trx) cleaved the intersubunit disulfide bond to activate MST to 2.3- and 4.9-fold the levels of activation of dithiothreitol (DTT)-treated and DTT-untreated MST, respectively. Rat Trx also activated MST. On the other hand, reduced glutathione did not affect MST activity. E. coli C35S Trx, in which Cys(35) was replaced with Ser, formed some adducts with MST and activated MST after treatment with DTT. Thus, Cys(32) of E. coli Trx reacted with the redox-active cysteines, Cys(154) and Cys(263), by forming an intersubunit disulfide bond and a sulfenyl Cys(247). A consecutively formed disulfide bond between Trx and MST must be cleaved for the activation. E. coli C32S Trx, however, did not activate MST. Reduced Trx turns on a redox switch for the enzymatic activation of MST, which contributes to the maintenance of cellular redox homeostasis.

    DOI: 10.1074/jbc.M605931200

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  • Proteome analysis of human placentae: pre-eclampsia versus normal pregnancy 査読

    Mine K, Katayama A, Matsumura T, Nishino T, Kuwabara Y, Ishikawa G, Murata T, Sawa R, Otsubo Y, Shin S, Takeshita T

    Placenta   28 ( 7 )   676 - 687   2006年

  • Redox system expression in the motor neurons in amyotrophic lateral sclerosis (ALS): immunohistochemical studies on sporadic ALS, superoxide dismutase 1 (SOD1)-mutated familial ALS, and SOD1-mutated ALS animal models 査読

    S Kato, M Kato, Y Abe, T Matsumura, T Nishino, M Aoki, Y Itoyama, K Asayama, A Awaya, A Hirano, E Ohama

    ACTA NEUROPATHOLOGICA   110 ( 2 )   101 - 112   2005年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:SPRINGER  

    Peroxiredoxin-LL (Prxll) and glutathione peroxidase-l (GPxl) are regulators of the redox system that is one of the most crucial supporting systems in neurons. This system is an antioxidant enzyme defense system and is synchronously linked to other important cell supporting systems. To clarify the common self-survival mechanism of the residual motor neurons affected by amyotrophic lateral sclerosis (ALS), we examined motor neurons from 40 patients with sporadic ALS (SALS) and 5 patients with superoxide dismutase 1 (SOD1)-mutated familial ALS (FALS) from two different families (frame-shift 126 mutation and A4 V) as well as four different strains of the SOD1-mutated ALS models (H46R/G93A rats and G1H/G1L-G93A mice). We investigated the immunohistochemical expression of Prxll/GPxl in motor neurons from the viewpoint of the redox system. In normal subjects, Prxll/GPxl immunoreactivity in the anterior horns of the normal spinal cords of humans, rats and mice was primarily identified in the neurons: cytoplasmic staining was observed in almost all of the motor neurons. Histologically, the number of spinal motor neurons in ALS decreased with disease progression. Immunohistochemically, the number of neurons negative for Prxll/GPxl increased with ALS disease progression. Some residual motor neurons coexpressing Prxll/GPxl were, however, observed throughout the clinical courses in some cases of SALS patients, SOD1-mutated FALS patients, and ALS animal models. In particular, motor neurons overexpressing Prxll/GPxl, i.e., neurons showing redox system up-regulation, were commonly evident during the clinical courses in ALS. For patients with SALS, motor neurons overexpressing Prxll/GPx1 were present mainly within approximately 3 years after disease onset, and these overexpressing neurons thereafter decreased in number dramatically as the disease progressed. For SOD1-mutated FALS patients, like in SALS patients, certain residual motor neurons without inclusions also overexpressed Prxll/GPxl in the short-term-surviving FALS patients. In the ALS animal models, as in the human diseases, certain residual motor neurons showed overexpression of Prxll/GPxl during their clinical courses. At the terminal stage of ALS, however, a disruption of this common Prxll/GPx1-overexpression mechanism in neurons was observed. These findings lead us to the conclusion that the residual ALS neurons showing redox system up-regulation would be less susceptible to ALS stress and protect themselves from ALS neuronal death, whereas the breakdown of this redox system at the advanced disease stage accelerates neuronal degeneration and/or the process of neuronal death.

    DOI: 10.1007/s00401-005-1019-3

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  • Mechanism of the conversion of xanthine dehydrogenase to xanthine oxidase - Identification of the two cysteine disulfide bonds and crystal structure of a non-convertible rat liver xanthine dehydrogenase mutant 査読

    T Nishino, K Okamoto, Y Kawaguchi, H Hori, T Matsumura, BT Eger, EF Pai, T Nishino

    JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY   280 ( 26 )   24888 - 24894   2005年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER SOC BIOCHEMISTRY MOLECULAR BIOLOGY INC  

    Mammalian xanthine dehydrogenase can be converted to xanthine oxidase by modification of cysteine residues or by proteolysis of the enzyme polypeptide chain. Here we present evidence that the Cys(535) and Cys(992) residues of rat liver enzyme are indeed involved in the rapid conversion from the dehydrogenase to the oxidase. The purified mutants C535A and/or C992R were significantly resistant to conversion by incubation with 4,4'-dithiodipyridine, whereas the recombinant wildtype enzyme converted readily to the oxidase type, indicating that these residues are responsible for the rapid conversion. The C535A/C992R mutant, however, converted very slowly during prolonged incubation with 4,4'-dithiodipyridine, and this slow conversion was blocked by the addition of NADH, suggesting that another cysteine couple located near the NAD(+) binding site is responsible for the slower conversion. On the other hand, the C535A/C992R/C1316S and C535A/C992R/C1324S mutants were completely resistant to conversion, even on prolonged incubation with 4,4'-dithiodipyridine, indicating that Cys(1316) and Cys(1324) are responsible for the slow conversion. The crystal structure of the C535A/C992R/C1324S mutant was determined in its demolybdo form, confirming its dehydrogenase conformation.

