顔写真

アンドウ ケイコ
安藤 恵子
Keiko Ando
所属
大学院歯学研究科 歯科学専攻 病態マネジメント歯学講座(口腔生理学分野)
職名
准教授
学位
  • 学術博士(岡山大学)

  • 理学修士(岡山大学)

e-Rad 研究者番号
40221741

経歴 9

  • 2019年4月 ~ 継続中
    東北大学 大学院歯学研究科 准教授

  • 2014年10月 ~ 2019年3月
    埼玉大学 大学院理工学研究科 特任教授

  • 2014年4月 ~ 2014年9月
    埼玉大学 大学院理工学研究科 特任准教授

  • 2009年8月 ~ 2014年3月
    埼玉大学 脳科学融合研究センター 特任准教授

  • 1996年6月 ~ 2009年7月
    東京女子医科大学 助教

  • 1995年1月 ~ 1996年5月
    防衛省 防衛医科大学校 助手

  • 1992年4月 ~ 1994年12月
    特定国立研究開発法人理化学研究所 基礎科学特別研究員

  • 1991年4月 ~ 1992年3月
    独立行政法人 日本学術振興会 特別研究員(PD)

  • 1990年4月 ~ 1991年3月
    独立行政法人 日本学術振興会 特別研究員(DC2)

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学歴 3

  • 岡山大学大学院 自然科学研究科

    1988年4月 ~ 1991年3月

  • 岡山大学大学院 理学研究科

    1986年4月 ~ 1988年3月

  • 岡山大学 理学部・生物学科

    1982年4月 ~ 1986年3月

所属学協会 4

  • 日本神経科学学会

  • 日本分子生物学会

  • The Japan Neuroscience Society

  • The Molecular Biology Society of Japan

研究キーワード 4

  • 神経回路機能

  • カルシウムイメージング

  • メンブレントラフィック

  • C. elegans

研究分野 2

  • ライフサイエンス / 神経科学一般 /

  • ライフサイエンス / 細胞生物学 /

論文 71

  1. A humanized Caenorhabditis elegans model for studying pathogenic mutations in VPS45, a protein essential for membrane trafficking, associated with severe congenital neutropenia. 国際誌 査読有り

    Keiko Gengyo-Ando, Minoru Tateyama, Shohei Mitani, Hideki Ando, Junichi Nakai

    microPublication biology 2023年

    DOI: 10.17912/micropub.biology.001052  

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    VPS45, one of the essential membrane trafficking factors, has been identified as a cause of severe congenital neutropenia 5 (SCN5), but its pathophysiological role remains unknown. Here, we developed a humanized C. elegans model for three pathogenic VPS45 variants. We found that wild-type human VPS45 functionally complemented the loss of C. elegans VPS-45 , and the pathogenic human VPS45 variants functioned almost normally with respect to larval development and endocytosis in C. elegans . These results suggest that SCN5-associated mutations have little effect on the core function of VPS45, and/or that the degree of VPS45 requirement varies, depending on the cell/tissue.

  2. Role of somite patterning in the formation of Weberian apparatus and pleural rib in zebrafish. 国際誌 査読有り

    Kagari Akama, Kanami Ebata, Akiteru Maeno, Tomohito Taminato, Shiori Otosaka, Keiko Gengyo-Ando, Junichi Nakai, Kyo Yamasu, Akinori Kawamura

    Journal of anatomy 236 (4) 622-629 2020年4月

    出版者・発行元:WILEY

    DOI: 10.1111/joa.13135  

    ISSN:0021-8782

    eISSN:1469-7580

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    In the vertebrate body, a metameric structure is present along the anterior-posterior axis. Zebrafish tbx6-/- larvae, in which somite boundaries do not form during embryogenesis, were shown to exhibit abnormal skeletal morphology such as rib, neural arch and hemal arch. In this study, we investigated the role of somite patterning in the formation of anterior vertebrae and ribs in more detail. Using three-dimensional computed tomography scans, we found that anterior vertebrae including the Weberian apparatus were severely affected in tbx6-/- larvae. In addition, pleural ribs of tbx6 mutants exhibited severe defects in the initial ossification, extension of ossification, and formation of parapophyses. Two-colour staining revealed that bifurcation of ribs was caused by fusion or branching of ribs in tbx6-/- . The parapophyses in tbx6-/- juvenile fish showed irregular positioning to centra and abnormal attachment to ribs. Furthermore, we found that the ossification of the distal portion of ribs proceeded along myotome boundaries even in irregularly positioned myotome boundaries. These results provide evidence of the contribution of somite patterning to the formation of the Weberian apparatus and rib in zebrafish.

  3. Confocal and multiphoton calcium imaging of the enteric nervous system in anesthetized mice. 国際誌 査読有り

    Yuki Motegi, Masaaki Sato, Kazuhide Horiguchi, Masamichi Ohkura, Keiko Gengyo-Ando, Yuji Ikegaya, Yasuyuki Fusamae, Yoshie Hongo, Minoru Suzuki, Koichi Ogawa, Miyako Takaki, Junichi Nakai

    Neuroscience research 151 53-60 2020年2月

    出版者・発行元:ELSEVIER IRELAND LTD

    DOI: 10.1016/j.neures.2019.02.004  

    ISSN:0168-0102

    eISSN:1872-8111

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    Most imaging studies of the enteric nervous system (ENS) that regulates the function of the gastrointestinal tract are so far performed using preparations isolated from animals, thus hindering the understanding of the ENS function in vivo. Here we report a method for imaging the ENS cellular network activity in living mice using a new transgenic mouse line that co-expresses G-CaMP6 and mCherry in the ENS combined with the suction-mediated stabilization of intestinal movements. With confocal or two-photon imaging, our method can visualize spontaneous and pharmacologically-evoked ENS network activity in living animals at cellular and subcellular resolutions, demonstrating the potential usefulness for studies of the ENS function in health and disease.

  4. UDP-N-acetylglucosamine-dolichyl-phosphate N-acetylglucosaminephosphotransferase is indispensable for oogenesis, oocyte-to-embryo transition, and larval development of the nematode Caenorhabditis elegans. 国際誌 査読有り

    Nanako Kanaki, Ayako Matsuda, Katsufumi Dejima, Daisuke Murata, Kazuko H Nomura, Takashi Ohkura, Keiko Gengyo-Ando, Sawako Yoshina, Shohei Mitani, Kazuya Nomura

    Glycobiology 29 (2) 163-178 2019年2月1日

    出版者・発行元:OXFORD UNIV PRESS INC

    DOI: 10.1093/glycob/cwy104  

    ISSN:0959-6658

    eISSN:1460-2423

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    N-linked glycosylation of proteins is the most common post-translational modification of proteins. The enzyme UDP-N-acetylglucosamine-dolichyl-phosphate N-acetylglucosaminephosphotransferase (DPAGT1) catalyses the first step of N-glycosylation, and DPAGT1 knockout is embryonic lethal in mice. In this study, we identified the sole orthologue (algn-7) of the human DPAGT1 in the nematode C. elegans. The gene activity was disrupted by RNAi and deletion mutagenesis, which resulted in larval lethality, defects in oogenesis and oocyte-to-embryo transition. Endomitotic oocytes, abnormal fusion of pronuclei, abnormal AB cell rotation, disruption of permeation barriers of eggs, and abnormal expression of chitin and chitin synthase in oocytes and eggs were the typical phenotypes observed. The results indicate that N-glycosylation is indispensable for these processes. We further screened an N-glycosylated protein database of C. elegans, and identified 456 germline-expressed genes coding N-glycosylated proteins. By examining RNAi phenotypes, we identified five germline-expressed genes showing similar phenotypes to the algn-7 (RNAi) animals. They were ribo-1, stt-3, ptc-1, ptc-2, and vha-19. We identified known congenital disorders of glycosylation (CDG) genes (ribo-1 and stt-3) and a recently found CDG gene (vha-19). The results show that phenotype analyses using the nematode could be a powerful tool to detect new CDG candidate genes and their associated gene networks.

  5. Role of tyramine in calcium dynamics of GABAergic neurons and escape behavior in Caenorhabditis elegans. 国際誌 査読有り

    Yuko Kagawa-Nagamura, Keiko Gengyo-Ando, Masamichi Ohkura, Junichi Nakai

    Zoological letters 4 19-19 2018年

    出版者・発行元:BMC

    DOI: 10.1186/s40851-018-0103-1  

    ISSN:2056-306X

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    Background: Tyramine, known as a "trace amine" in mammals, modulates a wide range of behavior in invertebrates; however, the underlying cellular and circuit mechanisms are not well understood. In the nematode Caenorhabditis elegans (C. elegans), tyramine affects key behaviors, including foraging, feeding, and escape responses. The touch-evoked backward escape response is often coupled with a sharp omega turn that allows the animal to navigate away in the opposite direction. Previous studies have showed that a metabotropic tyramine receptor, SER-2, in GABAergic body motor neurons controls deep body bending in omega turns. In this study, we focused on the role of tyramine in GABAergic head motor neurons. Our goal is to understand the mechanism by which tyraminergic signaling alters neural circuit activity to control escape behavior. Results: Using calcium imaging in freely moving C. elegans, we found that GABAergic RME motor neurons in the head had high calcium levels during forward locomotion but low calcium levels during spontaneous and evoked backward locomotion. This calcium decrease was also observed during the omega turn. Mutant analyses showed that tbh-1 mutants lacking only octopamine had normal calcium responses, whereas tdc-1 mutants lacking both tyramine and octopamine did not exhibit the calcium decrease in RME. This neuromodulation was mediated by SER-2. Moreover, tyraminergic RIM neuron activity was negatively correlated with RME activity in the directional switch from forward to backward locomotion. These results indicate that tyramine released from RIM inhibits RME via SER-2 signaling. The omega turn is initiated by a sharp head bend when the animal reinitiates forward movement. Interestingly, ser-2 mutants exhibited shallow head bends and often failed to execute deep-angle omega turns. The behavioral defect and the abnormal calcium response in ser-2 mutants could be rescued by SER-2 expression in RME. These results suggest that tyraminergic inhibition of RME is involved in the control of omega turns. Conclusion: We demonstrate that endogenous tyramine downregulates calcium levels in GABAergic RME motor neurons in the head via the tyramine receptor SER-2 during backward locomotion and omega turns. Our data suggest that this neuromodulation allows deep head bending during omega turns and plays a role in the escape behavior in C. elegans.

  6. A new platform for long-term tracking and recording of neural activity and simultaneous optogenetic control in freely behaving Caenorhabditis elegans. 国際誌 査読有り

    Keiko Gengyo-Ando, Yuko Kagawa-Nagamura, Masamichi Ohkura, Xianfeng Fei, Min Chen, Koichi Hashimoto, Junichi Nakai

    Journal of neuroscience methods 286 56-68 2017年7月15日

    出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE BV

    DOI: 10.1016/j.jneumeth.2017.05.017  

    ISSN:0165-0270

    eISSN:1872-678X

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    BACKGROUND: Real-time recording and manipulation of neural activity in freely behaving animals can greatly advance our understanding of how neural circuits regulate behavior. Ca2+ imaging and optogenetic manipulation with optical probes are key technologies for this purpose. However, integrating the two optical approaches with behavioral analysis has been technically challenging. NEW METHOD: Here, we developed a new imaging system, ICaST (Integrated platform for Ca2+ imaging, Stimulation, and Tracking), which combines an automatic worm tracking system and a fast-scanning laser confocal microscope, to image neurons of interest in freely behaving C. elegans. We optimized different excitation wavelengths for the concurrent use of channelrhodopsin-2 and G-CaMP, a green fluorescent protein (GFP)-based, genetically encoded Ca2+ indicator. RESULTS: Using ICaST in conjunction with an improved G-CaMP7, we successfully achieved long-term tracking and Ca2+ imaging of the AVA backward command interneurons while tracking the head of a moving animal. We also performed all-optical manipulation and simultaneous recording of Ca2+ dynamics from GABAergic motor neurons in conjunction with behavior monitoring. COMPARISON WITH EXISTING METHOD(S): Our system differs from conventional systems in that it does not require fluorescent markers for tracking and can track any part of the worm's body via bright-field imaging at high magnification. Consequently, this approach enables the long-term imaging of activity from neurons or nerve processes of interest with high spatiotemporal resolution. CONCLUSION: Our imaging system is a powerful tool for studying the neural circuit mechanisms of C. elegans behavior and has potential for use in other small animals.

  7. Distinct roles of the two VPS33 proteins in the endolysosomal system in Caenorhabditis elegans. 国際誌 査読有り

    Keiko Gengyo-Ando, Eriko Kage-Nakadai, Sawako Yoshina, Muneyoshi Otori, Yuko Kagawa-Nagamura, Junichi Nakai, Shohei Mitani

    Traffic (Copenhagen, Denmark) 17 (11) 1197-1213 2016年11月

    出版者・発行元:WILEY

    DOI: 10.1111/tra.12430  

    ISSN:1398-9219

    eISSN:1600-0854

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    Sec1/Munc-18 (SM) family proteins are essential regulators in intracellular transport in eukaryotic cells. The SM protein Vps33 functions as a core subunit of two tethering complexes, class C core vacuole/endosome tethering (CORVET) and homotypic fusion and vacuole protein sorting (HOPS) in the endocytic pathway in yeast. Metazoan cells possess two Vps33 proteins, VPS33A and VPS33B, but their precise roles remain unknown. Here, we present a comparative analysis of Caenorhabditis elegans null mutants for these proteins. We found that the vps-33.1 (VPS33A) mutants exhibited severe defects in both endocytic function and endolysosomal biogenesis in scavenger cells. Furthermore, vps-33.1 mutations caused endocytosis defects in other tissues, and the loss of maternal and zygotic VPS-33.1 resulted in embryonic lethality. By contrast, vps-33.2 mutants were viable but sterile, with terminally arrested spermatocytes. The spermatogenesis phenotype suggests that VPS33.2 is involved in the formation of a sperm-specific organelle. The endocytosis defect in the vps-33.1 mutant was not restored by the expression of VPS-33.2, which indicates that these proteins have nonredundant functions. Together, our data suggest that VPS-33.1 shares most of the general functions of yeast Vps33 in terms of tethering complexes in the endolysosomal system, whereas VPS-33.2 has tissue/organelle specific functions in C. elegans.

  8. Rational design of a high-affinity, fast, red calcium indicator R-CaMP2. 国際誌 査読有り

    Masatoshi Inoue, Atsuya Takeuchi, Shin-ichiro Horigane, Masamichi Ohkura, Keiko Gengyo-Ando, Hajime Fujii, Satoshi Kamijo, Sayaka Takemoto-Kimura, Masanobu Kano, Junichi Nakai, Kazuo Kitamura, Haruhiko Bito

    Nature methods 12 (1) 64-70 2015年1月

    出版者・発行元:NATURE PUBLISHING GROUP

    DOI: 10.1038/nmeth.3185  

    ISSN:1548-7091

    eISSN:1548-7105

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    Fluorescent Ca(2+) reporters are widely used as readouts of neuronal activities. Here we designed R-CaMP2, a high-affinity red genetically encoded calcium indicator (GECI) with a Hill coefficient near 1. Use of the calmodulin-binding sequence of CaMKK-α and CaMKK-β in lieu of an M13 sequence resulted in threefold faster rise and decay times of Ca(2+) transients than R-CaMP1.07. These features allowed resolving single action potentials (APs) and recording fast AP trains up to 20-40 Hz in cortical slices. Somatic and synaptic activities of a cortical neuronal ensemble in vivo were imaged with similar efficacy as with previously reported sensitive green GECIs. Combining green and red GECIs, we successfully achieved dual-color monitoring of neuronal activities of distinct cell types, both in the mouse cortex and in freely moving Caenorhabditis elegans. Dual imaging using R-CaMP2 and green GECIs provides a powerful means to interrogate orthogonal and hierarchical neuronal ensembles in vivo.

  9. Large-Scale Screening for Targeted Knockouts in the Caenorhabditis elegans Genome 査読有り

    Robert Barstead, Gary Moulder, Beth Cobb, Stephen Frazee, Diane Henthorn, Jeff Holmes, Daniela Jerebie, Martin Landsdale, Jamie Osborn, Cherilyn Pritchett, James Robertson, John Rummage, Ed Stokes, Malani Vishwanathan, Shohei Mitani, Keiko Gengyo-Ando, Osamu Funatsu, Sayaka Hori, Rieko Imae, Eriko Kage-Nakadai, Hiroyuki Kobuna, Etsuko Machiyama, Tomoko Motohashi, Muneyoshi Otori, Yuji Suehiro, Sawako Yoshina, Donald Moerman, Mark Edgley, Ryan Adair, B. J. Allan, Vinci Au, Iasha Chaudhry, Rene Cheung, Owen Dadivas, Simon Eng, Lisa Fernando, Angela Fisher, Stephane Flibotte, Erin Gilchrist, Allison Hay, Peter Huang, Rebecca Worsley Hunt, Christine Kwitkowski, Joanne Lau, Norris Lee, Lucy Liu, Adam Lorch, Candy Luck, Jason Maydan, Sheldon McKay, Angela Miller, Greg Mullen, Candice Navaroli, Sarah Neil, Rebecca Hunt-Newbury, Mikhaela Partridge, Jaryn Perkins, Anna Rankin, Greta Raymant, Nadereh Rezania, Alexandra Rogula, Bin Shen, Greg Stegeman, Angela Tardif, Jon Taylor, Mariana Veiga, Tina Wang, Rick Zapf

    G3-GENES GENOMES GENETICS 2 (11) 1415-1425 2012年11月

    出版者・発行元:GENETICS SOCIETY AMERICA

    DOI: 10.1534/g3.112.003830  

    ISSN:2160-1836

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    The nematode Caenorhabditis elegans is a powerful model system to study contemporary biological problems. This system would be even more useful if we had mutations in all the genes of this multicellular metazoan. The combined efforts of the C. elegans Deletion Mutant Consortium and individuals within the worm community are moving us ever closer to this goal. At present, of the 20,377 protein-coding genes in this organism, 6764 genes with associated molecular lesions are either deletions or null mutations (WormBase WS220). Our three laboratories have contributed the majority of mutated genes, 6841 mutations in 6013 genes. The principal method we used to detect deletion mutations in the nematode utilizes polymerase chain reaction (PCR). More recently, we have used array comparative genome hybridization (aCGH) to detect deletions across the entire coding part of the genome and massively parallel short-read sequencing to identify nonsense, splicing, and missense defects in open reading frames. As deletion strains can be frozen and then thawed when needed, these strains will be an enduring community resource. Our combined molecular screening strategies have improved the overall throughput of our gene-knockout facilities and have broadened the types of mutations that we and others can identify. These multiple strategies should enable us to eventually identify a mutation in every gene in this multicellular organism. This knowledge will usher in a new age of metazoan genetics in which the contribution to any biological process can be assessed for all genes.