    DOI: 10.1074/jbc.M501830200

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  • Unique amino acids cluster for switching from the dehydrogenase to oxidase form of xanthine oxidoreductase 査読

    Y Kuwabara, T Nishino, K Okamoto, T Matsumura, BT Eger, EF Pai, T Nishino

    PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA   100 ( 14 )   8170 - 8175   2003年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:NATL ACAD SCIENCES  

    In mammals, xanthine oxidoreductase is synthesized as a dehydrogenase (XDH) but can be readily converted to its oxidase form (XO) either by proteolysis or modification of cysteine residues. The crystal structures of bovine milk XDH and XO demonstrated that atoms in the highly charged active-site loop (Gln-423-Lys-433) around the FAD cofactor underwent large dislocations during the conversion, blocking the approach of the NAD+ substrate to FAD in the XO form as well as changing the electrostatic environment around FAD. Here we identify a unique cluster of amino acids that plays a dual role by forming the core of a relay system for the XDH/XO transition and by gating a solvent channel leading toward the FAD ring. A more detailed structural comparison and site-directed mutagenesis analysis experiments showed that Phe-549, Arg-335, Trp-336, and Arg-427 sit at the center of a relay system that transmits modifications of the linker peptide by cysteine oxidation or proteolytic cleavage to the active-site loop (Gln-423-Lys-433). The tight interactions of these residues are crucial in the stabilization of the XDH conformation and for keeping the solvent channel closed. Both oxidative and proteolytic generation of XO effectively leads to the removal of Phe-549 from the cluster causing a reorientation of the bulky side chain of Trp-336, which then in turn forces a dislocation of Arg-427, an amino acid located in the active-site loop. The conformational change also opens the gate for the solvent channel, making it easier for oxygen to reach the reduced FAD in XO.

    DOI: 10.1073/pnas.1431485100

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  • [Xanthine dehydrogenase (xanthine oxidase)]. 査読

    Ichida K, Yamaguchi Y, Matsumura T

    Nihon rinsho. Japanese journal of clinical medicine   61 Suppl 1   98 - 102   2003年1月

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  • Mutation of human molybdenum cofactor sulfurase gene is responsible for classical xanthinuria type II 査読

    Kimiyoshi Ichida, Tomohiro Matsumura, Ryouzo Sakuma, Tatsuo Hosoya, Takeshi Nishino

    Biochemical and Biophysical Research Communications   282 ( 5 )   1194 - 1200   2001年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Academic Press Inc.  

    Drosophila ma-l gene was suggested to encode an enzyme for sulfuration of the desulfo molybdenum cofactor for xanthine dehydrogenase (XDH) and aldehyde oxidase (AO). The human molybdenum cofactor sulfurase (HMCS) gene, the human ma-l homologue, is therefore a candidate gene responsible for classical xanthinuria type II, which involves both XDH and AO deficiencies. However, HMCS has not been identified as yet. In this study, we cloned the HMCS gene from a cDNA library prepared from liver. In two independent patients with classical xanthinuria type II, we identified a C to T base substitution at nucleotide 1255 in the HMCS gene that should cause a CGA (Arg) to TGA (Ter) nonsense substitution at codon 419. A classical xanthinuria type I patient and healthy volunteers lacked this mutation. These results indicate that a functional defect of the HMCS gene is responsible for classical xanthinuria type II, and that HMCS protein functions to provide a sulfur atom for the molybdenum cofactor of XDH and AO. © 2001 Academic Press.

    DOI: 10.1006/bbrc.2001.4719

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  • Inhibition of neuronal nitric oxide synthase by phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate and phosphatidic acid 査読

    Hiroyuki Hori, Toshio Iwasaki, Yoko Hayashi, Yoko Kurahashi, Tomohiro Matsumura, Takeshi Nishino

    Journal of Biochemistry   126 ( 5 )   829 - 837   1999年1月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:The Japanese Biochemical Society  

    Phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate (PIP2) and phosphatidic acid (PA) were found to inhibit strongly the citrulline formation activity of neuronal nitric oxide synthase (nNOS; EC 1.14.13.39). Such inhibition was not observed with any other phospholipid examined. A kinetic analysis of purified nNOS showed no significant change in apparent K(m) for L-Arg or NADPH caused by these inhibitory phospholipids. Electron paramagnetic resonance analysis revealed no significant spectral perturbation of the ferriheme or flavin semiquinone upon the addition of PIP2. On the other hand, a lower enhancement of the NADPH diaphorase activity by Ca2+-calmodulin was observed in the presence of PIP2 and PA, and the citrulline formation activity was protected from phospholipid inhibition by preincubation with Ca2+-calmodulin. Moreover, trypsin digestion analysis showed that the cleavage site within the calmodulin-binding site of nNOS was specifically protected from trypsin by the addition of PIP2 and PA. These results strongly suggest that PIP2 and PA inhibit the citrulline formation activity of nNOS by blocking the interaction of the enzyme with Ca2+-calmodulin.

    DOI: 10.1093/oxfordjournals.jbchem.a022523

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MISC

  • マレーシア人低ホスファターゼ症患者に見出された組織非特異型アルカリホスファターゼ遺伝子変異の解析

    折茂 英生, 渡邉 淳, 齊藤 智望, 松村 智裕, 齋藤 志ほ, 佐々木 元子, 岡田 尚巳, Chen Bee Chin, Chew Hui Bein, Keng Wee Teik

    生命科学系学会合同年次大会   2017年度   [2P - 1092]   2017年12月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:生命科学系学会合同年次大会運営事務局  

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  • キサンチン酸化還元酵素におけるAsp428はXDH/XO反応を巧妙に調節する重要アミノ酸である

    川口 裕子, 西野 朋子, 松村 智裕, 岡本 研, 西野 武士

    痛風と核酸代謝   40 ( 1 )   81 - 81   2016年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本痛風・核酸代謝学会  

    DOI: 10.6032/gnam.40.81

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  • B-33 COCH 遺伝子発現の種特異性に関する検討

    池園 哲郎, 松田 帆, 松村 智裕, 斉藤 志ほ

    霊長類研究所年報   44   91 - 91   2014年12月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:京都大学霊長類研究所  

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  • 内耳で発現するCochlinタンパク質の構造機能解析

    齋藤 志ほ, 松村 智裕, 関根 久遠, 折茂 英生, 池園 哲郎

    日本生化学会大会プログラム・講演要旨集   85回   2P - 279   2012年12月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:(公社)日本生化学会  

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  • ラットCoch遺伝子の発現解析

    松村 智裕, 関根 久遠, 椎葉 恭子, 齋藤 志ほ, 折茂 英生, 池園 哲郎

    日本生化学会大会プログラム・講演要旨集   85回   2P - 278   2012年12月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:(公社)日本生化学会  

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  • キサンチン酸化還元阻害薬と3vessel occlusion modelを用いたマウスの脳虚血再還流障害の解析

    鈴木剛, 布施明, 横田裕行, 松村智裕, 岡本研, 草野輝男, 内藤善哉, 石渡俊行, 松田陽子, 西野武士

    日本救急医学会雑誌   23 ( 10 )   521 - 521   2012年10月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:(一社)日本救急医学会  

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  • 3 vessel occlusion modelを用いたマウスの脳虚血再還流障害の解析

    鈴木剛, 布施明, 横田裕行, 松村智裕, 岡本研, 草野輝男, 内藤善哉, 石渡俊行, 松田陽子, 西野武士

    Shock   27 ( 1 )   75 - 75   2012年4月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:(一社)日本Shock学会  

    J-GLOBAL

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  • 基礎研究から学ぶ 3.遺伝子導入と発現シリーズ バクテリアを利用した遺伝子導入とタンパク質の大量発現(2)

    松村 智裕

    日本医科大学医学会雑誌   7 ( 4 )   169 - 174   2011年10月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本医科大学医学会  

    DOI: 10.1272/manms.7.169

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  • 3.遺伝子導入と発現シリーズ:バクテリアを利用した遺伝子導入とタンパク質の大量発現(2)

    松村 智裕

    日医大医会誌   7 ( 4 )   169 - 174   2011年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本医科大学医学会  

    The protein expression system in bacteria is widely used to overproduce recombinant proteins. Many established expression vectors are on the market. The <i>Escherichia coli</i> expression system is extremely useful for biochemical and biophysical analysis. Here, we describe the results of the expression of mammalian protein in <i>E. coli</i> and an experiment on the structural analysis of recombinant protein.<br>

    DOI: 10.1272/manms.7.169

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  • 新規キサンチン酸化還元酵素阻害剤FYX-051の作用機序に関する酵素学的, 構造生物学的解析

    松本 浩二, 岡本 研, 芦澤 直樹, 松村 智裕, 西野 武士

    痛風と核酸代謝 = Gout and nucleic acid metabolism   34 ( 1 )   47 - 47   2010年7月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本痛風・核酸代謝学会  

    DOI: 10.6032/gnam.34.47

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  • ラットキサンチン脱水素酵素における機能的CH...O水素結合の役割

    川口裕子, 西野朋子, 松村智裕, 岡本研, 西野武士

    生化学   2010年

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  • キサンチン酸化還元酵素の脱水素酵素型,酸化酵素の詳細構造解析

    西野朋子, 岡本研, 川口裕子, 松村智裕, 堀弘幸, 西野武士

    生化学   2010年

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  • ウシキサンチン酸化還元酵素と天然基質キサンチンとの反応中間体結晶構造

    岡本研, 草野輝男, 松村智裕, 松本浩二, 西野武士, 西野武士

    生化学   2010年

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  • 低尿酸血症の分子メカニズム : キサンチン尿症

    松村 智裕

    痛風と核酸代謝 = Gout and nucleic acid metabolism   33 ( 2 )   214 - 215   2009年12月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本痛風・核酸代謝学会  

    DOI: 10.6032/gnam.33.214

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  • ラットキサンチン脱水素酵素における機能的CH...O水素結合の存在