  10. Genetically encoded green fluorescent Ca2+ indicators with improved detectability for neuronal Ca2+ signals. 国際誌 査読有り

    Masamichi Ohkura, Takuya Sasaki, Junko Sadakari, Keiko Gengyo-Ando, Yuko Kagawa-Nagamura, Chiaki Kobayashi, Yuji Ikegaya, Junichi Nakai

    PloS one 7 (12) e51286 2012年

    出版者・発行元:PUBLIC LIBRARY SCIENCE

    DOI: 10.1371/journal.pone.0051286  

    ISSN:1932-6203

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    Imaging the activities of individual neurons with genetically encoded Ca(2+) indicators (GECIs) is a promising method for understanding neuronal network functions. Here, we report GECIs with improved neuronal Ca(2+) signal detectability, termed G-CaMP6 and G-CaMP8. Compared to a series of existing G-CaMPs, G-CaMP6 showed fairly high sensitivity and rapid kinetics, both of which are suitable properties for detecting subtle and fast neuronal activities. G-CaMP8 showed a greater signal (F(max)/F(min) = 38) than G-CaMP6 and demonstrated kinetics similar to those of G-CaMP6. Both GECIs could detect individual spikes from pyramidal neurons of cultured hippocampal slices or acute cortical slices with 100% detection rates, demonstrating their superior performance to existing GECIs. Because G-CaMP6 showed a higher sensitivity and brighter baseline fluorescence than G-CaMP8 in a cellular environment, we applied G-CaMP6 for Ca(2+) imaging of dendritic spines, the putative postsynaptic sites. By expressing a G-CaMP6-actin fusion protein for the spines in hippocampal CA3 pyramidal neurons and electrically stimulating the granule cells of the dentate gyrus, which innervate CA3 pyramidal neurons, we found that sub-threshold stimulation triggered small Ca(2+) responses in a limited number of spines with a low response rate in active spines, whereas supra-threshold stimulation triggered large fluorescence responses in virtually all of the spines with a 100% activity rate.

  11. Beta-catenin asymmetry is regulated by PLA1 and retrograde traffic in C. elegans stem cell divisions. 国際誌 査読有り

    Takahiro Kanamori, Takao Inoue, Taro Sakamoto, Keiko Gengyo-Ando, Masafumi Tsujimoto, Shohei Mitani, Hitoshi Sawa, Junken Aoki, Hiroyuki Arai

    The EMBO journal 27 (12) 1647-57 2008年6月18日

    DOI: 10.1038/emboj.2008.102  

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    Asymmetric division is an important property of stem cells. In Caenorhabditis elegans, the Wnt/beta-catenin asymmetry pathway determines the polarity of most asymmetric divisions. The Wnt signalling components such as beta-catenin localize asymmetrically to the cortex of mother cells to produce two distinct daughter cells. However, the molecular mechanism to polarize them remains to be elucidated. Here, we demonstrate that intracellular phospholipase A(1) (PLA(1)), a poorly characterized lipid-metabolizing enzyme, controls the subcellular localizations of beta-catenin in the terminal asymmetric divisions of epithelial stem cells (seam cells). In mutants of ipla-1, a single C. elegans PLA(1) gene, cortical beta-catenin is delocalized and the asymmetry of cell-fate specification is disrupted in the asymmetric divisions. ipla-1 mutant phenotypes are rescued by expression of ipla-1 in seam cells in a catalytic activity-dependent manner. Furthermore, our genetic screen utilizing ipla-1 mutants reveals that reduction of endosome-to-Golgi retrograde transport in seam cells restores normal subcellular localization of beta-catenin to ipla-1 mutants. We propose that membrane trafficking regulated by ipla-1 provides a mechanism to control the cortical asymmetry of beta-catenin.

  12. Role of C. elegans TAT-1 protein in maintaining plasma membrane phosphatidylserine asymmetry. 国際誌 査読有り

    Monica Darland-Ransom, Xiaochen Wang, Chun-Ling Sun, James Mapes, Keiko Gengyo-Ando, Shohei Mitani, Ding Xue

    Science (New York, N.Y.) 320 (5875) 528-31 2008年4月25日

    DOI: 10.1126/science.1155847  

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    The asymmetrical distribution of phospholipids on the plasma membrane is critical for maintaining cell integrity and physiology and for regulating intracellular signaling and important cellular events such as clearance of apoptotic cells. How phospholipid asymmetry is established and maintained is not fully understood. We report that the Caenorhabditis elegans P-type adenosine triphosphatase homolog, TAT-1, is critical for maintaining cell surface asymmetry of phosphatidylserine (PS). In animals deficient in tat-1, PS is abnormally exposed on the cell surface, and normally living cells are randomly lost through a mechanism dependent on PSR-1, a PS-recognizing phagocyte receptor, and CED-1, which contributes to recognition and engulfment of apoptotic cells. Thus, tat-1 appears to function in preventing appearance of PS in the outer leaflet of plasma membrane, and ectopic exposure of PS on the cell surface may result in removal of living cells by neighboring phagocytes.

  13. C. elegans mitochondrial factor WAH-1 promotes phosphatidylserine externalization in apoptotic cells through phospholipid scramblase SCRM-1. 国際誌 査読有り

    Xiaochen Wang, Jin Wang, Keiko Gengyo-Ando, Lichuan Gu, Chun-Ling Sun, Chonglin Yang, Yong Shi, Tetsuo Kobayashi, Yigong Shi, Shohei Mitani, Xiao-Song Xie, Ding Xue

    Nature cell biology 9 (5) 541-9 2007年5月

    ISSN:1465-7392

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    Externalization of phosphatidylserine, which is normally restricted to the inner leaflet of plasma membrane, is a hallmark of mammalian apoptosis. It is not known what activates and mediates the phosphatidylserine externalization process in apoptotic cells. Here, we report the development of an annexin V-based phosphatidylserine labelling method and show that a majority of apoptotic germ cells in Caenorhabditis elegans have surface-exposed phosphatidylserine, indicating that phosphatidylserine externalization is a conserved apoptotic event in worms. Importantly, inactivation of the gene encoding either the C. elegans apoptosis-inducing factor (AIF) homologue (WAH-1), a mitochondrial apoptogenic factor, or the C. elegans phospholipid scramblase 1 (SCRM-1), a plasma membrane protein, reduces phosphatidylserine exposure on the surface of apoptotic germ cells and compromises cell-corpse engulfment. WAH-1 associates with SCRM-1 and activates its phospholipid scrambling activity in vitro. Thus WAH-1, after its release from mitochondria during apoptosis, promotes plasma membrane phosphatidylserine externalization through its downstream effector, SCRM-1.

  14. The SM protein VPS-45 is required for RAB-5-dependent endocytic transport in Caenorhabditis elegans. 国際誌 査読有り

    Keiko Gengyo-Ando, Hidehito Kuroyanagi, Tetsuo Kobayashi, Motohide Murate, Kazushi Fujimoto, Shigeo Okabe, Shohei Mitani

    EMBO reports 8 (2) 152-7 2007年2月

    ISSN:1469-221X

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    Rab5, a small guanosine triphosphatase, is known to regulate the tethering and docking reaction leading to SNARE (soluble NSF attachment protein receptors)-mediated fusion between endosomes. However, it is uncertain how the signal of the activated Rab5 protein is transduced by its downstream effectors during endosome fusion. Here, we show that the Sec1/Munc18 gene vps-45 is essential for not only viability and development but also receptor-mediated and fluid-phase endocytosis pathways in Caenorhabditis elegans. We found that VPS-45 interacts with a Rab5 effector, Rabenosyn-5 (RABS-5), and the mutants of both vps-45 and rabs-5 show similar endocytic phenotypes. In the macrophage-like cells of vps-45 and rabs-5 mutants, aberrantly small endosomes were accumulated, and the endosome fusion stimulated by the mutant RAB-5 (Q78L) is suppressed by these mutations. Our results indicate that VPS-45 is a key molecule that functions downstream from RAB-5, cooperating with RABS-5, to regulate the dynamics of the endocytic system in multicellular organisms.

  15. An efficient transgenic system by TA cloning vectors and RNAi for C. elegans. 国際誌 査読有り

    Keiko Gengyo-Ando, Sawako Yoshina, Hideshi Inoue, Shohei Mitani

    Biochemical and biophysical research communications 349 (4) 1345-50 2006年11月3日

    ISSN:0006-291X

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    In the nematode, transgenic analyses have been performed by microinjection of DNA from various sources into the syncytium gonad. To expedite these transgenic analyses, we solved two potential problems in this work. First, we constructed an efficient TA-cloning vector system which is useful for any promoter. By amplifying the genomic DNA fragments which contain regulatory sequences with or without the coding region, we could easily construct plasmids expressing fluorescent protein fusion without considering restriction sites. We could dissect motor neurons with three colors in a single animal. Second, we used feeding RNAi to isolate transgenic strains which express lag-2::venus fusion gene. We found that the fusion protein is toxic when ectopically expressed in embryos but is functional to rescue a loss of function mutant in the lag-2 gene. Thus, the transgenic system described here should be useful to examine the protein function in the nematode.

  16. Familial Parkinson mutant alpha-synuclein causes dopamine neuron dysfunction in transgenic Caenorhabditis elegans. 国際誌 査読有り

    Tomoki Kuwahara, Akihiko Koyama, Keiko Gengyo-Ando, Mayumi Masuda, Hisatomo Kowa, Makoto Tsunoda, Shohei Mitani, Takeshi Iwatsubo

    The Journal of biological chemistry 281 (1) 334-40 2006年1月6日

    ISSN:0021-9258

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    Mutations in alpha-synuclein gene cause familial form of Parkinson disease, and deposition of wild-type alpha-synuclein as Lewy bodies occurs as a hallmark lesion of sporadic Parkinson disease and dementia with Lewy bodies, implicating alpha-synuclein in the pathogenesis of Parkinson disease and related neurodegenerative diseases. Dopamine neurons in substantia nigra are the major site of neurodegeneration associated with alpha-synuclein deposition in Parkinson disease. Here we establish transgenic Caenorhabditis elegans (TG worms) that overexpresses wild-type or familial Parkinson mutant human alpha-synuclein in dopamine neurons. The TG worms exhibit accumulation of alpha-synuclein in the cell bodies and neurites of dopamine neurons, and EGFP labeling of dendrites is often diminished in TG worms expressing familial Parkinson disease-linked A30P or A53T mutant alpha-synuclein, without overt loss of neuronal cell bodies. Notably, TG worms expressing A30P or A53T mutant alpha-synuclein show failure in modulation of locomotory rate in response to food, which has been attributed to the function of dopamine neurons. This behavioral abnormality was accompanied by a reduction in neuronal dopamine content and was treatable by administration of dopamine. These phenotypes were not seen upon expression of beta-synuclein. The present TG worms exhibit dopamine neuron-specific dysfunction caused by accumulation of alpha-synuclein, which would be relevant to the genetic and compound screenings aiming at the elucidation of pathological cascade and therapeutic strategies for Parkinson disease.

  17. Progressive neurodegeneration in C. elegans model of tauopathy. 国際誌 査読有り

    Tomohiro Miyasaka, Zhen Ding, Keiko Gengyo-Ando, Miho Oue, Haruyasu Yamaguchi, Shohei Mitani, Yasuo Ihara

    Neurobiology of disease 20 (2) 372-83 2005年11月

    ISSN:0969-9961

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    Discovery of various mutations in the tau gene among frontotemporal dementia and parkinsonism linked to chromosome 17 (FTDP-17) families suggests gain-of-toxic function of wild-type or mutant tau as the mechanism for extensive neuronal loss. We thus generated transgenic nematode (Caenorhabditis elegans) expressing wild-type or mutant (P301L and R406W) tau in the touch (mechanosensory) neurons. Whereas the worm expressing wild-type tau showed a small decrease in the touch response across the lifespan, the worm expressing mutant tau displayed a large and progressive decrease. When the touch neurons lost their function, neuritic abnormalities were found prominent, and microtubular loss became remarkable in the later stage. A substantial fraction of degenerating neurons developed tau accumulation in the cell body and neuronal processes. This neuronal dysfunction is not related to the apoptotic process because little recovery from touch abnormality was observed in the ced-3 or ced-4-deficient background. Expression of GSK3 brought about slight deterioration in the touch response, while expression of HSP70 led to some improvement.

  18. Cell corpse engulfment mediated by C. elegans phosphatidylserine receptor through CED-5 and CED-12. 国際誌 査読有り

    Xiaochen Wang, Yi-Chun Wu, Valerie A Fadok, Ming-Chia Lee, Keiko Gengyo-Ando, Li-Chun Cheng, Duncan Ledwich, Pei-Ken Hsu, Jia-Yun Chen, Bin-Kuan Chou, Peter Henson, Shohei Mitani, Ding Xue

    Science (New York, N.Y.) 302 (5650) 1563-6 2003年11月28日

    eISSN:1095-9203

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    During apoptosis, phosphatidylserine, which is normally restricted to the inner leaflet of the plasma membrane, is exposed on the surface of apoptotic cells and has been suggested to act as an "eat-me" signal to trigger phagocytosis. It is unclear how phagocytes recognize phosphatidylserine. Recently, a putative phosphatidylserine receptor (PSR) was identified and proposed to mediate recognition of phosphatidylserine and phagocytosis. We report that psr-1, the Caenorhabditis elegans homolog of PSR, is important for cell corpse engulfment. In vitro PSR-1 binds preferentially phosphatidylserine or cells with exposed phosphatidylserine. In C. elegans, PSR-1 acts in the same cell corpse engulfment pathway mediated by intracellular signaling molecules CED-2 (homologous to the human CrkII protein), CED-5 (DOCK180), CED-10 (Rac GTPase), and CED-12 (ELMO), possibly through direct interaction with CED-5 and CED-12. Our findings suggest that PSR-1 is likely an upstream receptor for the signaling pathway containing CED-2, CED-5, CED-10, and CED-12 proteins and plays an important role in recognizing phosphatidylserine during phagocytosis.

  19. Chondroitin proteoglycans are involved in cell division of Caenorhabditis elegans. 国際誌 査読有り

    Souhei Mizuguchi, Toru Uyama, Hiroshi Kitagawa, Kazuko H Nomura, Katsufumi Dejima, Keiko Gengyo-Ando, Shohei Mitani, Kazuyuki Sugahara, Kazuya Nomura

    Nature 423 (6938) 443-8 2003年5月22日

    ISSN:0028-0836

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    Glycosaminoglycans such as heparan sulphate and chondroitin sulphate are extracellular sugar chains involved in intercellular signalling. Disruptions of genes encoding enzymes that mediate glycosaminoglycan biosynthesis have severe consequences in Drosophila and mice. Mutations in the Drosophila gene sugarless, which encodes a UDP-glucose dehydrogenase, impairs developmental signalling through the Wnt family member Wingless, and signalling by the fibroblast growth factor and Hedgehog pathways. Heparan sulphate is involved in these pathways, but little is known about the involvement of chondroitin. Undersulphated and oversulphated chondroitin sulphate chains have been implicated in other biological processes, however, including adhesion of erythrocytes infected with malaria parasite to human placenta and regulation of neural development. To investigate chondroitin functions, we cloned a chondroitin synthase homologue of Caenorhabditis elegans and depleted expression of its product by RNA-mediated interference and deletion mutagenesis. Here we report that blocking chondroitin synthesis results in cytokinesis defects in early embryogenesis. Reversion of cytokinesis is often observed in chondroitin-depleted embryos, and cell division eventually stops, resulting in early embryonic death. Our findings show that chondroitin is required for embryonic cytokinesis and cell division.