    川口裕子, 西野朋子, 松村智裕, 岡本研, 西野武士

    日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集   9th   2009年

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  • ブチロフィリンが有す多機能B30.2/SPRYドメインとミルクキサンチン酸化還元酵素との結合様式について

    西野朋子, LI Ying, 岡本研, 草野輝男, 川口裕子, 松村智裕, 青木直人, 松田幹, 西野武士

    生化学   2009年

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  • キサンチン酸化還元酵素の基質結合様式と基質活性化機構

    岡本研, 松村智裕, 草野輝男, 松本浩二, 西野武士

    生化学   2009年

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  • HBP23の構造,機能およびその制御(1)

    阿部靖子, 松村智裕, 岡本研, 西野武士

    生化学   2008年

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  • ヒト3-phosphoglycerate kinaseの結晶構造と欠損症患者変異酵素を用いたドメイン開閉機構の解析

    赤塚早紀, 草野輝男, 松村智裕, 岡本研, 西野武士

    生化学   2008年

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  • HBP23の構造,機能およびその制御(2)

    松村智裕, 阿部靖子, 岡本研, 西野武士

    生化学   2008年

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  • ラットヘム結合蛋白質HBP23の多量体形成機構の解析

    阿部靖子, 松村智裕, 岡本研, 西野武士

    生化学   2007年

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  • ヒトキサンチン酸化還元酵素の構造解析

    松村智裕, 岡本研, 西野武士

    生化学   2007年

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  • キサンチン脱水素酵素-酸化酵素変換の役割

    LI Ying, 西野朋子, 岡本研, 川口裕子, 草野輝男, 松村智裕, 青木直人, 松田幹, 西野武士

    生化学   2007年

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  • 組換え体を用いたヒト・キサンチン酸化酵素の結晶化と構造解析

    松村 智裕, 岡本 研, 西野 武士

    痛風と核酸代謝 = Gout and nucleic acid metabolism   30 ( 1 )   2006年7月

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    記述言語:日本語  

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  • 複合反応中心を持つ複合金属フラビン酵素の発現・精製と結晶化

    松村智裕, 西野朋子, 岡本研, 西野武士

    日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集   6th   2006年

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  • 妊娠高血圧症候群患者血清および胎盤のプロテオーム解析

    峯克也, 片山映, 松村智裕, 西野武士, 桑原慶充, 石川源, 村田知昭, 澤倫太郎, 大坪保雄, 太田雄治郎, 進純郎, 竹下俊行

    日本妊娠高血圧学会雑誌   13   143 - 144   2005年12月

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    記述言語:日本語  

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  • 二次元免疫ブロッティンッグを用いた妊娠中毒症の病態プロテオミクス(妊娠中毒症II, 第57回日本産科婦人科学会学術講演会)

    峯 克也, 片山 映, 松村 智裕, 西野 武士, 桑原 慶充, 石川 源, 村田 知昭, 澤 倫太郎, 大坪 保雄, 進 純郎, 竹下 俊行

    日本産科婦人科學會雜誌   57 ( 2 )   719 - 719   2005年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本産科婦人科学会  

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  • Proteome analysis of human placenta

    K Mine, A Katayama, T Matsumura, T Nishino, Y Kuwabara, G Ishikawa, Y Otsubo, S Shin, T Takeshita

    PLACENTA   25 ( 8-9 )   A38 - A38   2004年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)   出版者・発行元:W B SAUNDERS CO LTD  

    Web of Science

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  • 活性部位変異体を用いたキサンチン酸化酵素基質特異性の変化

    山口 雄一郎, 松村 智裕, 岡本 研, 市田 公美, 大野 岩男, 細谷 龍男, 西野 武士

    痛風と核酸代謝 = Gout and nucleic acid metabolism   28 ( 1 )   39 - 39   2004年7月

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    記述言語:日本語  

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  • 活性部位変異体を用いたキサンチン酸化酵素基質特異性の変化

    山口 雄一郎, 松村 智裕, 岡本 研, 市田 公美, 大野 岩男, 細谷 龍男, 西野 武士

    日本痛風・核酸代謝学会総会プログラム抄録集   37回   42 - 42   2004年2月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:(一社)日本痛風・核酸代謝学会  

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  • 3SC54 キサンチン脱水素酵素におけるモリブデン水酸化反応中間体の構造と反応機構(金属タンパク質のメカニズムを観察する)

    岡本 研, 松本 浩二, 山口 雄一郎, 松村 智裕, Hille Russ, Eger Bryan, Pai Emil F, 西野 武士

    生物物理   44 ( 0 )   S28   2004年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.44.S28_4

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  • キサンチン脱水素酵素から酸化酵素への変換の分子機構

    桑原慶充, 西野朋子, 岡本研, 松村智裕, 川口裕子, EGER T B, PAI F E, 西野武士

    日本分子生物学会年会プログラム・講演要旨集   26th   394   2003年11月

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    記述言語:日本語  

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  • ヒトキサンチン脱水素酵素の大腸菌を用いた発現及び基質特異性認識機構の解析

    山口 雄一郎, 松村 智裕, 市田 公美, 細谷 龍男, 西野 武士

    痛風と核酸代謝 = Gout and nucleic acid metabolism   27 ( 1 )   54 - 54   2003年7月

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    記述言語:日本語  

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  • ヒトキサンチン脱水素酵素の大腸菌を用いた発現及び基質特異性認識機構の解析

    山口 雄一郎, 松村 智裕, 市田 公美, 細谷 龍男, 西野 武士

    日本痛風・核酸代謝学会総会プログラム抄録集   36回   58 - 58   2003年2月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:(一社)日本痛風・核酸代謝学会  

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  • 【高尿酸血症・低尿酸血症 痛風の治療新ガイドライン】 基礎編 プリンヌクレオチドから尿酸への変換経路 キサンチンデヒドロゲナーゼ(XDH)[キサンチンオキシダーゼ(XO)]

    市田 公美, 山口 雄一郎, 松村 智裕

    日本臨床   61 ( 増刊1 高尿酸血症・低尿酸血症 )   98 - 102   2003年1月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:(株)日本臨床社  

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  • X線構造に基づく部位特異的変異法によるキサンチン脱水素酵素の活性変換メカニズムの検討

    桑原慶充, 西野朋子, 岡本研, 松村智裕, 川口裕子, 荒木勤, 西野武士

    生化学   74 ( 8 )   985   2002年8月

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    記述言語:日本語  

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  • 組換えタンパク質を用いたヒト由来モリブデン酵素の解析

    山口 雄一郎, 松村 智裕, 市田 公美, 細谷 龍男, 西野 武士

    生化学   74 ( 8 )   985 - 985   2002年8月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:(公社)日本生化学会  

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  • 産生低下型低尿酸血症の酵素異常 キサンチン尿症タイプIIの遺伝子解析

    市田 公美, 松村 智裕

    痛風と核酸代謝   25 ( 2 )   160 - 163   2001年12月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:(一社)日本痛風・核酸代謝学会  

    モリブデンコファクターのモリブデンに硫黄原子を配位すると考えられる酵素Human Molybdenum cofactor sulfurase(HMCS)をクローニングし,この酵素がキサンチン尿症タイプIIの責任遺伝子であることを証明するため,本症の2例において解析を試みた.その結果,HMCSが本症の責任遺伝子である可能性が強く示唆された

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  • 硫黄化酵素の遺伝子異常によるキサンチン脱水素酵素及びアルデヒド酸化酵素活性の二重欠損

    松村 智裕, 市田 公美, 細谷 龍男, 岡本 研, 西野 武士

    生化学   73 ( 8 )   1028 - 1028   2001年8月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:(公社)日本生化学会  

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  • キサンチン尿症 type II の原因遺伝子

    松村 智裕, 市田 公美, 西野 武士

    痛風と核酸代謝 = Gout and nucleic acid metabolism   25 ( 1 )   39 - 39   2001年7月

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    記述言語:日本語  

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  • 産生低下型低尿酸血症の酵素異常

    市田 公美, 松村 智裕

    日本痛風・核酸代謝学会総会プログラム抄録集   34回   24 - 24   2001年2月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:(一社)日本痛風・核酸代謝学会  

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  • キサンチン尿症type IIの原因遺伝子

    松村 智裕, 市田 公美, 西野 武士

    日本痛風・核酸代謝学会総会プログラム抄録集   34回   38 - 38   2001年2月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:(一社)日本痛風・核酸代謝学会  

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  • キサンチン脱水素酵素のsulfo型モリブデンコファクター合成に関与する遺伝子のヒトcDNAホモログの解析

    松村智裕, 岡本研, 西野武士

    生化学   72 ( 8 )   2000年

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  • S72 生理活性物質NOとその生体内における合成制御 : NO合成酵素はいかにして調節されているか?

    堀 弘幸, 岩崎 俊雄, 倉橋 容子, 林 陽子, 松村 智裕, 梅田 真郷, 西野 武士

    日本生物工学会大会講演要旨集   9   312 - 312   1997年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本生物工学会  

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 新たな内耳性難聴治療法の開発 RNAiによる難聴原因蛋白Cochlinの発現抑制

    研究課題/領域番号:26861423  2014年4月 - 2018年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究(B)

    関根 久遠, 松村 智裕, 池園 哲郎

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    配分額:3900000円 ( 直接経費:3000000円 、 間接経費:900000円 )

    成人発症型の遺伝性難聴であるDNFA9の原因蛋白の発現を抑制し、難聴の発症を防ぐことが出来るかどうかを確認する目的で研究を開始した。
    まずCochlinを安定発現する細胞を得る必要があるが、商用細胞株でcochlinが発現している細胞はないため、マウスの内耳組織からの繊維芽細胞単離や、不死化細胞株を用い発現ベクターによるCOCH mRNAの強制発現を試みたが、Cochlinの安定発現細胞株を得ることはできなかった。
    また、予備実験としてヒト内耳に含まれるmiRNAのにCochlinを抑制する可能性のあるmiRNAが存在するかどうかについても検索したが、確認できなかった。

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  • スーパーオキシド超産生型XOR変異酵素ノックインマウスを用いた病態生化学的研究

    研究課題/領域番号:20590317  2008年 - 2010年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    岡本 研, 西野 朋子, 松村 智裕, 草野 輝男, 岡本 研, 西野 武士

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    配分額:4810000円 ( 直接経費:3700000円 、 間接経費:1110000円 )

    本課題により、XORスーパーオキシド超産生型ノックアウトマウス、脱水素酵素型に活性がロックし、酸化酵素型への変換がおこらない変異酵素の設計、作成、繁殖が完了した。スーパーオキシド超産生型ノックアウトマウスについては肝臓より変異酵素を精製し、スーパーオキシド超産生が起こっていることを確認した。現在はそれぞれの遺伝子改変マウスのフェノタイプを観察している。また臓器の病理組織の異常を検索している。