  20. HEN-1, a secretory protein with an LDL receptor motif, regulates sensory integration and learning in Caenorhabditis elegans. 国際誌 査読有り

    Takeshi Ishihara, Yuichi Iino, Akiko Mohri, Ikue Mori, Keiko Gengyo-Ando, Shohei Mitani, Isao Katsura

    Cell 109 (5) 639-49 2002年5月31日

    ISSN:0092-8674

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    Animals sense many environmental stimuli simultaneously and integrate various sensory signals within the nervous system both to generate proper behavioral responses and also to form relevant memories. HEN-1, a secretory protein with an LDL receptor motif, regulates such processes in Caenorhabditis elegans. The hen-1 mutants show defects in the integration of two sensory signals and in behavioral plasticity by paired stimuli, although their sensation capability seems to be identical to that of the wild-type. The HEN-1 protein is expressed in two pairs of neurons, but expression in other neurons is sufficient for wild-type behavior. In addition, expression of HEN-1 at the adult stage is sufficient. Thus, HEN-1 regulates sensory processing non-cell-autonomously in the mature neuronal circuit.

  21. C. elegans slit acts in midline, dorsal-ventral, and anterior-posterior guidance via the SAX-3/Robo receptor. 国際誌 査読有り

    J C Hao, T W Yu, K Fujisawa, J G Culotti, K Gengyo-Ando, S Mitani, G Moulder, R Barstead, M Tessier-Lavigne, C I Bargmann

    Neuron 32 (1) 25-38 2001年10月11日

    ISSN:0896-6273

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    Robo receptors interact with ligands of the Slit family. The nematode C. elegans has one Robo receptor (SAX-3) and one Slit protein (SLT-1), which direct ventral axon guidance and guidance at the midline. In larvae, slt-1 expression in dorsal muscles repels axons to promote ventral guidance. SLT-1 acts through the SAX-3 receptor, in parallel with the ventral attractant UNC-6 (Netrin). Removing both UNC-6 and SLT-1 eliminates all ventral guidance information for some axons, revealing an underlying longitudinal guidance pathway. In the embryo, slt-1 is expressed at high levels in anterior epidermis. Embryonic expression of SLT-1 provides anterior-posterior guidance information to migrating CAN neurons. Surprisingly, slt-1 mutants do not exhibit the nerve ring and epithelial defects of sax-3 mutants, suggesting that SAX-3 has both Slit-dependent and Slit-independent functions in development.

  22. Characterization of mutations induced by ethyl methanesulfonate, UV, and trimethylpsoralen in the nematode Caenorhabditis elegans. 国際誌 査読有り

    K Gengyo-Ando, S Mitani

    Biochemical and biophysical research communications 269 (1) 64-9 2000年3月5日

    ISSN:0006-291X

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    The genome project of the nematode Caenorhabditis elegans is completed. It is important and useful to disrupt nematode genes to know their function. We treated wild-type animals with potential candidates for mutagens for reverse genetics, EMS (ethyl methanesulfonate), short-wavelength UV, and long-wavelength UV in the presence of TMP (trimethylpsoralen). We estimated forward mutation rates by counting the occurrence of a marker unc-22 mutation. We found that the forward mutation rate by TMP/UV could be comparable with EMS by improving the frequency one order higher than before. We next isolated mutants of another marker gene ben-1 and examined the probability for the deletion mutations by PCR and sequencing. Deletion mutations were found only by TMP/UV method, which suggested TMP/UV is the choice for deletion mutagenesis among these methods. As a pilot experiment, we could isolate actual deletion mutations at a much higher frequency than previously.

  23. A murine neural-specific homolog corrects cholinergic defects in Caenorhabditis elegans unc-18 mutants 査読有り

    K GengyoAndo, H Kitayama, M Mukaida, Y Ikawa

    JOURNAL OF NEUROSCIENCE 16 (21) 6695-6702 1996年11月

    出版者・発行元:OXFORD UNIV PRESS INC

    ISSN:0270-6474

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    Caenorhabditis elegans UNC-18 protein, homologous to yeast Sec1p, is important in neurotransmitter release, because the unc-18 mutation leads to severe paralysis and presynaptic acetylcholine (ACh) accumulation. To examine the functional conservation in mammals, we tried to isolate unc-18 isoforms from mouse and human brain cDNA libraries and obtained two classes of isoforms-neural genes and ubiquitous genes. Neural genes were identical to Munc-18 (also known as n-Sec1 or rbSec1), identified in rat and bovine brains as a syntaxin-binding protein. According to ''Munc-18'' terminology, we call the neural genes Munc-18-1 and the ubiquitous genes Munc-18-3. These mammalian isoforms exhibit 58% (Munc-18-1) and 42-43% (Munc-18-3) amino acid sequence identity with UNC-18. Next, we constructed transgenic unc-18 mutants to test biological activity of mouse Munc-18-1 and Munc-18-3 under the control of C. elegans unc-18 promoter. Munc-18-1 compensates for severe locomotion disability and cholinergic defects, e.g., abnormal sensitivities to cholinesterase inhibitors and cholinergic receptor agonists in unc-18 mutants, but Munc-18-3 fails. These data suggest that Munc-18-1 and C. elegans unc-18 may play positive roles in ACh release and that the molecular mechanism of neuronal regulated secretion has been partially conserved from nematodes to mammals.

  24. The C. elegans unc-18 gene encodes a protein expressed in motor neurons 査読有り

    Keiko Gengyo-Ando, Yasuko Kamiya, Ayanori Yamakawa, Ken-ichi Kodaira, Kiyoji Nishiwaki, Johji Miwa, Isao Hori, Ryuji Hosono

    Neuron 11 (4) 703-711 1993年10月

    出版者・発行元:Elsevier BV

    DOI: 10.1016/0896-6273(93)90080-b  

    ISSN:0896-6273

  25. Single charge change on the helical surface of the paramyosin rod dramatically disrupts thick filament assembly in Caenorhabditis elegans. 国際誌 査読有り

    K Gengyo-Ando, H Kagawa

    Journal of molecular biology 219 (3) 429-41 1991年6月5日

    出版者・発行元:ACADEMIC PRESS LTD

    DOI: 10.1016/0022-2836(91)90184-8  

    ISSN:0022-2836

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    Charge interactions between alpha-helical coiled-coil proteins have been postulated to determine the alignment of many filamentous proteins, such as myosin heavy-chain rod, paramyosin and alpha-keratin. Here we determined the sequence changes in nine mutations in the unc-15 paramyosin gene of Caenorhabditis elegans, including one nonsense, four missense, one deletion and three suppressor mutations. These mutation sites were located on a molecular model, constructed by optimizing charge interactions between paramyosin rods. Remarkably, single charge reversals (e.g., glutamic acid to lysine) were found that either disrupted or restored filament assembly in vivo. The positions of the mutations within the paramyosin molecule support the models of paramyosin assembly and further suggest that the C-terminal region containing a cluster of five mutations, and a site interacting with it, play a key role in assembly. One amino acid substitution in this C-terminal region, in which there is a "weak spot", led to a loss of reactivity with one monoclonal anti-paramyosin antibody. The results demonstrate how a single amino acid substitution can alter the assembly properties of alpha-helical molecules.

  26. Physical Stimulation Methods Developed for In Vitro Neuronal Differentiation Studies of PC12 Cells: A Comprehensive Review. 国際誌 査読有り

    Kanako Tominami, Tada-Aki Kudo, Takuya Noguchi, Yohei Hayashi, You-Ran Luo, Takakuni Tanaka, Ayumu Matsushita, Satoshi Izumi, Hajime Sato, Keiko Gengyo-Ando, Atsushi Matsuzawa, Guang Hong, Junichi Nakai

    International journal of molecular sciences 25 (2) 2024年1月7日

    DOI: 10.3390/ijms25020772  

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    PC12 cells, which are derived from rat adrenal pheochromocytoma cells, are widely used for the study of neuronal differentiation. NGF induces neuronal differentiation in PC12 cells by activating intracellular pathways via the TrkA receptor, which results in elongated neurites and neuron-like characteristics. Moreover, the differentiation requires both the ERK1/2 and p38 MAPK pathways. In addition to NGF, BMPs can also induce neuronal differentiation in PC12 cells. BMPs are part of the TGF-β cytokine superfamily and activate signaling pathways such as p38 MAPK and Smad. However, the brief lifespan of NGF and BMPs may limit their effectiveness in living organisms. Although PC12 cells are used to study the effects of various physical stimuli on neuronal differentiation, the development of new methods and an understanding of the molecular mechanisms are ongoing. In this comprehensive review, we discuss the induction of neuronal differentiation in PC12 cells without relying on NGF, which is already established for electrical, electromagnetic, and thermal stimulation but poses a challenge for mechanical, ultrasound, and light stimulation. Furthermore, the mechanisms underlying neuronal differentiation induced by physical stimuli remain largely unknown. Elucidating these mechanisms holds promise for developing new methods for neural regeneration and advancing neuroregenerative medical technologies using neural stem cells.

  27. Domain 3a mutation of VPS33A suppresses larval arrest phenotype in the loss of VPS45 in Caenorhabditis elegans 査読有り

    Gengyo-Ando, K, Kumagai, M, Ando, H, Nakai, J

    microPublication biology 2024年

    DOI: 10.17912/micropub.biology.001155  

  28. Fast varifocal two-photon microendoscope for imaging neuronal activity in the deep brain. 国際誌 査読有り

    Masaaki Sato, Yuki Motegi, Shogo Yagi, Keiko Gengyo-Ando, Masamichi Ohkura, Junichi Nakai

    Biomedical optics express 8 (9) 4049-4060 2017年9月1日

    出版者・発行元:OPTICAL SOC AMER

    DOI: 10.1364/BOE.8.004049  

    ISSN:2156-7085

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    Fluorescence microendoscopy is becoming a promising approach for deep brain imaging, but the current technology for visualizing neurons on a single focal plane limits the experimental efficiency and the pursuit of three-dimensional functional neural circuit architectures. Here we present a novel fast varifocal two-photon microendoscope system equipped with a gradient refractive index (GRIN) lens and an electrically tunable lens (ETL). This microendoscope enables quasi-simultaneous imaging of the neuronal network activity of deep brain areas at multiple focal planes separated by 85-120 µm at a fast scan rate of 7.5-15 frames per second per plane, as demonstrated in calcium imaging of the mouse dorsal CA1 hippocampus and amygdala in vivo.

  29. Calcium dynamics regulating the timing of decision-making in C. elegans. 国際誌 査読有り

    Yuki Tanimoto, Akiko Yamazoe-Umemoto, Kosuke Fujita, Yuya Kawazoe, Yosuke Miyanishi, Shuhei J Yamazaki, Xianfeng Fei, Karl Emanuel Busch, Keiko Gengyo-Ando, Junichi Nakai, Yuichi Iino, Yuishi Iwasaki, Koichi Hashimoto, Koutarou D Kimura

    eLife 6 2017年5月23日

    出版者・発行元:ELIFE SCIENCES PUBLICATIONS LTD

    DOI: 10.7554/eLife.21629  

    ISSN:2050-084X

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    Brains regulate behavioral responses with distinct timings. Here we investigate the cellular and molecular mechanisms underlying the timing of decision-making during olfactory navigation in Caenorhabditis elegans. We find that, based on subtle changes in odor concentrations, the animals appear to choose the appropriate migratory direction from multiple trials as a form of behavioral decision-making. Through optophysiological, mathematical and genetic analyses of neural activity under virtual odor gradients, we further find that odor concentration information is temporally integrated for a decision by a gradual increase in intracellular calcium concentration ([Ca2+]i), which occurs via L-type voltage-gated calcium channels in a pair of olfactory neurons. In contrast, for a reflex-like behavioral response, [Ca2+]i rapidly increases via multiple types of calcium channels in a pair of nociceptive neurons. Thus, the timing of neuronal responses is determined by cell type-dependent involvement of calcium channels, which may serve as a cellular basis for decision-making.

  30. Ultra-deep brain imaging with a novel two-photon varifocal microendoscope 査読有り

    Masaaki Sato, Yuki Motegi, Keiko Gengyo-Ando, Masamichi Ohkura, Junichi Nakai

    JOURNAL OF PHARMACOLOGICAL SCIENCES 133 (3) S135-S135 2017年3月

    出版者・発行元:JAPANESE PHARMACOLOGICAL SOC

    ISSN:1347-8613

    eISSN:1347-8648

  31. Characterization of HAF-4- and HAF-9-localizing organelles as distinct organelles in Caenorhabditis elegans intestinal cells. 国際誌 査読有り

    Takahiro Tanji, Kenji Nishikori, Syoko Haga, Yuki Kanno, Yusuke Kobayashi, Mai Takaya, Keiko Gengyo-Ando, Shohei Mitani, Hirohisa Shiraishi, Ayako Ohashi-Kobayashi

    BMC cell biology 17 4-4 2016年1月27日

    出版者・発行元:BMC

    DOI: 10.1186/s12860-015-0076-2  

    ISSN:1471-2121

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    BACKGROUND: The intestinal cells of Caenorhabditis elegans are filled with heterogeneous granular organelles that are associated with specific organ functions. The best studied of these organelles are lipid droplets and acidified gut granules associated with GLO-1, a homolog of the small GTPase Rab38. In this study, we characterized a subset of the intestinal granules in which HAF-4 and HAF-9 localize on the membrane. HAF-4 and HAF-9 are ATP-binding cassette (ABC) transporter proteins that are homologous to the mammalian lysosomal peptide transporter TAPL (transporter associated with antigen processing-like, ABCB9). RESULTS: Using transgenic worms expressing fluorescent protein-tagged marker proteins, we demonstrated that the HAF-4- and HAF-9-localizing organelles are not lipid droplets and do not participate in yolk protein transport. They were also ruled out as GLO-1-positive acidified gut granules. Furthermore, we clarified that the late endosomal protein RAB-7 localizes to the HAF-4- and HAF-9-localizing organelles and is required for their biogenesis. CONCLUSIONS: Our results indicate that the HAF-4- and HAF-9-localizing organelles are distinct intestinal organelles associated with the endocytic pathway.

  32. REI-1 Is a Guanine Nucleotide Exchange Factor Regulating RAB-11 Localization and Function in C. elegans Embryos. 国際誌 査読有り

    Aisa Sakaguchi, Miyuki Sato, Katsuya Sato, Keiko Gengyo-Ando, Tomohiro Yorimitsu, Junichi Nakai, Taichi Hara, Ken Sato, Ken Sato

    Developmental cell 35 (2) 211-21 2015年10月26日

    出版者・発行元:CELL PRESS

    DOI: 10.1016/j.devcel.2015.09.013  

    ISSN:1534-5807

    eISSN:1878-1551

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    The small GTPase Rab11 dynamically changes its location to regulate various cellular processes such as endocytic recycling, secretion, and cytokinesis. However, our knowledge of its upstream regulators is still limited. Here, we identify the RAB-11-interacting protein-1 (REI-1) as a unique family of guanine nucleotide exchange factors (GEFs) for RAB-11 in Caenorhabditis elegans. Although REI-1 and its human homolog SH3-binding protein 5 do not contain any known Rab-GEF domains, they exhibited strong GEF activity toward Rab11 in vitro. In C. elegans, REI-1 is expressed in the germline and co-localizes with RAB-11 on the late-Golgi membranes. The loss of REI-1 specifically impaired the targeting of RAB-11 to the late-Golgi compartment and the recycling endosomes in embryos and further reduced the RAB-11 distribution to the cleavage furrow, which resulted in cytokinesis delay. These results suggest that REI-1 is a GEF specifically regulating the RAB-11 localization and functions in early embryos.

  33. Rational design of a high-affinity, fast, red calcium indicator R-CaMP2 (vol 12, pg 64, 2015) 査読有り

    Masatoshi Inoue, Atsuya Takeuchi, Shin-ichiro Horigane, Masamichi Ohkura, Keiko Gengyo-Ando, Hajime Fujii, Satoshi Kamijo, Sayaka Takemoto-Kimura, Masanobu Kano, Junichi Nakai, Kazuo Kitamura, Haruhiko Bito

    NATURE METHODS 12 (9) 893-893 2015年9月

    出版者・発行元:NATURE PUBLISHING GROUP

    DOI: 10.1038/nmeth0915-893b  

    ISSN:1548-7091

    eISSN:1548-7105

  34. Generation and Imaging of Transgenic Mice that Express G-CaMP7 under a Tetracycline Response Element. 国際誌 査読有り

    Masaaki Sato, Masako Kawano, Masamichi Ohkura, Keiko Gengyo-Ando, Junichi Nakai, Yasunori Hayashi

    PloS one 10 (5) e0125354 2015年

    出版者・発行元:PUBLIC LIBRARY SCIENCE

    DOI: 10.1371/journal.pone.0125354  

    ISSN:1932-6203

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    The spatiotemporally controlled expression of G-CaMP fluorescent calcium indicator proteins can facilitate reliable imaging of brain circuit activity. Here, we generated a transgenic mouse line that expresses G-CaMP7 under a tetracycline response element. When crossed with a forebrain-specific tetracycline-controlled transactivator driver line, the mice expressed G-CaMP7 in defined cell populations in a tetracycline-controlled manner, notably in pyramidal neurons in layer 2/3 of the cortex and in the CA1 area of the hippocampus; this expression allowed for imaging of the in vivo activity of these circuits. This mouse line thus provides a useful genetic tool for controlled G-CaMP expression in vivo.

  35. Amino- and carboxyl-terminal domains of Filamin-A interact with CRMP1 to mediate Sema3A signalling. 国際誌 査読有り

    Fumio Nakamura, Kosuke Kumeta, Tomonobu Hida, Toshinari Isono, Yuichi Nakayama, Emiko Kuramata-Matsuoka, Naoya Yamashita, Yutaka Uchida, Ken-ichi Ogura, Keiko Gengyo-Ando, Shohei Mitani, Toshio Ogino, Yoshio Goshima

    Nature communications 5 5325-5325 2014年10月31日

    出版者・発行元:NATURE PUBLISHING GROUP

    DOI: 10.1038/ncomms6325  

    ISSN:2041-1723

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    Reorganization of the actin cytoskeleton is an early cellular response to various extracellular signals. Sema3A, a repulsive axon guidance molecule, induces the reorganization of actin cytoskeleton in the growth cones. Collapsin response mediator protein 1 (CRMP1) mediates the intracellular Sema3A signalling through its Ser522 phosphorylation. Here we show that UNC-33, CRMP1 C. elegans homologue, interacts with FLN-1, an actin-binding Filamin-A orthologue. In nematodes, this interaction participates in the projection of DD/VD motor neurons. CRMP1 binds both the actin-binding domain and the last immunoglobulin-like repeat of Filamin-A. The alanine mutants of Filamin-A or CRMP1 in their interacting residues suppress the Sema3A repulsion in neurons. Conversely, a phosphor-mimicking mutant CRMP1(Ser522Asp) enhances the Sema3A response. Atomic-force microscopy analysis reveals that the V-shaped Filamin-A changes to a condensed form with CRMP1(Ser522Asp). CRMP1(Ser522Asp) weakens the F-actin gelation crosslinked by Filamin-A. Thus, phosphorylated CRMP1 may remove Filamin-A from the actin cytoskeleton to facilitate its remodelling.

  36. Arl8/ARL-8 functions in apoptotic cell removal by mediating phagolysosome formation in Caenorhabditis elegans. 国際誌 査読有り

    Ayaka Sasaki, Isei Nakae, Maya Nagasawa, Keisuke Hashimoto, Fumiko Abe, Kota Saito, Masamitsu Fukuyama, Keiko Gengyo-Ando, Shohei Mitani, Toshiaki Katada, Kenji Kontani

    Molecular biology of the cell 24 (10) 1584-92 2013年5月

    出版者・発行元:AMER SOC CELL BIOLOGY

    DOI: 10.1091/mbc.E12-08-0628  

    ISSN:1059-1524

    eISSN:1939-4586

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    Efficient clearance of apoptotic cells by phagocytes is important for development, tissue homeostasis, and the prevention of autoimmune responses. Phagosomes containing apoptotic cells undergo acidification and mature from Rab5-positive early to Rab7-positive late stages. Phagosomes finally fuse with lysosomes to form phagolysosomes, which degrade apoptotic cells; however, the molecular mechanism underlying phagosome-lysosome fusion is not fully understood. Here we show that the Caenorhabditis elegans Arf-like small GTPase Arl8 (ARL-8) is involved in phagolysosome formation and is required for the efficient removal of apoptotic cells. Loss of function of arl-8 results in the accumulation of apoptotic germ cells. Both the engulfment of the apoptotic cells by surrounding somatic sheath cells and the phagosomal maturation from RAB-5- to RAB-7-positive stages occur in arl-8 mutants. However, the phagosomes fail to fuse with lysosomes in the arl-8 mutants, leading to the accumulation of RAB-7-positive phagosomes and the delayed degradation of apoptotic cells. ARL-8 localizes primarily to lysosomes and physically interacts with the homotypic fusion and protein sorting complex component VPS-41. Collectively our findings reveal that ARL-8 facilitates apoptotic cell removal in vivo by mediating phagosome-lysosome fusion during phagocytosis.

  37. Depletion of mboa-7, an enzyme that incorporates polyunsaturated fatty acids into phosphatidylinositol (PI), impairs PI 3-phosphate signaling in Caenorhabditis elegans. 国際誌 査読有り

    Hyeon-Cheol Lee, Takuya Kubo, Nozomu Kono, Eriko Kage-Nakadai, Keiko Gengyo-Ando, Shohei Mitani, Takao Inoue, Hiroyuki Arai

    Genes to cells : devoted to molecular & cellular mechanisms 17 (9) 748-57 2012年9月

    出版者・発行元:WILEY

    DOI: 10.1111/j.1365-2443.2012.01624.x  

    ISSN:1356-9597

    eISSN:1365-2443

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    Phosphatidylinositol (PI) is a constituent of biomembranes and a precursor of all phosphoinositides (PIPs). A prominent characteristic of PI is that its sn-2 position is highly enriched in polyunsaturated fatty acids (PUFAs), such as arachidonic acid or eicosapentaenoic acid. However, the biological significance of PUFA-containing PI remains unknown. We previously identified Caenorhabditis elegans (C. elegans) mboa-7 as an acyltransferase that incorporates PUFAs into the sn-2 position of PI. In this study, we performed an RNAi enhancer screen against PI kinases and phosphatases using mboa-7 mutants that have a reduced PUFA content in PI. Among the genes tested, knockdown of vps-34, a catalytic subunit of class III PI 3-kinase that produces PI 3-phosphate (PI3P) from PI, caused severe growth defects in mboa-7 mutants. In both vps-34 RNAi-treated wild-type worms and mboa-7 mutants, the size of PI3P-positive early endosomes was significantly decreased. We also performed an RNAi enhancer screen against PI3P-related genes and found that, like knockdown of vps-34, knockdown of autophagy-related genes caused severe growth defects in mboa-7 mutants. Finally, we showed that autophagic clearance of protein aggregates is impaired in mboa-7 mutants. Taken together, these results suggest that the PUFA chain in PI has a role in some PI3P signaling.

  38. Neuronally expressed Ras-family GTPase Di-Ras modulates synaptic activity in Caenorhabditis elegans. 国際誌 査読有り

    Minoru Tada, Keiko Gengyo-Ando, Tetsuo Kobayashi, Masamitsu Fukuyama, Shohei Mitani, Kenji Kontani, Toshiaki Katada

    Genes to cells : devoted to molecular & cellular mechanisms 17 (9) 778-89 2012年9月

    出版者・発行元:WILEY

    DOI: 10.1111/j.1365-2443.2012.01627.x  

    ISSN:1356-9597

    eISSN:1365-2443

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    Ras-family GTPases regulate a wide variety of cellular functions including cell growth and differentiation. Di-Ras, which belongs to a distinct subfamily of Ras-family GTPases, is expressed predominantly in brain, but the role of Di-Ras in nervous systems remains totally unknown. Here, we report that the Caenorhabditis elegans Di-Ras homologue drn-1 is expressed specifically in neuronal cells and involved in synaptic function at neuromuscular junctions. Loss of function of drn-1 conferred resistance to the acetylcholinesterase inhibitor aldicarb and partially suppressed the aldicarb-hypersensitive phenotypes of heterotrimeric G-protein mutants, in which acetylcholine release is up-regulated. drn-1 mutants displayed no apparent defects in the axonal distribution of the membrane-bound second messenger diacylglycerol (DAG), which is a key stimulator of acetylcholine release. Finally, we have identified EPAC-1, a C. elegans Epac homologue, as a binding partner for DRN-1. Deletion mutants of epac-1 displayed an aldicarb-resistant phenotype as drn-1 mutants. Genetic analysis of drn-1 and epac-1 showed that they acted in the same pathway to control acetylcholine release. Furthermore, DRN-1 and EPAC-1 were co-immunoprecipitated. These findings suggest that DRN-1 may function cooperatively with EPAC-1 to modulate synaptic activity in C. elegans.

  39. Physiological function, expression pattern, and transcriptional regulation of a Caenorhabditis elegans insulin-like peptide, INS-18. 国際誌 査読有り

    Yohei Matsunaga, Keiko Gengyo-Ando, Shohei Mitani, Takashi Iwasaki, Tsuyoshi Kawano

    Biochemical and biophysical research communications 423 (3) 478-83 2012年7月6日

    出版者・発行元:ACADEMIC PRESS INC ELSEVIER SCIENCE

    DOI: 10.1016/j.bbrc.2012.05.145  

    ISSN:0006-291X

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    In Caenorhabditis elegans, insulin/insulin-like growth factor (IGF)-1 signaling (IIS) is an important pathway that controls larval diapause and adult lifespan. The IIS pathway is modulated by many insulin-like peptides (ILPs) through the DAF-2 receptor, the sole insulin/IGF-1 receptor-like protein in C. elegans. We previously identified the ILP, INS-18, and predicted its tertiary structure to be similar to the crystal structures of human insulin and IGF-1. In this study, the physiological function of INS-18 was first examined by gene disruption and overexpression, and we identified INS-18 as a DAF-2 antagonist required for larval diapause and longevity. Analysis of the INS-18 expression pattern using a reporter gene showed it to be expressed in nerve cells, including hermaphrodite-specific neurons (HSNs) at the adult stage. Other ILP expressions have not been previously observed in HSNs, and we believe that INS-18 expression in these cells may contribute to longevity by regulating reproduction. Loss of the DAF-16 transcription factor located downstream of the IIS pathway completely blocked ins-18 expression. We propose a positive feedback model for the regulation of ins-18 expression in which an antagonist binding to the DAF-2 receptor increases ins-18 gene expression, thus leading to increased INS-18 protein levels and increased DAF-2 receptor binding. Thus, this study provides a new insight into the hormonal regulation of insulin, an important and widespread process in the animal kingdom.

  40. Identification of a novel ADAMTS9/GON-1 function for protein transport from the ER to the Golgi. 国際誌 査読有り

    Sawako Yoshina, Kenjiro Sakaki, Aki Yonezumi-Hayashi, Keiko Gengyo-Ando, Hideshi Inoue, Yuichi Iino, Shohei Mitani

    Molecular biology of the cell 23 (9) 1728-41 2012年5月

    出版者・発行元:AMER SOC CELL BIOLOGY

    DOI: 10.1091/mbc.E11-10-0857  

    ISSN:1059-1524

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    A disintegrin-like and metalloprotease with thrombospondin type I motif (ADAMTS9) is a member of the secreted metalloprotease family that is believed to digest extracellular matrix (ECM) proteins outside of cells. Its Caenorhabditis elegans orthologue, GON-1, is involved in ECM degradation and is required for gonad morphogenesis. ADAMTS9 and GON-1 have similar domain structures, and both have a unique C-terminal domain called the "GON domain," whose function remains unknown. Here we show that down-regulation of human ADAMTS9 and C. elegans GON-1 results in the inhibition of protein transport from the endoplasmic reticulum (ER) to the Golgi. This phenotype was rescued by the expression of the GON domain localizing in the ER in human cells and C. elegans. We propose a novel function of ADAMTS9 and GON-1 in the ER that promotes protein transport from the ER to the Golgi. This function is GON-domain dependent but protease activity independent.

  41. GPI-anchor synthesis is indispensable for the germline development of the nematode Caenorhabditis elegans. 国際誌 査読有り

    Daisuke Murata, Kazuko H Nomura, Katsufumi Dejima, Souhei Mizuguchi, Nana Kawasaki, Yukari Matsuishi-Nakajima, Satsuki Ito, Keiko Gengyo-Ando, Eriko Kage-Nakadai, Shohei Mitani, Kazuya Nomura

    Molecular biology of the cell 23 (6) 982-95 2012年3月

    出版者・発行元:AMER SOC CELL BIOLOGY

    DOI: 10.1091/mbc.E10-10-0855  

    ISSN:1059-1524

    eISSN:1939-4586

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    Glycosylphosphatidylinositol (GPI)-anchor attachment is one of the most common posttranslational protein modifications. Using the nematode Caenorhabditis elegans, we determined that GPI-anchored proteins are present in germline cells and distal tip cells, which are essential for the maintenance of the germline stem cell niche. We identified 24 C. elegans genes involved in GPI-anchor synthesis. Inhibition of various steps of GPI-anchor synthesis by RNA interference or gene knockout resulted in abnormal development of oocytes and early embryos, and both lethal and sterile phenotypes were observed. The piga-1 gene (orthologue of human PIGA) codes for the catalytic subunit of the phosphatidylinositol N-acetylglucosaminyltransferase complex, which catalyzes the first step of GPI-anchor synthesis. We isolated piga-1-knockout worms and found that GPI-anchor synthesis is indispensable for the maintenance of mitotic germline cell number. The knockout worms displayed 100% lethality, with decreased mitotic germline cells and abnormal eggshell formation. Using cell-specific rescue of the null allele, we showed that expression of piga-1 in somatic gonads and/or in germline is sufficient for normal embryonic development and the maintenance of the germline mitotic cells. These results clearly demonstrate that GPI-anchor synthesis is indispensable for germline formation and for normal development of oocytes and eggs.

  42. Single/low-copy integration of transgenes in Caenorhabditis elegans using an ultraviolet trimethylpsoralen method. 国際誌 査読有り

    Eriko Kage-Nakadai, Hiroyuki Kobuna, Osamu Funatsu, Muneyoshi Otori, Keiko Gengyo-Ando, Sawako Yoshina, Sayaka Hori, Shohei Mitani

    BMC biotechnology 12 1-1 2012年1月5日

    出版者・発行元:BIOMED CENTRAL LTD

    DOI: 10.1186/1472-6750-12-1  

    ISSN:1472-6750

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    BACKGROUND: Transgenic strains of Caenorhabditis elegans are typically generated by injecting DNA into the germline to form multi-copy extrachromosomal arrays. These transgenes are semi-stable and their expression is silenced in the germline. Mos1 transposon or microparticle bombardment methods have been developed to create single- or low-copy chromosomal integrated lines. Here we report an alternative method using ultraviolet trimethylpsoralen (UV/TMP) to generate single/low-copy gene integrations. RESULTS: We successfully integrated low-copy transgenes from extrachromosomal arrays using positive selection based on temperature sensitivity with a vps-45 rescue fragment and negative selection based on benzimidazole sensitivity with a ben-1 rescue fragment. We confirmed that the integrants express transgenes in the germline. Quantitative PCR revealed that strains generated by this method contain single- or low-copy transgenes. Moreover, positive selection marker genes flanked by LoxP sites were excised by Cre recombinase mRNA microinjection, demonstrating Cre-mediated chromosomal excision for the first time in C. elegans. CONCLUSION: Our UV/TMP integration method, based on familiar extrachromosomal transgenics, provides a useful approach for generating single/low-copy gene integrations.

  43. A Caenorhabditis elegans insulin-like peptide, INS-17: its physiological function and expression pattern. 国際誌 査読有り

    Yohei Matsunaga, Kensuke Nakajima, Keiko Gengyo-Ando, Shohei Mitani, Takashi Iwasaki, Tsuyoshi Kawano

    Bioscience, biotechnology, and biochemistry 76 (11) 2168-72 2012年

    出版者・発行元:TAYLOR & FRANCIS LTD

    DOI: 10.1271/bbb.120540  

    ISSN:0916-8451

    eISSN:1347-6947

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    The insulin/insulin-like growth factor-1 signaling pathway of Caenorhabditis elegans regulates larval diapause and adult lifespan through the sole insulin receptor-like protein, DAF-2. In the present study, the physiological function and expression pattern of INS-17, one of the C. elegans insulin-like peptides, were examined by disruption and overexpression of the gene, and by the use of a reporter gene. INS-17 might function as a DAF-2 antagonist in the regulation of larval diapause, but not of the adult lifespan. The reporter protein was intensively expressed during larval diapause. It showed a drastic decrease in amount after larval diapause, which matches well the physiological function of INS-17.

  44. Ceramide glucosyltransferase of the nematode Caenorhabditis elegans is involved in oocyte formation and in early embryonic cell division. 国際誌 査読有り

    Kazuko H Nomura, Daisuke Murata, Yasuhiro Hayashi, Katsufumi Dejima, Souhei Mizuguchi, Eriko Kage-Nakadai, Keiko Gengyo-Ando, Shohei Mitani, Yoshio Hirabayashi, Makoto Ito, Kazuya Nomura

    Glycobiology 21 (6) 834-48 2011年6月

    出版者・発行元:OXFORD UNIV PRESS INC

    DOI: 10.1093/glycob/cwr019  

    ISSN:0959-6658

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    Ceramide glucosyltransferase (Ugcg) [uridine diphosphate (UDP)-glucose:N-acylsphingosine D-glucosyltransferase or UDP-glucose ceramide glucosyltransferase (GlcT): EC 2.4.1.80] catalyzes formation of glucosylceramide (GlcCer) from ceramide and UDP-glucose. There is only one Ugcg gene in the mouse genome, which is essential in embryogenesis and brain development. The nematode Caenorhabditis elegans has three Ugcg genes (cgt-1, cgt-2 and cgt-3), and double RNAi of the cgt-1 and cgt-3 genes results in lethality at the L1 larval stage. In this study, we isolated knockout worms for the three genes and characterized the gene functions. Each gene product showed active enzymatic activity when expressed in GM95 cells deficient in glycosphingolipids (GSLs). When each gene function was disrupted, the brood size of the animal markedly decreased, and abnormal oocytes and multinucleated embryos were formed. The CGT-3 protein had the highest Ugcg activity, and knockout of its gene resulted in the severest phenotype. When cgt-3 RNAi was performed on rrf-1 worms lacking somatic RNAi machinery but with intact germline RNAi machinery, a number of abnormal oocytes and multinucleated eggs were observed, although the somatic phenotype, i.e., L1 lethal effects of cgt-1/cgt-3 RNAi, was completely suppressed. Cell surface expression of GSLs and sphingomyelin, which are important components of membrane domains, was affected in the RNAi-treated embryos. In the embryos, an abnormality in cytokinesis was also observed. From these results, we concluded that the Ugcg gene is indispensable in the germline and that an ample supply of GlcCer is needed for oocytes and fertilized eggs to maintain normal membranes and to proceed through the normal cell cycle.