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  • モリブデン金属酵素の微細構造と水酸化反応機構・蛋白質揺らぎの解明

    研究課題/領域番号:16205021  2004年 - 2007年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    西野 武士, 岡本 研, 松村 智裕, 菊地 浩人

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    配分額:48230000円 ( 直接経費:37100000円 、 間接経費:11130000円 )

    活性酸素の生成消去に関わる酵素蛋白質の立体構造の変化や揺らぎにつき、様々な研究を進めたが、特に重要な概略は以下の諸点である。1)キサンチン酸化還元酵素の反応中心にある触媒部位である、モリブドプテリンに存在するMo原子のそれぞれの配位子原子の同定とジオメトリーをX線結晶構造により決定した。従来の説に反し、活性型(sulfo型)と不活性型(desulfo型)の電子密度の比較により垂直位置に酸素原子、水平方向に硫黄原子を同定した。FYX-051の反応中間体の構造とともに、反応機構につき重要な証拠が得られた。さらに、Mo周辺の重要なアミノ酸の変異体異体解析を基にプリン水酸化反応の機構につき提出した。2)酵素の立体構造変化と機能変化につきその全体像が詳細に解明され各種総説として依頼され発表した。3)痛風治療薬として開発した阻害剤が哺乳類酵素および細菌由来の酵素で異なる動態を示す理由を解明するため、哺乳類酵素および細由来の酵素の三次構造の立体座標を基にアミノ酸の配座、水分子を含む全体の動的な揺らぎの重要性について基準振動計算、分子動力学計算を行い、詳細な検討を行った。その結果、基準振動ではその揺らぎの方向性の差があること、分子動力学では疎水性アミノ酸で構成されるペプチドの振動度に違いであることなどが解明された(生物物理学会発表、論文発表準備中)。創薬において強力な立体構造に基づく阻害剤をデザインする場合、極めて重要な知見である。4)トランスジェニックマウスを用いた酵素の生理学的意義の解明:スーパーオキシド超産生酵素のノックインマウスの作成を進めた。またALSモデルのトランスジェニックマウスに対して上述3種の酵素阻害剤およびアロプリノールの投与実験を行った。効果的結果が得られ(国際特許出願済、論文執筆中)、ALS治療又はその予防につき重要な結果である。

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  • モリブデン酵素の活性化を調節する新規タンパク質の反応機構

    研究課題/領域番号:16770102  2004年 - 2006年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究(B)

    松村 智裕

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    配分額:3600000円 ( 直接経費:3600000円 )

    モリブドプテリンコファクター(MoCo)を活性中心とするモリブデン酵素は種々の生物に存在する。補酵素である(MoCo)生合成過程では、15種類以上の遺伝子が関与し、これらの遺伝子がすべて正常に機能して活性型モリブデン酵素は生合成される。本研究課題では、これらコファクター合成に必要な遺伝子のうち、モリブデンコファクタースルフラーゼ(MCS)に着目し、解析した。MCSはMoCoへの硫黄転移反応を触媒して、モリブデン酵素を活性化する酵素と考えられている。動物や植物のモリブデン酵素、XOR(キサンチン酸化還元酵素)及びAO(アルデヒド酸化酵素)の活性の発現にはMCSが必須である。ヒトのMCS欠損症例は申請者らが初めて報告した。
    本研究課題期間中にMCS大腸菌内発現系の構築を目指し、全長cDNAを用いて発現させた。大量に発現させた組換え体酵素は、不溶性の封入体画分に回収され不活性であると考えられた。次にMCS活性を検討する系として、XORとMCSを大腸菌内で供発現させて調べた。好気的な培養条件ではXORの有意な活性化は見られなかったが、微好気的な培養条件ではXORの活性上昇が見られた。このときにXORに正常なMoCoが含まれるかどうかを解析するために、XORの結晶構造解析を行った。さらにXORのMoCo結合部位近傍のアミノ酸残基をAOに近づける形で変えた変異型酵素を作製し,野生型酵素と比較した。野生型酵素ではMoCoを持たない酵素として、変異型酵素ではMoCoを保持した酵素として、それぞれ立体構造を決定できた。以上の成果の一部は学術誌に投稿し、掲載が決定している。XORとAOのMoCo近傍の構造は近似しており、モリブデン酵素において活性型酵素が合成される過程では、MCSとモリブデン酵素間での相互認識機構が重要であることを示唆している。今後はこの視点からも研究を発展させていきたい。

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  • 慢性骨髄性白血病におけるヘム結合蛋白質HBP23の役割

    研究課題/領域番号:14570132  2002年 - 2003年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    阿部 靖子, 松村 智裕

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    配分額:3500000円 ( 直接経費:3500000円 )