  45. Two Golgi-resident 3'-Phosphoadenosine 5'-phosphosulfate transporters play distinct roles in heparan sulfate modifications and embryonic and larval development in Caenorhabditis elegans. 国際誌 査読有り

    Katsufumi Dejima, Daisuke Murata, Souhei Mizuguchi, Kazuko H Nomura, Tomomi Izumikawa, Hiroshi Kitagawa, Keiko Gengyo-Ando, Sawako Yoshina, Tomomi Ichimiya, Shoko Nishihara, Shohei Mitani, Kazuya Nomura

    The Journal of biological chemistry 285 (32) 24717-28 2010年8月6日

    出版者・発行元:AMER SOC BIOCHEMISTRY MOLECULAR BIOLOGY INC

    DOI: 10.1074/jbc.M109.088229  

    ISSN:0021-9258

    eISSN:1083-351X

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    Synthesis of extracellular sulfated molecules requires active 3'-phosphoadenosine 5'-phosphosulfate (PAPS). For sulfation to occur, PAPS must pass through the Golgi membrane, which is facilitated by Golgi-resident PAPS transporters. Caenorhabditis elegans PAPS transporters are encoded by two genes, pst-1 and pst-2. Using the yeast heterologous expression system, we characterized PST-1 and PST-2 as PAPS transporters. We created deletion mutants to study the importance of PAPS transporter activity. The pst-1 deletion mutant exhibited defects in cuticle formation, post-embryonic seam cell development, vulval morphogenesis, cell migration, and embryogenesis. The pst-2 mutant exhibited a wild-type phenotype. The defects observed in the pst-1 mutant could be rescued by transgenic expression of pst-1 and hPAPST1 but not pst-2 or hPAPST2. Moreover, the phenotype of a pst-1;pst-2 double mutant were similar to those of the pst-1 single mutant, except that larval cuticle formation was more severely defected. Disaccharide analysis revealed that heparan sulfate from these mutants was undersulfated. Gene expression reporter analysis revealed that these PAPS transporters exhibited different tissue distributions and subcellular localizations. These data suggest that pst-1 and pst-2 play different physiological roles in heparan sulfate modification and development.

  46. Multivesicular body formation requires OSBP-related proteins and cholesterol. 国際誌 査読有り

    Hiroyuki Kobuna, Takao Inoue, Machiko Shibata, Keiko Gengyo-Ando, Akitsugu Yamamoto, Shohei Mitani, Hiroyuki Arai

    PLoS genetics 6 (8) 2010年8月5日

    出版者・発行元:PUBLIC LIBRARY SCIENCE

    DOI: 10.1371/journal.pgen.1001055  

    ISSN:1553-7404

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    In eukaryotes, different subcellular organelles have distinct cholesterol concentrations, which is thought to be critical for biological functions. Oxysterol-binding protein-related proteins (ORPs) have been assumed to mediate nonvesicular cholesterol trafficking in cells; however, their in vivo functions and therefore the biological significance of cholesterol in each organelle are not fully understood. Here, by generating deletion mutants of ORPs in Caenorhabditis elegans, we show that ORPs are required for the formation and function of multivesicular bodies (MVBs). In an RNAi enhancer screen using obr quadruple mutants (obr-1; -2; -3; -4), we found that MVB-related genes show strong genetic interactions with the obr genes. In obr quadruple mutants, late endosomes/lysosomes are enlarged and membrane protein degradation is retarded, although endocytosed soluble proteins are normally delivered to lysosomes and degraded. We also found that the cholesterol content of late endosomes/lysosomes is reduced in the mutants. In wild-type worms, cholesterol restriction induces the formation of enlarged late endosomes/lysosomes, as observed in obr quadruple mutants, and increases embryonic lethality upon knockdown of MVB-related genes. Finally, we show that knockdown of ORP1L, a mammalian ORP family member, induces the formation of enlarged MVBs in HeLa cells. Our in vivo findings suggest that the proper cholesterol level of late endosomes/lysosomes generated by ORPs is required for normal MVB formation and MVB-mediated membrane protein degradation.

  47. The arf-like GTPase Arl8 mediates delivery of endocytosed macromolecules to lysosomes in Caenorhabditis elegans. 国際誌 査読有り

    Isei Nakae, Tomoko Fujino, Tetsuo Kobayashi, Ayaka Sasaki, Yorifumi Kikko, Masamitsu Fukuyama, Keiko Gengyo-Ando, Shohei Mitani, Kenji Kontani, Toshiaki Katada

    Molecular biology of the cell 21 (14) 2434-42 2010年7月15日

    出版者・発行元:AMER SOC CELL BIOLOGY

    DOI: 10.1091/mbc.E09-12-1010  

    ISSN:1059-1524

    eISSN:1939-4586

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    Late endocytic organelles including lysosomes are highly dynamic acidic organelles. Late endosomes and lysosomes directly fuse for content mixing to form hybrid organelles, from which lysosomes are reformed. It is not fully understood how these processes are regulated and maintained. Here we show that the Caenorhabditis elegans ARL-8 GTPase is localized primarily to lysosomes and involved in late endosome-lysosome fusion in the macrophage-like coelomocytes. Loss of arl-8 results in an increase in the number of late endosomal/lysosomal compartments, which are smaller than wild type. In arl-8 mutants, late endosomal compartments containing endocytosed macromolecules fail to fuse with lysosomal compartments enriched in the aspartic protease ASP-1. Furthermore, loss of arl-8 strongly suppresses formation of enlarged late endosome-lysosome hybrid organelles caused by mutations of cup-5, which is the orthologue of human mucolipin-1. These findings suggest that ARL-8 mediates delivery of endocytosed macromolecules to lysosomes by facilitating late endosome-lysosome fusion.

  48. An Arf-like small G protein, ARL-8, promotes the axonal transport of presynaptic cargoes by suppressing vesicle aggregation. 国際誌 査読有り

    Matthew P Klassen, Ye E Wu, Celine I Maeder, Isei Nakae, Juan G Cueva, Emily K Lehrman, Minoru Tada, Keiko Gengyo-Ando, George J Wang, Miriam Goodman, Shohei Mitani, Kenji Kontani, Toshiaki Katada, Kang Shen

    Neuron 66 (5) 710-23 2010年6月10日

    出版者・発行元:CELL PRESS

    DOI: 10.1016/j.neuron.2010.04.033  

    ISSN:0896-6273

    eISSN:1097-4199

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    Presynaptic assembly requires the packaging of requisite proteins into vesicular cargoes in the cell soma, their long-distance microtubule-dependent transport down the axon, and, finally, their reconstitution into functional complexes at prespecified sites. Despite the identification of several molecules that contribute to these events, the regulatory mechanisms defining such discrete states remain elusive. We report the characterization of an Arf-like small G protein, ARL-8, required during this process. arl-8 mutants prematurely accumulate presynaptic cargoes within the proximal axon of several neuronal classes, with a corresponding failure to assemble presynapses distally. This proximal accumulation requires the activity of several molecules known to catalyze presynaptic assembly. Dynamic imaging studies reveal that arl-8 mutant vesicles exhibit an increased tendency to form immotile aggregates during transport. Together, these results suggest that arl-8 promotes a trafficking identity for presynaptic cargoes, facilitating their efficient transport by repressing premature self-association.

  49. Protein phosphatase 2A cooperates with the autophagy-related kinase UNC-51 to regulate axon guidance in Caenorhabditis elegans. 国際誌 査読有り

    Ken-ichi Ogura, Takako Okada, Shohei Mitani, Keiko Gengyo-Ando, David L Baillie, Yuji Kohara, Yoshio Goshima

    Development (Cambridge, England) 137 (10) 1657-67 2010年5月

    出版者・発行元:COMPANY BIOLOGISTS LTD

    DOI: 10.1242/dev.050708  

    ISSN:0950-1991

    eISSN:1477-9129

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    UNC-51 is a serine/threonine protein kinase conserved from yeast to humans. The yeast homolog Atg1 regulates autophagy (catabolic membrane trafficking) required for surviving starvation. In C. elegans, UNC-51 regulates the axon guidance of many neurons by a different mechanism than it and its homologs use for autophagy. UNC-51 regulates the subcellular localization (trafficking) of UNC-5, a receptor for the axon guidance molecule UNC-6/Netrin; however, the molecular details of the role for UNC-51 are largely unknown. Here, we report that UNC-51 physically interacts with LET-92, the catalytic subunit of serine/threonine protein phosphatase 2A (PP2A-C), which plays important roles in many cellular functions. A low allelic dose of LET-92 partially suppressed axon guidance defects of weak, but not severe, unc-51 mutants, and a low allelic dose of PP2A regulatory subunits A (PAA-1/PP2A-A) and B (SUR-6/PP2A-B) partially enhanced the weak unc-51 mutants. We also found that LET-92 can work cell-non-autonomously on axon guidance in neurons, and that LET-92 colocalized with UNC-51 in neurons. In addition, PP2A dephosphorylated phosphoproteins that had been phosphorylated by UNC-51. These results suggest that, by forming a complex, PP2A cooperates with UNC-51 to regulate axon guidance by regulating phosphorylation. This is the first report of a serine/threonine protein phosphatase functioning in axon guidance in vivo.

  50. Two very long chain fatty acid acyl-CoA synthetase genes, acs-20 and acs-22, have roles in the cuticle surface barrier in Caenorhabditis elegans. 国際誌 査読有り

    Eriko Kage-Nakadai, Hiroyuki Kobuna, Masako Kimura, Keiko Gengyo-Ando, Takao Inoue, Hiroyuki Arai, Shohei Mitani

    PloS one 5 (1) e8857 2010年1月25日

    出版者・発行元:PUBLIC LIBRARY SCIENCE

    DOI: 10.1371/journal.pone.0008857  

    ISSN:1932-6203

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    In multicellular organisms, the surface barrier is essential for maintaining the internal environment. In mammals, the barrier is the stratum corneum. Fatty acid transport protein 4 (FATP4) is a key factor involved in forming the stratum corneum barrier. Mice lacking Fatp4 display early neonatal lethality with features such as tight, thick, and shiny skin, and a defective skin barrier. These symptoms are strikingly similar to those of a human skin disease called restrictive dermopathy. FATP4 is a member of the FATP family that possesses acyl-CoA synthetase activity for very long chain fatty acids. How Fatp4 contributes to skin barrier function, however, remains to be elucidated. In the present study, we characterized two Caenorhabditis elegans genes, acs-20 and acs-22, that are homologous to mammalian FATPs. Animals with mutant acs-20 exhibited defects in the cuticle barrier, which normally prevents the penetration of small molecules. acs-20 mutant animals also exhibited abnormalities in the cuticle structure, but not in epidermal cell fate or cell integrity. The acs-22 mutants rarely showed a barrier defect, whereas acs-20;acs-22 double mutants had severely disrupted barrier function. Moreover, the barrier defects of acs-20 and acs-20;acs-22 mutants were rescued by acs-20, acs-22, or human Fatp4 transgenes. We further demonstrated that the incorporation of exogenous very long chain fatty acids into sphingomyelin was reduced in acs-20 and acs-22 mutants. These findings indicate that C. elegans Fatp4 homologue(s) have a crucial role in the surface barrier function and this model might be useful for studying the fundamental molecular mechanisms underlying human skin barrier and relevant diseases.

  51. FLR-2, the glycoprotein hormone alpha subunit, is involved in the neural control of intestinal functions in Caenorhabditis elegans. 国際誌 査読有り

    Akane Oishi, Keiko Gengyo-Ando, Shohei Mitani, Akiko Mohri-Shiomi, Koutarou D Kimura, Takeshi Ishihara, Isao Katsura

    Genes to cells : devoted to molecular & cellular mechanisms 14 (10) 1141-54 2009年10月

    DOI: 10.1111/j.1365-2443.2009.01341.x  

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    The intestine plays an essential role in organism-wide regulatory networks in both vertebrates and invertebrates. In Caenorhabditis elegans, class 1 flr genes (flr-1, flr-3 and flr-4) act in the intestine and control growth rates and defecation cycle periods, while class 2 flr genes (flr-2, flr-5, flr-6 and flr-7) are characterized by mutations that suppress the slow growth of class 1 flr mutants. This study revealed that flr-2 gene controls antibacterial defense and intestinal color, confirming that flr-2 regulates intestinal functions. flr-2 encoded the only glycoprotein hormone alpha subunit in C. elegans and was expressed in certain neurons. Furthermore, FLR-2 bound to another secretory protein GHI-1, which belongs to a family of lipid- and lipopolysaccharide-binding proteins. A ghi-1 deletion mutation partially suppressed the short defecation cycle periods of class 1 flr mutants, and this effect was enhanced by flr-2 mutations. Thus, FLR-2 acts as a signaling molecule for the neural control of intestinal functions, which is achieved in a functional network involving class 1 and class 2 flr genes as well as ghi-1. These results are informative to studies of glycoprotein hormone signaling in higher animals.

  52. A Caenorhabditis elegans glycolipid-binding galectin functions in host defense against bacterial infection. 国際誌 査読有り

    Hiroko Ideo, Keiko Fukushima, Keiko Gengyo-Ando, Shohei Mitani, Katsufumi Dejima, Kazuya Nomura, Katsuko Yamashita

    The Journal of biological chemistry 284 (39) 26493-501 2009年9月25日

    DOI: 10.1074/jbc.M109.038257  

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    Galectins are a family of beta-galactoside-binding proteins that are widely found among animal species and that regulate diverse biological phenomena. To study the biological function of glycolipid-binding galectins, we purified recombinant Caenorhabditis elegans galectins (LEC-1-11) and studied their binding to C. elegans glycolipids. We found that LEC-8 binds to glycolipids in C. elegans through carbohydrate recognition. It has been reported that Cry5B-producing Bacillus thuringiensis strains can infect C. elegans and that the C. elegans Cry5B receptor molecules are glycolipids. We found that Cry5B and LEC-8 bound to C. elegans glycolipid-coated plates in a dose-dependent manner and that Cry5B binding to glycolipids was inhibited by the addition of LEC-8. LEC-8 is usually expressed strongly in the pharyngeal-intestinal valve and intestinal-rectal valve and is expressed weakly in intestine. However, when C. elegans were fed Escherichia coli expressing Cry5B, intestinal LEC-8::EGFP protein levels increased markedly. In contrast, LEC-8::EGFP expression triggered by Cry5B was reduced in toxin-resistant C. elegans mutants, which had mutations in genes involved in biosynthesis of glycolipids. Moreover, the LEC-8-deficient mutant was more susceptible to Cry5B than wild-type worms. These results suggest that the glycolipid-binding lectin LEC-8 contributes to host defense against bacterial infection by competitive binding to target glycolipid molecules.

  53. Functional analysis of GS28, an intra-Golgi SNARE, in Caenorhabditis elegans. 国際誌 査読有り

    Masashi Maekawa, Takao Inoue, Hiroyuki Kobuna, Taki Nishimura, Keiko Gengyo-Ando, Shohei Mitani, Hiroyuki Arai

    Genes to cells : devoted to molecular & cellular mechanisms 14 (8) 1003-13 2009年8月

    DOI: 10.1111/j.1365-2443.2009.01325.x  

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    Intra-Golgi retrograde transport is assumed to maintain Golgi function by recycling Golgi-resident proteins to younger cisternae in the progression of entire Golgi stack from cis to trans. GS28 (Golgi SNARE of 28 kDa, also known as GOS28) is a Golgi-localized SNARE protein and has been implicated in intra-Golgi retrograde transport. However, the in vivo functions of GS28, and consequently, the roles of the intra-Golgi retrograde transport in animal development are largely unknown. In this study, we generated deletion mutants of Caenorhabditis elegans GS28 and performed a synthetic lethal RNAi screen using GS28 mutants. We found that another Golgi-localized SNARE, Ykt6, functions cooperatively with GS28 in embryonic development. During post-embryonic development, GS28 mutants exhibited reduced seam cell numbers and a missing ray phenotype under Ykt6 knockdown conditions, suggesting that cell proliferation and/or differentiation of stem cell-like seam cells are impaired in GS28- and Ykt6-depleted worms. We also demonstrated that GS28 and Ykt6 act redundantly for the proper expression of Golgi-resident proteins in adult intestinal cells. This study reveals the in vivo importance of the Golgi-localized SNAREs GS28 and Ykt6.