    我々は、すでにHBP23の結晶構造について報告している(Proc.Natl.Acad.Sci.USA.96,12333-12338)。これらの結果を踏まえ、HBP23におけるperoxidase活性および可溶性チロシンキナーゼc-Ablとの関わりについての解析を行い、次の結果を得た。HBP23の野生型および変異型は大腸菌での発現系より、可溶性チロシンキナーゼc-Abl全長および各ドメインはバキュクロウイルスでの発現系より得た。ゲルろ過法により、HBP23は2量体から10量体までの分子種が存在し、これらの量比はレドックス、蛋白質濃度、イオン強度により変化するとの結果を得た。peroxidase活性はチオレドキシン系およびDTT系を用い測定し、Cys52は活性中心である、Cys173はチオレドキシンの結合部位である、Arg128およびArg151はCys52の反応性を高めている、との結果を得た。ヒト同様HBP23は可溶性tyrosine kinase c-Ablと複合体を形成するとの結果を得た。

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  • フリーラジカルを生成する複合金属フラビン酵素の構造と機能

    研究課題/領域番号:13480212  2001年 - 2003年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    西野 武士, 岡本 研, 西野 朋子, 岩崎 俊雄, 松村 智裕, 阿部 靖子

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    配分額:14300000円 ( 直接経費:14300000円 )

    哺乳類のキサンチン酸化還元酵素は脱水素酵素(XDH)として合成されるが、たんぱく分解酵素作用や、システイン基の修飾によって、酸化酵素型(XO)に変換する。牛乳由来のXDHおよびXOの結晶構造はすでに決定されているが、われわれは、XDHからXOへのコンフォメーション変化におけるリレー機構の中心をなすアミノ酸クラスターを特定し、またこのアミノ酸クラスターはFAD付近で溶媒チャネルの開閉門としても働いていることを発見した。さらに詳細な構造の比較や、部位特異的変位誘発による分析により、Phe549、Arg335Trp36、Arg427が、リレー機構の中心にあり、リンカーペプチドの修飾を活性中心ループ(Glu423~lys433)に伝達するということがわかった。
    さらに、我々は、キサンチン酸化還元酵素の遅い基質との水酸化反応における重要な中間体の結晶化構造を決定した。中間体は、生成物の炭素酸素間結合が形成され、モリブデンと錯体を作っている状態であり、安定で、640nm付近に広い電荷移動複合体の吸収を示す。複合体の結晶構造は、触媒的に活性のある基であり、Mo-OH酸素が、基質の炭素原子と結合をつくるということを示ている。活性部位に普段見られる水分子が本構造では見られない。このことが中間体の安定性に寄与しており、水の水酸基が中間体の水解に寄与していると考えられる。

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  • 活性酸素種による遺伝子発現誘導の分子基盤

    研究課題/領域番号:12147208  2000年 - 2004年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  特定領域研究

    西野 武士, 阿部 靖子, 松村 智裕, 片山 映

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    配分額:55400000円 ( 直接経費:55400000円 )

    1)スーパーオキシドおよび過酸化水素それぞれの生成酵素の発現系の開発と誘導機構とスーパーオキシドセンサーの探索:前年に引き続きキサンチン脱水素酵素のモリブデン近傍の活性中心に阻害剤であるFYX-051の立体構造をX線結晶解析を進めた。また結合にともない長波吸収体を観察し、モリブデン配位子のジオメトリー決定をおこなった。これらの情報を基に基本的なモリブデン水酸化機構の反応機構の全貌を明らかにした。さらに脱水素酵素から酸化酵素への変換に関与するトリガーの最終同定と変換しないラット酵素(活性酸素非産生型)のX-線結晶構造解析、また殆どスーパーオキシドのみを産生する変異体の二つの型のX-線結晶構造を解析した。これらの情報からXDHからXO型酵素への変換機構をほぼ全貌を解明させた。これら(水酸化機構の解明、および活性酸素生成酵素への変換の分子機構の解明)は本酵素に関する永年の歴史的な課題であるが、その解明は本特定研究による大きな成果である。さらに生理的意義を解明すべき、変換させる因子の牛乳からの抽出同定をおこなった。また活性酸素の細胞化学的意義の解明をめざし細胞内での上記2つの変異酵素の発現を試みた。
    2)金属結合蛋白の同定:前年に引き続き、鉄結合タンパク質の検索をめざして、培養細胞を用いてポリアクリルアミドゲル二次元電気泳動で分画し、鉄結合タンパク質のデータバンク作成にむけて、既知鉄タンパク質のスポット同定を引き続き進めた。また人胎盤蛋白質の解析を試みた。
    3)箱嶋らと共同でおこなったHBP23の立体構造の解析結果をもとに、活性中心のCys52、Cys173およびその周辺のアミノ酸残基の変異体の解析、還元体であるチオレドキシンとの相互作用を引き続き解析し、さらにオリゴマー形成の酵素反応への影響を解析した。

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  • 細胞内レドックス制御機構におけるヘム結合蛋白質HBP23の機能解析

    研究課題/領域番号:12670124  2000年 - 2001年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    阿部 靖子, 松村 智裕

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    配分額:3400000円 ( 直接経費:3400000円 )