  54. The ortholog of human solute carrier family 35 member B1 (UDP-galactose transporter-related protein 1) is involved in maintenance of ER homeostasis and essential for larval development in Caenorhabditis elegans. 国際誌 査読有り

    Katsufumi Dejima, Daisuke Murata, Souhei Mizuguchi, Kazuko H Nomura, Keiko Gengyo-Ando, Shohei Mitani, Shin Kamiyama, Shoko Nishihara, Kazuya Nomura

    FASEB journal : official publication of the Federation of American Societies for Experimental Biology 23 (7) 2215-25 2009年7月

    DOI: 10.1096/fj.08-123737  

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    Although the solute carrier 35B1 (SLC35B1) is evolutionarily conserved, its functions in metazoans remain unknown. To elucidate its function, we examined developmental roles of an SLC35B1 family gene (HUT-1: homolog of UDP-Gal transporter) in Caenorhabditis elegans. We isolated a deletion mutant of the gene and characterized phenotypes of the mutant and hut-1 RNAi-treated worms. GFP-HUT-1 reporter analysis was performed to examine gene expression patterns. We also tested whether several nucleotide sugar transporters can compensate for hut-1 deficiency. The hut-1 deletion mutant and RNAi worms showed larval growth defect and lethality with disrupted intestinal morphology. Inactivation of hut-1 induced chronic endoplasmic reticulum (ER) stress, and hut-1 showed genetic interactions with the atf-6, pek-1, and ire-1 genes involved in unfolded protein response signaling. ER ultrastructure and ER marker distribution in hut-1-deficient animals showed that HUT-1 is required for maintenance of ER structure. Reporter analysis revealed that HUT-1 is an ER protein ubiquitously expressed in tissues, including the intestine. Lethality and the ER stress phenotype of the mutant were rescued with the human hut-1 ortholog UGTrel1. These results indicate important roles for hut-1 in development and maintenance of ER homeostasis in C. elegans.

  55. Normal formation of a subset of intestinal granules in Caenorhabditis elegans requires ATP-binding cassette transporters HAF-4 and HAF-9, which are highly homologous to human lysosomal peptide transporter TAP-like. 国際誌 査読有り

    Hiromi Kawai, Takahiro Tanji, Hirohisa Shiraishi, Mitsuo Yamada, Ryoko Iijima, Takao Inoue, Yasuko Kezuka, Kazuaki Ohashi, Yasuo Yoshida, Koujiro Tohyama, Keiko Gengyo-Ando, Shohei Mitani, Hiroyuki Arai, Ayako Ohashi-Kobayashi, Masatomo Maeda

    Molecular biology of the cell 20 (12) 2979-90 2009年6月

    DOI: 10.1091/mbc.E08-09-0912  

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    TAP-like (TAPL; ABCB9) is a half-type ATP-binding cassette (ABC) transporter that localizes in lysosome and putatively conveys peptides from cytosol to lysosome. However, the physiological role of this transporter remains to be elucidated. Comparison of genome databases reveals that TAPL is conserved in various species from a simple model organism, Caenorhabditis elegans, to mammals. C. elegans possesses homologous TAPL genes: haf-4 and haf-9. In this study, we examined the tissue-specific expression of these two genes and analyzed the phenotypes of the loss-of-function mutants for haf-4 and haf-9 to elucidate the in vivo function of these genes. Both HAF-4 and HAF-9 tagged with green fluorescent protein (GFP) were mainly localized on the membrane of nonacidic but lysosome-associated membrane protein homologue (LMP-1)-positive intestinal granules from larval to adult stage. The mutants for haf-4 and haf-9 exhibited granular defects in late larval and young adult intestinal cells, associated with decreased brood size, prolonged defecation cycle, and slow growth. The intestinal granular phenotype was rescued by the overexpression of the GFP-tagged wild-type protein, but not by the ATP-unbound form of HAF-4. These results demonstrate that two ABC transporters, HAF-4 and HAF-9, are related to intestinal granular formation and some other physiological aspects.

  56. Member of the membrane-bound O-acyltransferase (MBOAT) family encodes a lysophospholipid acyltransferase with broad substrate specificity. 国際誌 査読有り

    Shinji Matsuda, Takao Inoue, Hyeon-Cheol Lee, Nozomu Kono, Fumiharu Tanaka, Keiko Gengyo-Ando, Shohei Mitani, Hiroyuki Arai

    Genes to cells : devoted to molecular & cellular mechanisms 13 (8) 879-88 2008年8月

    DOI: 10.1111/j.1365-2443.2008.01212.x  

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    Glycerophospholipids in biological membranes are metabolically active and participate in a series of deacylation-reacylation reactions, which may lead to accumulation of polyunsaturated fatty acids (PUFAs) at the sn-2 position of the glycerol backbone. The reacylation reaction is believed to be catalyzed by acyl-coenzyme A (acyl-CoA):lysophospholipid acyltransferase. Very recently, we have shown that Caenorhabditis elegans mboa-7, which belongs to the membrane-bound O-acyltransferase (MBOAT) family, encodes lysophosphatidylinositol (LPI)-specific acyltransferase (LPIAT). In this study, we found that knockdown of another member of the MBOAT family in C. elegans, named mboa-6, reduced incorporation of exogenous PUFAs into phosphatidylcholine (PC), phosphatidylserine (PS) and phosphatidylethanolamine (PE) in C. elegans. Knockdown of a human mboa-6 homologue, referred to as MBOAT5, also impaired the incorporation of PUFAs into PC, PS and PE in HeLa cells. In in vitro assays, lysoPC (LPC), lysoPS (LPS) and lysoPE (LPE) acyltransferase activities using [(14)C]arachidonoyl-CoA were significantly reduced in the microsomes of MBOAT5 knockdown cells. Conversely, over-expression of MBOAT5 in human embryonic kidney (HEK) 293 cells resulted in great increases in LPC, LPS and LPE acyltransferase activities but not in LPIAT or lysophosphatidic acid (LPA) acyltransferase (LPAAT) activities. These results indicate that human MBOAT5 is a lysophospholipid acyltransferase acting preferentially on LPC, LPS and LPE.

  57. Caenorhabditis elegans mboa-7, a member of the MBOAT family, is required for selective incorporation of polyunsaturated fatty acids into phosphatidylinositol. 国際誌 査読有り

    Hyeon-Cheol Lee, Takao Inoue, Rieko Imae, Nozomu Kono, Shinichiro Shirae, Shinji Matsuda, Keiko Gengyo-Ando, Shohei Mitani, Hiroyuki Arai

    Molecular biology of the cell 19 (3) 1174-84 2008年3月

    eISSN:1939-4586

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    Phosphatidylinositol (PI) is a component of membrane phospholipids, and it functions both as a signaling molecule and as a compartment-specific localization signal in the form of polyphosphoinositides. Arachidonic acid (AA) is the predominant fatty acid in the sn-2 position of PI in mammals. LysoPI acyltransferase (LPIAT) is thought to catalyze formation of AA-containing PI; however, the gene that encodes this enzyme has not yet been identified. In this study, we established a screening system to identify genes required for use of exogenous polyunsaturated fatty acids (PUFAs) in Caenorhabditis elegans. In C. elegans, eicosapentaenoic acid (EPA) instead of AA is the predominant fatty acid in PI. We showed that an uncharacterized gene, which we named mboa-7, is required for incorporation of PUFAs into PI. Incorporation of exogenous PUFA into PI of the living worms and LPIAT activity in the microsomes were greatly reduced in mboa-7 mutants. Furthermore, the membrane fractions of transgenic worms expressing recombinant MBOA-7 and its human homologue exhibited remarkably increased LPIAT activity. mboa-7 encodes a member of the membrane-bound O-acyltransferase family, suggesting that mboa-7 is LPIAT. Finally, mboa-7 mutants had significantly lower EPA levels in PI, and they exhibited larval arrest and egg-laying defects.

  58. Control of sex-specific apoptosis in C. elegans by the BarH homeodomain protein CEH-30 and the transcriptional repressor UNC-37/Groucho. 国際誌 査読有り

    Erin Peden, Elizabeth Kimberly, Keiko Gengyo-Ando, Shohei Mitani, Ding Xue

    Genes & development 21 (23) 3195-207 2007年12月1日

    ISSN:0890-9369

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    Apoptosis is essential for proper development and tissue homeostasis in metazoans. It plays a critical role in generating sexual dimorphism by eliminating structures that are not needed in a specific sex. The molecular mechanisms that regulate sexually dimorphic apoptosis are poorly understood. Here we report the identification of the ceh-30 gene as a key regulator of sex-specific apoptosis in Caenorhabditis elegans. Loss-of-function mutations in ceh-30 cause the ectopic death of male-specific CEM neurons. ceh-30 encodes a BarH homeodomain protein that acts downstream from the terminal sex determination gene tra-1, but upstream of, or in parallel to, the cell-death-initiating gene egl-1 to protect CEM neurons from undergoing apoptosis in males. The second intron of the ceh-30 gene contains two adjacent cis-elements that are binding sites for TRA-1A and a POU-type homeodomain protein UNC-86 and acts as a sensor to regulate proper specification of the CEM cell fate. Surprisingly, the N terminus of CEH-30 but not its homeodomain is critical for CEH-30's cell death inhibitory activity in CEMs and contains a conserved eh1/FIL domain that is important for the recruitment of the general transcriptional repressor UNC-37/Groucho. Our study suggests that ceh-30 defines a critical checkpoint that integrates the sex determination signal TRA-1 and the cell fate determination and survival signal UNC-86 to control the sex-specific activation of the cell death program in CEMs through the general transcription repressor UNC-37.

  59. The PLEXIN PLX-2 and the ephrin EFN-4 have distinct roles in MAB-20/Semaphorin 2A signaling in Caenorhabditis elegans morphogenesis. 国際誌 査読有り

    Fumi Nakao, Martin L Hudson, Motoshi Suzuki, Zachary Peckler, Rie Kurokawa, Zhicen Liu, Keiko Gengyo-Ando, Akira Nukazuka, Takashi Fujii, Fumikazu Suto, Yukimasa Shibata, Go Shioi, Hajime Fujisawa, Shohei Mitani, Andrew D Chisholm, Shin Takagi

    Genetics 176 (3) 1591-607 2007年7月

    ISSN:0016-6731

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    Semaphorins are extracellular proteins that regulate axon guidance and morphogenesis by interacting with a variety of cell surface receptors. Most semaphorins interact with plexin-containing receptor complexes, although some interact with non-plexin receptors. Class 2 semaphorins are secreted molecules that control axon guidance and epidermal morphogenesis in Drosophila and Caenorhabditis elegans. We show that the C. elegans class 2 semaphorin MAB-20 binds the plexin PLX-2. plx-2 mutations enhance the phenotypes of hypomorphic mab-20 alleles but not those of mab-20 null alleles, indicating that plx-2 and mab-20 act in a common pathway. Both mab-20 and plx-2 mutations affect epidermal morphogenesis during embryonic and in postembryonic development. In both contexts, plx-2 null mutant phenotypes are much less severe than mab-20 null phenotypes, indicating that PLX-2 is not essential for MAB-20 signaling. Mutations in the ephrin efn-4 do not synergize with mab-20, indicating that EFN-4 may act in MAB-20 signaling. EFN-4 and PLX-2 are coexpressed in the late embryonic epidermis where they play redundant roles in MAB-20-dependent cell sorting.

  60. IFT-81 and IFT-74 are required for intraflagellar transport in C. elegans. 国際誌 査読有り

    Tetsuo Kobayashi, Keiko Gengyo-Ando, Takeshi Ishihara, Isao Katsura, Shohei Mitani

    Genes to cells : devoted to molecular & cellular mechanisms 12 (5) 593-602 2007年5月

    ISSN:1356-9597

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    Intraflagellar transport (IFT) is essential machinery for biogenesis and maintenance of cilia in many eukaryotic and prokaryotic cells. A large number of polypeptides are known to be involved in IFT, but the physiological role of each component is not fully elucidated. Here, we identified a C. elegans orthologue of a Chlamydomonas reinhardtii IFT component, IFT-81, and found that its loss-of-function mutants show an unusual behavioral property and small body size. IFT-81 is expressed in sensory neurons, and localized at the base of cilia. The similar phenotypes with ift-81 mutants were also observed in several IFT mutants, suggesting these defects are caused by inability of IFT. We also demonstrated that IFT-81 interacts and co-localizes with IFT-74, which is another putative component of IFT. The ift-74 loss-of-function mutants showed phenocopies with ift-81 mutants, suggesting IFT-81 and IFT-74 play comparable functions. Moreover, ift-81 and ift-74 mutants similarly exhibited weak anomalies in cilia formation and obvious disruptions of transport in mature cilia. Thus, we conclude that IFT-81 and IFT-74 coordinately act in IFT in C. elegans sensory cilia.

  61. Expression of rib-1, a Caenorhabditis elegans homolog of the human tumor suppressor EXT genes, is indispensable for heparan sulfate synthesis and embryonic morphogenesis. 国際誌 査読有り

    Hiroshi Kitagawa, Tomomi Izumikawa, Souhei Mizuguchi, Katsufumi Dejima, Kazuko H Nomura, Noriyuki Egusa, Fumiyasu Taniguchi, Jun-ichi Tamura, Keiko Gengyo-Ando, Shohei Mitani, Kazuya Nomura, Kazuyuki Sugahara

    The Journal of biological chemistry 282 (11) 8533-44 2007年3月16日

    ISSN:0021-9258

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    The proteins encoded by all of the five cloned human EXT family genes (EXT1, EXT2, EXTL1, EXTL2, and EXTL3), members of the hereditary multiple exostoses gene family of tumor suppressors, are glycosyltransferases required for the biosynthesis of heparan sulfate. In the Caenorhabditis elegans genome, only two genes, rib-1 and rib-2, homologous to the mammalian EXT genes have been identified. Although rib-2 encodes an N-acetylglucosaminyltransferase involved in initiating the biosynthesis and elongation of heparan sulfate, the involvement of the protein encoded by rib-1 in the biosynthesis of heparan sulfate remains unclear. Here we report that RIB-1 is indispensable for the biosynthesis and for embryonic morphogenesis. Despite little individual glycosyltransferase activity by RIB-1, the polymerization of heparan sulfate chains was demonstrated when RIB-1 was coexpressed with RIB-2 in vitro. In addition, RIB-1 and RIB-2 were demonstrated to interact by pulldown assays. To investigate the functions of RIB-1 in vivo, we depleted the expression of rib-1 by deletion mutagenesis. The null mutant worms showed reduced synthesis of heparan sulfate and embryonic lethality. Notably, the null mutant embryos showed abnormality at the gastrulation cleft formation stage or later and arrested mainly at the 1-fold stage. Nearly 100% of the embryos died before L1 stage, although the differentiation of some of the neurons and muscle cells proceeded normally. Similar phenotypes have been observed in rib-2 null mutant embryos. Thus, RIB-1 in addition to RIB-2 is indispensable for the biosynthesis of heparan sulfate in C. elegans, and the two cooperate to synthesize heparan sulfate in vivo. These findings also show that heparan sulfate is essential for post-gastrulation morphogenic movement of embryonic cells and is indispensable for ensuring the normal spatial organization of differentiated tissues and organs.

  62. ASB-1, a germline-specific isoform of mitochondrial ATP synthase b subunit, is required to maintain the rate of germline development in Caenorhabditis elegans. 国際誌 査読有り

    Ichiro Kawasaki, Momoyo Hanazawa, Keiko Gengyo-Ando, Shohei Mitani, Ichiro Maruyama, Yuichi Iino

    Mechanisms of development 124 (3) 237-51 2007年3月

    ISSN:0925-4773

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    The developmental timing of all types of cells must be synchronized and spatially coordinated to achieve the organized development of a multicellular organism. Previously, we found RNAi of asb-1, encoding a germline-specific isoform of mitochondrial ATP synthase b subunit, caused 100% penetrant sterility in Caenorhabditis elegans. ATP synthase is one of the five complexes of the mitochondrial respiratory chain, and defects in some of the components of the chain are known to slow the growth and extend the lifespan of worms. We found that development of asb-1 mutant germ line was not arrested at any stage, but did slow to half the rate of wild type, whereas the rate of somatic development was the same in asb-1 mutants as that of wild type, indicating that asb-1 is required to maintain the rate of germline development but has no effect on somatic development. Among ATP synthase subunit genes, RNAi of asg-1, encoding a germline-specific isoform of the g subunit, also caused asb-1-like sterility, indicating that some other germline-specific components are also required to maintain the rate of germline development. Both asb-1 and asg-1 are located on autosomes while they possess counterparts, asb-2 and asg-2, respectively, on X chromosome, which are both required for somatic development. Chromosomal locations of the genes may be the basis of the segregation of germline/somatic functions of each gene, as were demonstrated for other autosomal/X-linked duplicated gene pairs.

  63. Disruption of ins-11, a Caenorhabditis elegans insulin-like gene, and phenotypic analyses of the gene-disrupted animal. 国際誌 査読有り

    Tsuyoshi Kawano, Ryosuke Nagatomo, Yasuo Kimura, Keiko Gengyo-Ando, Shohei Mitani

    Bioscience, biotechnology, and biochemistry 70 (12) 3084-7 2006年12月

    ISSN:0916-8451

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    The insulin/insulin-like growth factor-I signaling (IIS) pathway regulates larval diapause, adult lifespan, fat metabolism, and stress-resistance in the nematode Caenorhabditis elegans. One of 38 C. elegans insulin-like genes, ins-11, was disrupted and phenotypic analyses of the gene-disrupted animal were performed. The gene-disruption exhibited a significant influence on the adult lifespan. It antagonized the lifespan extension induced by RNAi knockdown of another insulin-like gene, ins-7. Hence ins-11 appears to be necessary for lifespan extension caused by a decrease in the IIS pathway. This is the first description of gene-disruption of the C. elegans insulin-like gene that suppresses the lifespan extension.