    ヘム結合蛋白質HBP23(Heme Binding Protein, Mr:23,000)は、ヘムに強い結合能を有するラット可溶性蛋白質であり、peroxiredoxinファミリーに属する。本ファミリー蛋白質は、システイン残基を活性中心とする新しいタイプのperoxidaseであり、thioredoxin依存性にその活性をしめす。52位および173位のシステイン残基をセリンに変換した変異体(Cys52Ser、Cys173Ser、Cys52-173Ser)は83位のシステイン残基をセリンに変換した変異体(Cys83Ser)とは異なり、peroxidase活性を消失した。変異体(Cys83Ser)のX線による結晶構造解析から、酸化型2量体は2つのサブユニットからそれぞれ提供されたCys-52とCys-173によりジスルフィド結合が形成されている。またこのジスルフィド結合の近傍には2つのアルギニン残基、Arg-123およびArg-151、が存在する。これら残基に変異を導入するとperoxidase活性は減小した。酸化型結晶にみられたジスルフィド結合はperoxidase反応における1つの反応中間体であると推察される.またアルギニン残基はCys-52のpK値を下げることによりその反応性を増加させていると推察される。HBP23は1:1の割合でヘムに結合する。HBP23におけるthioredoxin依存性peroxidase活性は、ヘムにより部分的に阻害された。共鳴ラマンスペクトルによる解析から、ヘムはHBP23のアミノ酸に配位していると推定された。細胞内のヘムの濃度が上昇するとHBP23の発現は促進され、HBP23におけるヘムの生理的意義についてはさらに検討が必要である。ウエスタンブロット法による解析から、ラット肝可溶性画分にはHBP23分子種として2種(2量体および10量体)存在するとの示唆を得た。

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  • 活性酸素を生成する複合金属フラビン酵素の構造と機能

    研究課題/領域番号:10044324  1998年 - 1999年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    西野 武士, 岩崎 俊雄, 岡本 研, 松村 智裕, 西野 朋子, PAI Emil F.

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    配分額:6700000円 ( 直接経費:6700000円 )

    すでに作成してあるキサンチン酸化酵素に引き続き、脱水素酵素型の精製法を改良し結晶化に成功した。結晶は放射光施設にて最高分解能1.7Åの解析が得られた。その結晶の良質さ故に、キサンチン酸化酵素では解けなかった立体構造が2.1Åまでのデータセットを基にMAD法、フラビンのない非ヘムモリブデン酵素であるアルデヒド酸化還元酵素立体構造を用いたMR法を併用して構造が解かれた(論文発表済み)。
    補欠分子族であるモリブデン、二つの非ヘム鉄およびフラビンは一列に並び、それぞれの距離は14、12.5、7.8Åであった。脱水素酵素型の立体構造を基にキサンチン酸化酵素の立体構造もMR法により2.5Å分解能で解かれた。フラビン周囲の構造はNADが近付き難い構造が酸化酵素では見られ、今までの推測を裏付けた。さらに二つの酵素型でセミキノンの安定性を説明できる周囲環境静電的な差異が見られた。またcDNA発現系を用いて、脱水素酵素型から酸化酵素型への変換に関与するSH基の解析同定を行った。また二つの非ヘム鉄についてEPR、酸化還元電位および一次構造モチーフ上それぞれ異なる二つのタイプ(FeS I、FeS II)が知られているが、部位特異的変異法により作成した酵素を用いてそれぞれの同定に成功した。さらにFeS Iに配位しているシステイン毎に変異を与え、鉄に対する影響をEPRおよび酸化還元電位測定により調べた結果、FeS Iの二つの鉄が同一の性質を示さないことが知られた。
    この違いは、X線構造上の二つの鉄の位置関係から説明できた。すなわち影響を受けた鉄は距離上もう一方の鉄に比べ、より至近距離にあり電子伝達には二つの鉄の一方のみが関与していることを示唆している。

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  • フリーラジカルを生成する金属フラビン酵素の構造と機能

    研究課題/領域番号:09480167  1997年 - 2000年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    西野 武士, 岡本 研, 松村 智裕, 岩崎 俊雄, 堀 弘幸, 永原 則之

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    配分額:12200000円 ( 直接経費:12200000円 )

    1.キサンチン脱水素酵素・タンパク分解酵素による酸化酵素のそれぞれの2.1、2.5Å分解能のX線結晶構造の違いを解析し、コンフォメション変化の生ずる理由を解明した。X-線結晶解析で得た構造としては最長のアミノ酸配列である。蛋白は2量体でそれぞれ3つの大きなドメインからなり、モリブドプテリン、2つの非ヘム鉄、フラビンは一列をなし、電子伝達経路が確定した。脱水素酵素型、酸化酵素型ではフラビン周囲のコンフォメーションが異なった。この差は、タンパク質分解酵素作用によりフラビンドメインとモリブデンドメインを結ぶ長鎖リンカーの切断により、F549とR335、R429との水素結合ネットワークが断たれ、それに伴いW336とR427-D429の相互作用が切断され結果としてD429のフラビン環6位近傍からの遠ざかりとR427の接近が生ずる結果である。これらの電荷をもつ残基の置換とともにNADの接近のブロックが生ずる。またF337Lの変異体を作成し、この酵素が殆どスーパーオキシドのみを産生することを見い出した。その理由はセミキノンをより安定化させることによることを確認し、以前の我々の予想と一致した。
    2.NO合成酵素の2量体形成およびヘム周囲のXAFS解析を行った。またNO合成酵素の阻害剤のアイソザイム特異性を検討した。
    3.箱嶋らと共同でおこなったHBP23の立体構造の解析結果をもとに、活性中心のCys52,Cys173およびその周辺のアミノ酸残基の変異体を作成し、それぞれの役割を解析した。ヘム結合の様式を可視部吸収スペクトル、ラマン分光により解析しリガンドを予想した。ヘム結合により過酸化水素分解活性が阻害されることを見い出した。

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