  64. Essential roles of 3'-phosphoadenosine 5'-phosphosulfate synthase in embryonic and larval development of the nematode Caenorhabditis elegans. 国際誌 査読有り

    Katsufumi Dejima, Akira Seko, Katsuko Yamashita, Keiko Gengyo-Ando, Shohei Mitani, Tomomi Izumikawa, Hiroshi Kitagawa, Kazuyuki Sugahara, Souhei Mizuguchi, Kazuya Nomura

    The Journal of biological chemistry 281 (16) 11431-40 2006年4月21日

    ISSN:0021-9258

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    Sulfation of biomolecules, which is widely observed from bacteria to humans, plays critical roles in many biological processes. All sulfation reactions in all organisms require activated sulfate, 3'-phosphoadenosine 5'-phosphosulfate (PAPS), as a universal donor. In animals, PAPS is synthesized from ATP and inorganic sulfate by the bifunctional enzyme, PAPS synthase. In mammals, genetic defects in PAPS synthase 2, one of two PAPS synthase isozymes, cause dwarfism disorder, but little is known about the consequences of the complete loss of PAPS synthesis. To define the developmental role of sulfation, we cloned a Caenorhabditis elegans PAPS synthase-homologous gene, pps-1, and depleted expression of its product by isolating the deletion mutant and by RNA-mediated interference. PPS-1 protein exhibits specific activity to form PAPS in vitro, and disruption of the pps-1 gene by RNAi causes pleiotropic developmental defects in muscle patterning and epithelial cell shape changes with a decrease in glycosaminoglycan sulfation. Additionally, the pps-1 null mutant exhibits larval lethality. These data suggest that sulfation is essential for normal growth and integrity of epidermis in C. elegans. Furthermore, reporter analysis showed that pps-1 is expressed in the epidermis and several gland cells but not in neurons and muscles, indicating that PAPS in the neurons and muscles is provided by other cells.

  65. Control of body size by SMA-5, a homolog of MAP kinase BMK1/ERK5, in C. elegans. 国際誌 査読有り

    Naoharu Watanabe, Yasuko Nagamatsu, Keiko Gengyo-Ando, Shohei Mitani, Yasumi Ohshima

    Development (Cambridge, England) 132 (14) 3175-84 2005年7月

    ISSN:0950-1991

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    We have analyzed the sma-5(n678) mutant in C. elegans to elucidate mechanisms controlling body size. The sma-5 mutant is very small, grows slowly and its intestinal granules look abnormal. We found a 15 kb deletion in the mutant that includes a 226 bp deletion of the 3' end of the W06B3.2-coding sequence. Based on this result, rescue experiments, RNAi experiments and a newly isolated deletion mutant of W06B3.2, we conclude that W06B3.2 is the sma-5 gene. The sma-5 mutant has much smaller intestine, body wall muscles and hypodermis than those of the wild type. However, the number of intestinal cells or body wall muscle cells is not changed, indicating that the sma-5 mutant has much smaller cells. In relation to the smaller cell size, the amount of total protein is drastically decreased; however, the DNA content of the intestinal nuclei is unchanged in the sma-5 mutant. The sma-5 gene is expressed in intestine, excretory cell and hypodermis, and encodes homologs of a mammalian MAP kinase BMK1/ERK5/MAPK7, which was reported to control cell cycle and cell proliferation. Expression of the sma-5 gene in hypodermis is important for body size control, and it can function both organ-autonomously and non-autonomously. We propose that the sma-5 gene functions in a MAP kinase pathway to regulate body size mainly through control of cell growth.

  66. Nematode chondroitin polymerizing factor showing cell-/organ-specific expression is indispensable for chondroitin synthesis and embryonic cell division. 国際誌 査読有り

    Tomomi Izumikawa, Hiroshi Kitagawa, Souhei Mizuguchi, Kazuko H Nomura, Kazuya Nomura, Jun-Ichi Tamura, Keiko Gengyo-Ando, Shohei Mitani, Kazuyuki Sugahara

    The Journal of biological chemistry 279 (51) 53755-61 2004年12月17日

    ISSN:0021-9258

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    Chondroitin polymerization was first demonstrated in vitro when human chondroitin synthase (ChSy) was coexpressed with human chondroitin polymerizing factor (ChPF), which is homologous to ChSy but has little glycosyltransferase activity. To analyze the biological function of chondroitin, the Caenorhabditis elegans ortholog of human ChSy (sqv-5) was recently cloned, and the expression of its product was depleted by RNA-mediated interference (RNAi) and deletion mutagenesis. Blocking of chondroitin synthesis resulted in defects of cytokinesis in early embryogenesis, and eventually, cell division stopped. Here, we cloned the ortholog of human ChPF in C. elegans, PAR2.4. Despite little glycosyltransferase activity of the gene product, chondroitin polymerization was demonstrated as in the case of mammals when PAR2.4 was coexpressed with cChSy in vitro. The worm phenotypes including the reversion of cytokinesis, observed after the depletion of PAR2.4 by RNAi, were very similar to the cChSy (sqv-5)-RNAi phenotypes. Thus, PAR2.4 in addition to cChSy is indispensable for the biosynthesis of chondroitin in C. elegans, and the two cooperate to synthesize chondroitin in vivo. The expression of the PAR2.4 protein was observed in seam cells, which can act as neural stem cells in early embryonic lineages. The expression was also detected in vulva and distal tip cells of the growing gonad arms from L3 through to the young adult stage. These findings are consistent with the notion that chondroitin is involved in the organogenesis of the vulva and maturation of the gonad and also indicative of an involvement in distal tip cell migration and neural development.

  67. The Caenorhabditis elegans eukaryotic initiation factor 5A homologue, IFF-1, is required for germ cell proliferation, gametogenesis and localization of the P-granule component PGL-1. 国際誌 査読有り

    Momoyo Hanazawa, Ichiro Kawasaki, Hirofumi Kunitomo, Keiko Gengyo-Ando, Karen L Bennett, Shohei Mitani, Yuichi Iino

    Mechanisms of development 121 (3) 213-24 2004年3月

    ISSN:0925-4773

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    Eukaryotic initiation factor 5A (eIF-5A) was originally isolated as a translation initiation factor. However, this function has since been reconsidered, with recent studies pointing to roles for eIF-5A in mRNA metabolism and trafficking [Microbiol. Mol. Biol. Rev. 66 (2002) 460; Eur. Mol. Biol. Org. J. 17 (1998) 2914]. The Caenorhabditis elegans genome contains two eIF-5A homologues, iff-1 and iff-2, whose functions in vivo were examined in this study. The iff-2 mutation causes somatic defects that include slow larval growth and disorganized somatic gonadal structures in hermaphrodites. iff-2 males show disorganized tail sensory rays and spicules. On the other hand, iff-1 mRNA is expressed in the gonad, and the lack of iff-1 activity causes sterility with an underproliferated germline resulting from impaired mitotic proliferation in both hermaphrodites and males. In spite of underproliferation, meiotic nuclei are observed, as revealed by presence of immunoreactivity to the anti-HIM-3 antibody; however, no gametogenesis occurs in the iff-1 gonads. These phenotypes are in part similar to the mutants affected in the components of P granules, which are the C. elegans counterparts of germ granules [Curr. Top Dev. Biol. 50 (2000) 155]. We found that localization of the P-granule component PGL-1 to P granules is disrupted in the iff-1 mutant. In summary, the two C. elegans homologues of eIF-5A act in different tissues: IFF-2 is required in the soma, and IFF-1 is required in the germline for germ cell proliferation, for gametogenesis after entry into meiosis, and for proper PGL-1 localization on P granules.

  68. Translational control of maternal glp-1 mRNA by POS-1 and its interacting protein SPN-4 in Caenorhabditis elegans. 国際誌 査読有り

    Ken-Ichi Ogura, Norihito Kishimoto, Shohei Mitani, Keiko Gengyo-Ando, Yuji Kohara

    Development (Cambridge, England) 130 (11) 2495-503 2003年6月

    ISSN:0950-1991

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    The translation of maternal glp-1 mRNAs is regulated temporally and spatially in C. elegans embryos. The 3' UTR (untranslated region) of the maternal glp-1 mRNA is important for both kinds of regulation. The spatial control region is required to suppress translation in the posterior blastomeres. The temporal one is required to suppress translation in oocytes and one-cell stage embryos. We show that a CCCH zinc-finger protein, POS-1, represses glp-1 mRNA translation by binding to the spatial control region. We identified an RNP-type RNA-binding protein, SPN-4, as a POS-1-interacting protein. SPN-4 is present developmentally from the oocyte to the early embryo and its distribution overlaps with that of POS-1 in the cytoplasm and P granules of the posterior blastomeres. SPN-4 binds to a subregion of the temporal control region in the 3' UTR and is required for the translation of glp-1 mRNA in the anterior blastomeres. We propose that the balance between POS-1 and SPN-4 controls the translation of maternal glp-1 mRNA.

  69. A CaMK cascade activates CRE-mediated transcription in neurons of Caenorhabditis elegans. 国際誌 査読有り

    Yoshishige Kimura, Ethan E Corcoran, Koh Eto, Keiko Gengyo-Ando, Masa-Aki Muramatsu, Ryoji Kobayashi, Jonathan H Freedman, Shohei Mitani, Masatoshi Hagiwara, Anthony R Means, Hiroshi Tokumitsu

    EMBO reports 3 (10) 962-6 2002年10月

    ISSN:1469-221X

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    Calcium (Ca2+) signals regulate a diverse set of cellular responses, from proliferation to muscular contraction and neuro-endocrine secretion. The ubiquitous Ca2+ sensor, calmodulin (CaM), translates changes in local intracellular Ca2+ concentrations into changes in enzyme activities. Among its targets, the Ca2+/CaM-dependent protein kinases I and IV (CaMKs) are capable of transducing intraneuronal signals, and these kinases are implicated in neuronal gene regulation that mediates synaptic plasticity in mammals. Recently, the cyclic AMP response element binding protein (CREB) has been proposed as a target for a CaMK cascade involving not only CaMKI or CaMKIV, but also an upstream kinase kinase that is also CaM regulated (CaMKK). Here, we report that all components of this pathway are coexpressed in head neurons of Caenorhabditis elegans. Utilizing a transgenic approach to visualize CREB-dependent transcription in vivo, we show that this CaMK cascade regulates CRE-mediated transcription in a subset of head neurons in living nematodes.

  70. Caenorhabditis elegans reticulon interacts with RME-1 during embryogenesis. 国際誌 査読有り

    Jun Iwahashi, Ichiro Kawasaki, Yuji Kohara, Keiko Gengyo-Ando, Shohei Mitani, Yasumi Ohshima, Nobuyuki Hamada, Koyu Hara, Takahito Kashiwagi, Tetsuya Toyoda

    Biochemical and biophysical research communications 293 (2) 698-704 2002年5月3日

    ISSN:0006-291X

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    Reticulon (RTN) family proteins are localized in the endoplasmic reticulum (ER). At least four different RTN genes have been identified in mammals, but in most cases, the functions of the encoded proteins except mammalian RTN4-A and RTN4-B are unknown. Each RTN gene produces 1-3 proteins by different promoters and alternative splicing. In Caenorhabditis elegans, there is a single gene (rtn gene) encoding three reticulon proteins, nRTN-A, B, and C. mRNA of nRTN-C is expressed in germ cells and embryos. However, nRTN-C protein is only expressed during embryogenesis and rapidly disappears after hatch. By yeast two-hybrid screening, two clones encoding the same C-terminal region of RME-1, a protein functioning in the endocytic recycling, were isolated. These findings suggest that nRTN-C functions in the endocytic pathway during embryogenesis.

  71. Paramyosin gene (unc-15) of Caenorhabditis elegans 査読有り

    Hiroaki Kagawa, Keiko Gengyo, Andrew D. Mclachlan, Sydney Brenner, Jonathan Karn

    Journal of Molecular Biology 207 (2) 311-333 1989年5月

    出版者・発行元:Elsevier BV

    DOI: 10.1016/0022-2836(89)90257-x  

    ISSN:0022-2836

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MISC 72

  1. 線虫遺伝学を用いたヒト相同遺伝子の機能解析

    三谷 昌平, 吉名 佐和子, 堀 沙耶香, 末廣 勇司, 出嶋 克史, 岩田 悟, 中台 枝里子, 安藤 恵子, 本橋 智子

    東京女子医科大学総合研究所紀要 36 24-25 2017年2月

    出版者・発行元:東京女子医科大学総合研究所

    ISSN:0911-4491

  2. G-CaMP7発現マウスを用いた大脳皮質神経活動のミクロ、マクロ解析法

    茂木 優貴, 安藤 恵子, 沖 篤志, 岩井 陽一, 毛内 拡, 平瀬 肇, 大倉 正道, 中井 淳一

    日本生理学雑誌 78 (3) 56-56 2016年5月

    出版者・発行元:(一社)日本生理学会

    ISSN:0031-9341

  3. G‐CaMP7発現マウス大脳皮質脳細胞活動の細胞‐領野スケール長期イメージング実験解析法

    茂木優貴, 茂木優貴, 安藤恵子, 安藤恵子, 沖篤志, 沖篤志, 岩井陽一, 毛内拡, 平瀬肇, 平瀬肇, 平瀬肇, 大倉正道, 大倉正道, 中井淳一, 中井淳一

    日本生化学会大会(Web) 88th 1LBA113 (WEB ONLY)-[1LBA113] 2015年12月

    出版者・発行元:(公社)日本生化学会

  4. G-CaMP7発現マウス大脳皮質脳細胞活動の細胞-領野スケール長期イメージング実験解析法

    茂木 優貴, 安藤 恵子, 沖 篤志, 岩井 陽一, 毛内 拡, 平瀬 肇, 大倉 正道, 中井 淳一

    日本生化学会大会・日本分子生物学会年会合同大会講演要旨集 88回・38回 [1LBA113]-[1LBA113] 2015年12月

    出版者・発行元:(公社)日本生化学会

  5. CDG(先天性グリコシル化異常症Congenital Disorders of Glycosylation)モデル生物としての線虫C.elegansの有用性 DPAGT1(ALG7)遺伝子破壊株を中心とした解析

    野村 一也, 松田 采子, 金氣 菜々子, 出嶋 克史, 村田 大輔, 野村 和子, 三谷 昌平, 安藤 恵子, 大倉 隆司

    日本生化学会大会・日本分子生物学会年会合同大会講演要旨集 88回・38回 [3P0285]-[3P0285] 2015年12月

    出版者・発行元:(公社)日本生化学会

  6. 【細胞シグナル操作法】分子からみたシグナル操作法 セカンドメッセンジャー カルシウムシグナル

    安藤 恵子, 中井 淳一

    生体の科学 66 (5) 388-389 2015年10月

    出版者・発行元:(公財)金原一郎記念医学医療振興財団

    ISSN:0370-9531

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    細胞内カルシウムイオンはセカンドメッセンジャーとして機能し,筋肉の収縮,分泌,神経活動制御,細胞移動,細胞分裂・増殖,受精など,ほぼすべての細胞活動に関与している。したがって,細胞内カルシウムイオン濃度を制御することは非常に大切である。一般的に細胞の静止時(刺激を受けていないとき)の細胞内カルシウムイオン濃度は数十nM程度であるが,刺激を受けると数百nMから数十μMまで増加する。また,細胞全体に及ぶカルシウムイオン濃度の増減とは別に,細胞内の局所的なカルシウムイオン濃度の増減があり,ときにそれがカルシウム波として観察されることがある。細胞内カルシウムイオン濃度は,(1)細胞外からのカルシウム流入,(2)細胞内カルシウム貯蔵部位(ストア)からのカルシウム放出,(3)カルシウム結合タンパク質/分子によるカルシウムイオンの結合・放出,(4)カルシウムポンプやカルシウム交換体による細胞質から細胞外,および細胞内カルシウム貯蔵部位へのカルシウムのくみ出しのバランスによって決まる。したがって,この四つに働きかけることにより,細胞内カルシウムシグナルを操作することが可能になる。(著者抄録)

  7. Rational design of a high-affinity, fast, red calcium indicator R-CaMP2

    Masatoshi Inoue, Atsuya Takeuchi, Shin-ichiro Horigane, Masamichi Ohkura, Keiko Gengyo-Ando, Hajime Fujii, Satoshi Kamijo, Sayaka Takemoto-Kimura, Masanobu Kano, Junichi Nakai, Kazuo Kitamura, Haruhiko Bito

    JOURNAL OF PHARMACOLOGICAL SCIENCES 128 (3) S92-S92 2015年7月

    出版者・発行元:JAPANESE PHARMACOLOGICAL SOC

    ISSN:1347-8613

    eISSN:1347-8648

  8. G-CaMP7を大脳皮質に発現するマウスを用いた神経活動のミクロ,マクロ解析法

    茂木優貴, 茂木優貴, 安藤恵子, 安藤恵子, 沖篤志, 沖篤志, 岩井陽一, 毛内拡, 平瀬肇, 平瀬肇, 平瀬肇, 大倉正道, 大倉正道, 中井淳一, 中井淳一

    日本薬理学会関東部会プログラム・要旨集 132nd 2015年

  9. 生体膜を利用した細胞内外物質の処理による生体恒常性の維持 メンブレントラフィックにおけるSec1/Munc18ファミリーの機能と疾患

    安藤 恵子

    日本生化学会大会プログラム・講演要旨集 87回 [4S06p-4] 2014年10月

    出版者・発行元:(公社)日本生化学会

  10. 線虫C.elegans糖鎖遺伝子機能の網羅的スクリーニングとデータベース化 C.elegans GlycoGene Database(CGGDB)の作製

    秋好 紗弥香, 野村 和子, 出嶋 克史, 村田 大輔, 松田 采子, 金氣 菜々子, 安藤 恵子, 吉名 佐和子, 三谷 昌平, 鈴木 芳典, 鹿内 俊秀, 成松 久, 野村 一也

    日本生化学会大会プログラム・講演要旨集 87回 [3T16a-02] 2014年10月

    出版者・発行元:(公社)日本生化学会

  11. 蛍光カルシウムプローブG‐CaMPによるin vivoカルシウムイメージング

    中井淳一, 大倉正道, 安藤恵子

    日本薬学会関東支部大会講演要旨集 58th 82 2014年9月30日

  12. 線虫受精卵においてダイナミックに変化するRAB-11の動態制御機構の解析

    坂口 愛沙, 佐藤 美由紀, 安藤 恵子, 佐藤 克哉, 中井 淳一, 佐藤 健

    日本細胞生物学会大会講演要旨集 66回 117-117 2014年5月

    出版者・発行元:(一社)日本細胞生物学会

  13. ファゴリソソーム形成における低分子量Gタンパク質ARL8の機能解析

    橋本 圭介, 長澤 茉耶, 阿部 芙実子, 安藤 恵子, 三谷 昌平, 紺谷 圏二, 堅田 利明

    日本生化学会大会プログラム・講演要旨集 86回 2P-212 2013年9月

    出版者・発行元:(公社)日本生化学会

  14. Imaging of neuronal activities at the single-cell and the single-synapse levels using high-sensitivity and fast-responsivity G-CaMP-type genetically encoded calcium indicators

    Masamichi Ohkura, Junko Sadakari, Takuya Sasaki, Keiko Gengyo-Ando, Yuko Kagawa-Nagamura, Chiaki Kobayashi, Yuji Ikegaya, Junichi Nakai

    JOURNAL OF PHARMACOLOGICAL SCIENCES 121 129P-129P 2013年

    出版者・発行元:JAPANESE PHARMACOLOGICAL SOC

    ISSN:1347-8613

  15. 難治性てんかんの責任遺伝子Munc18‐1変異の機能解析

    大澤明香音, 安藤恵子, 永村ゆう子, 大倉正道, 中井淳一

    日本分子生物学会年会プログラム・要旨集(Web) 36th WEB ONLY 1P-0915 2013年

  16. GPIアンカー合成は線虫Caenorhabditis elegansの配偶子幹細胞ニッチの維持と生殖系列細胞発生に必須である

    村田 大輔, 野村 和子, 出嶋 克史, 水口 惣平, 川崎 ナナ, 中島 紫, 伊藤 さつき, 安藤 恵子, 中台 枝里子, 三谷 昌平, 松田 采子, 野村 一也

    日本生化学会大会プログラム・講演要旨集 85回 3T25-07 2012年12月

    出版者・発行元:(公社)日本生化学会

  17. GPIアンカー型蛋白質の生合成は線虫C.elegansの生殖細胞発生に必須である

    村田 大輔, 野村 和子, 出嶋 克史, 水口 惣平, 川崎 ナナ, 中島 紫, 伊東 さつき, 安藤 恵子, 中台 枝理子, 三谷 昌平, 野村 一也

    脂質生化学研究 54 133-134 2012年5月

    出版者・発行元:日本脂質生化学会

    ISSN:0285-1520

  18. 改良型G-CaMPを用いた線虫運動出力系の神経調節機構の解明

    宇佐美 篤, 安藤 恵子, 大倉 正道, 池谷 裕二, 中井 淳一, 松木 則夫

    日本薬学会年会要旨集 132年会 (3) 117-117 2012年3月

    出版者・発行元:(公社)日本薬学会

    ISSN:0918-9823

  19. リソソームへの輸送における低分子量Gタンパク質Arl8の機能解析

    紺谷 圏二, 佐々木 文佳, 長澤 茉耶, 安藤 恵子, 三谷 昌平, 堅田 利明

    日本生化学会大会プログラム・講演要旨集 84回 4S13a-1 2011年9月

    出版者・発行元:(公社)日本生化学会

  20. 線虫 C. elegans のスフィンゴ糖脂質合成は卵母細胞の形成と初期胚分裂に必須である

    野村 和子, 林 康弘, 宮崎 清香, 秋好 紗弥香, 村田 大輔, 出嶋 克史, 水口 惣平, 中台 枝理子, 安藤 恵子, 三谷 昌平, 平林 義雄, 伊東 信, 野村 一也

    脂質生化学研究 53 187-187 2011年4月28日

    ISSN:0285-1520

  21. In vivo calcium imaging of C. elegans body wall muscles with genetically encoded calcium probe G-CaMP

    Junichi Nakai, Keiko Gengyo-Ando, Atsushi Usami, Masamichi Ohkura, Yuji Ikegaya, Norio Matsuki

    JOURNAL OF PHARMACOLOGICAL SCIENCES 115 111P-111P 2011年

    出版者・発行元:JAPANESE PHARMACOLOGICAL SOC

    ISSN:1347-8613

  22. Dynamic neuromuscular regulation in freely crawling C. elegans: High-resolution and large-scale in vivo Ca2+ imaging

    Atsushi Usami, Keiko Gengyo-Ando, Yuko Nagamura, Yuka Yoshida, Norio Matsuki, Yuji Ikegaya, Junichi Nakai

    NEUROSCIENCE RESEARCH 71 E242-E242 2011年

    出版者・発行元:ELSEVIER IRELAND LTD

    DOI: 10.1016/j.neures.2011.07.1058  

    ISSN:0168-0102

  23. 脂質とステロイドのin vivoでの機能 無脊椎動物モデル生体からのアプローチ 多胞体形成にはオキシステロール結合蛋白質(OSBP)関連蛋白質とコレステロールが必要である(Functions of lipids and steroids in vivo: approaches from invertebrate model organisms Multivesicular body formation requires Oxysterol-binding protein (OSBP)-related pr

    小鮒 弘幸, 井上 貴雄, 安藤 恵子, 三谷 昌平, 新井 洋由

    日本生化学会大会・日本分子生物学会年会合同大会講演要旨集 83回・33回 1W19-3 2010年12月

    出版者・発行元:(公社)日本生化学会

  24. 小胞輸送蛋白質VIP36の機能解析

    福島 慶子, 井手尾 浩子, 安藤 恵子, 三谷 昌平, 出嶋 克史, 野村 一也, 山下 克子

    日本生化学会大会・日本分子生物学会年会合同大会講演要旨集 83回・33回 3P-0009 2010年12月

    出版者・発行元:(公社)日本生化学会

  25. 蛍光カルシウムセンサーG-CaMP4を用いたin vivoとin vitroイメージング(In vivo or in vitro imaging of calcium dynamics with genetically encoded sensor G-CaMP4)

    宇佐美 篤, 安藤 恵子, 大倉 正道, 松木 則夫, 池谷 裕二, 中井 淳一

    神経化学 49 (2-3) 772-772 2010年8月

    出版者・発行元:日本神経化学会

    ISSN:0037-3796

  26. 【Gタンパク質シグナル研究の新展開】 モデル生物線虫から見た低分子量G蛋白質Rab

    安藤 恵子

    細胞 42 (3) 104-107 2010年3月

    出版者・発行元:(株)ニュー・サイエンス社

    ISSN:1346-7557

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    低分子量G蛋白質Rabは、GTPを結合した活性型とGDPを結合した不活性型の状態をサイクリングする分子スイッチで、特定の小胞あるいはオルガネラに局在し小胞輸送を厳密に制御している。Rabアイソフォームはヒトでは60種類以上(Rab1からRab43に分類)存在し、Rasスーパーファミリーの中で最大のサブファミリーを形成しているが、詳細な機能解析が進んでいる分子はごくわずかである。線虫C.elegansは発生や神経科学の分野で多くの知見をもたらしてきたモデル生物であり、最近、小胞輸送の研究にも盛んに用いられている。線虫Rab遺伝子は哺乳類Rabの約半数であり、相同遺伝子の重複が少なくシンプルな遺伝子構成をしているため解析が行ないやすい。また、線虫は卵から成虫まで体が透明であるため、GFPなどの蛍光蛋白質を用いることで全発生過程を通じて小胞輸送を生きたまま観察することができる。線虫個体で小胞輸送を可視化する系と順遺伝学・逆遺伝学を組み合わせた機能解析によって、多細胞系におけるRabの役割が明らかになりつつある。(著者抄録)

  27. In vivo or in vitro imaging of calcium dynamics with genetically encoded sensor G-CaMP4

    Atsushi Usami, Keiko Ando, Masamichi Ohkura, Norio Matsuki, Yuji Ikegaya, Junichi Nakai

    NEUROSCIENCE RESEARCH 68 E443-E443 2010年

    出版者・発行元:ELSEVIER IRELAND LTD

    DOI: 10.1016/j.neures.2010.07.1966  

    ISSN:0168-0102

  28. FATP family have roles in the surface barrier as very long chain fatty acid acyl-CoA synthetases

    Eriko Kage-Nakadai, Hiroyuki Kobuna, Masako Kimura, Keiko Gengyo-Ando, Takao Inoue, Hiroyuki Arai, Shohei Mitani

    JOURNAL OF PHYSIOLOGICAL SCIENCES 60 S102-S102 2010年

    出版者・発行元:SPRINGER TOKYO

    ISSN:1880-6546

  29. 線虫C.elegansを用いた脂肪酸転移酵素LPIAT2の生理機能の解析

    今江理恵子, 井上貴雄, 原直子, 安藤恵子, 三谷昌平, 新井洋由

    衛生薬学・環境トキシコロジー講演要旨集 2009 146 2009年10月2日

    ISSN:0919-2115

  30. de novoグリセロ脂質合成のアシルトランスフェラーゼの包括的解析

    櫻木健司, 井上貴雄, 原直子, 今江理恵子, 河野望, 鴻宗義, 安藤恵子, 三谷昌平, 新井洋由

    生化学 ROMBUNNO.2P-185 2009年9月25日

    ISSN:0037-1017

  31. S9セリンプロテアーゼの構造、機能から応用へ 線虫を用いたS9セリンプロテアーゼの生理機能解析

    吉名 佐和子, 安藤 恵子, 飯野 雄一, 井上 英史, 三谷 昌平

    日本生化学会大会プログラム・講演要旨集 82回 1S17a-3 2009年9月

    出版者・発行元:(公社)日本生化学会

  32. 線虫糖脂質結合ガレクチンの細菌感染防御における機能

    井手尾 浩子, 福島 慶子, 安藤 恵子, 三谷 昌平, 出嶋 克史, 野村 一也, 山下 克子

    日本生化学会大会プログラム・講演要旨集 82回 4T9p-15 2009年9月

    出版者・発行元:(公社)日本生化学会

  33. 線虫VIP36 orthologue-ILE-2の機能解析

    福島 慶子, 井手尾 浩子, 安藤 恵子, 三谷 昌平, 出嶋 克史, 野村 一也, 山下 克子

    日本生化学会大会プログラム・講演要旨集 82回 3T10p-11 2009年9月

    出版者・発行元:(公社)日本生化学会

  34. グリセロ脂質 de novo 合成に関与する脂肪酸転移酵素の包括的解析

    櫻木 健司, 井上 貴雄, 原 直子, 河野 望, 安藤 恵子, 三谷 昌平, 新井 洋由

    脂質生化学研究 51 43-46 2009年7月10日

    ISSN:0285-1520

  35. メンブレントラフィクに関与する線虫Sec1/Munc18ファミリーのゲノム機能解析(Functional genomics analysis of the C. elegans Sec1/Munc18 family involved in membrane traffic)

    安藤 恵子, 中臺 枝里子, 三谷 昌平

    日本細胞生物学会大会講演要旨集 61回 204-204 2009年5月

    出版者・発行元:(一社)日本細胞生物学会

  36. 線虫C.elegansを用いた高度不飽和度脂肪酸欠乏下における小胞体ストレス応答の活性化機構の解析

    田中 陸人, 平田 祐介, 河野 望, 井上 貴雄, 鈴木 健裕, 堂前 直, 安藤 恵子, 三谷 昌平, 新井 洋由

    日本薬学会年会要旨集 129年会 (3) 104-104 2009年3月

    出版者・発行元:(公社)日本薬学会

    ISSN:0918-9823

  37. 線虫を用いたSNARE分子GS28の機能解析

    前川 大志, 井上 貴雄, 小鮒 弘幸, 西村 多喜, 安藤 恵子, 三谷 昌平, 新井 洋由

    日本薬学会年会要旨集 129年会 (3) 132-132 2009年3月

    出版者・発行元:(公社)日本薬学会

    ISSN:0918-9823

  38. SYSTEMATIC ISOLATION OF MUTANTS DEFECTIVE IN TRANSCRIPTION FACTORS IN C. ELEGANS

    Shohei Mitani, Keiko Gengyo-Ando, Sawako Yoshina, Eriko Kage-Nakadai, Muneyoshi Otori, Kenjiro Sakaki, Kazuko Fujisawa, Hiroyuki Kobuna

    JOURNAL OF PHYSIOLOGICAL SCIENCES 59 43-43 2009年

    出版者・発行元:SPRINGER TOKYO

    ISSN:1880-6546

  39. リン脂質生合成系に関与する脂肪酸転移酵素の系統的解析

    櫻木健司, 井上貴雄, 原直子, 今江理恵子, 河野望, 鴻宗義, 安藤恵子, 三谷昌平, 新井洋由

    衛生薬学・環境トキシコロジー講演要旨集 2008 101 2008年10月3日

    ISSN:0919-2115

  40. 線虫C. elegansにおけるMBOATファミリーの機能解析

    松田 真治, 井上 貴雄, 李 賢哲, 河野 望, 田中 史晴, 安藤 恵子, 三谷 昌平, 新井 洋由

    脂質生化学研究 50 180-183 2008年5月

    出版者・発行元:日本脂質生化学会

    ISSN:0285-1520

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    一般に生体膜リン脂質のsn-1位には飽和脂肪酸、sn-2位には高度不飽和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid:PUFA)が結合している。最近、我々は線虫C. elegansを用いた遺伝学的スクリーニングにより、ホスファチジルイノシトール(PI)のsn-2位にPUFAを導入するアシルトランスフェラーゼ(mboa-7と命名)を同定した。mboa-7はMBOAT(Membrane bound O-acyltransferase)と呼ばれるモチーフ構造を有しており、線虫にはこのモチーフを有する遺伝子がmboa-7を含め10遺伝子存在していた。本研究では、リン脂質にPUFAを導入する他の分子を探索するため、線虫におけるMBOATファミリーに着目して解析を行った。その結果、MBOATファミリー分子の一つであるmboa-6が、ホスファチジルコリン、ホスファチジルセリン、ホスファチジルエタノールアミンに対するPUFA導入に関与すること、また、mboa-6が線虫の発生において重要な役割を担うことを明らかになった。(著者抄録)

  41. 線虫C.elegansを用いた高度不飽和脂肪酸依存的な転写制御機構の解明

    平田 祐介, 河野 望, 井上 貴雄, 鈴木 健裕, 堂前 直, 安藤 恵子, 三谷 昌平, 新井 洋由

    脂質生化学研究 50 204-207 2008年5月

    出版者・発行元:日本脂質生化学会

    ISSN:0285-1520

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    線虫C.elegansは、高度不飽和脂肪酸(PUFA)を有し、かつ遺伝学的解析が容易なモデル生物である。線虫は、飽和脂肪酸からPUFAを合成するのに必要な脂肪酸不飽化酵素(fat)を持ち、fat遺伝子に変異を有するPUFA欠乏変異体では神経系の異常、成長遅延、生殖異常、胚致死性をはじめ、様々な表現型が観察される。これらの表現型の分子メカニズムについては不明な点が多いが、PUFA欠乏によって膜環境に何らかの変化が生じ、それにより分子機能異常や生体応答が引き起こされていると考えられる。今回、我々はPUFA欠乏状態で生じる遺伝子発現変動に着目し、DNAマイクロアレイならびにタンパク質2次元電気泳動による網羅的な遺伝子発現解析を行った。この結果、fat変異体において発現が顕著に変化する遺伝子を複数同定した。これらの中でupd-1(Upregulated gene under PUFA-depleted condition)は、fat変異体においてmRNAレベル、タンパク質レベルの両方で著しく発現上昇しており、この発現上昇はアラキドン酸の添加により有意に抑制された。さらに、upd-1プロモーター支配下においてGFP融合タンパク質を発現するトランスジェニック体を作製したところ、PUFA欠乏依存的に蛍光を発する線虫を樹立することに成功した。今後、本トランスジェニック体を用いた遺伝学的スクリーニングにより、PUFA依存的な転写制御機構を解明し、PUFAの生体内における機能を分子レベルで明らかにしていきたい。(著者抄録)

  42. C.elegansにおける進化的に保存されたアシルトランスフェラーゼacl‐10の機能解析

    今江理恵子, 井上貴雄, 原直子, 安藤恵子, 三谷昌平, 新井洋由

    生化学 2P-0045 2008年

    ISSN:0037-1017

  43. C.elegans突然変異体を用いたde novoグリセロリン脂質合成に関与するアシルトランスフェラーゼの系統的解析

    櫻木健司, 井上貴雄, 原直子, 今江理恵子, 河野望, 鴻宗義, 安藤恵子, 三谷昌平, 新井洋由

    生化学 2P-0044 2008年

    ISSN:0037-1017

  44. Functional genomics on the Sec1/Munc18 family in membrane trafficking of C. elegans

    Keiko Gengyo-Ando, Shoheni Mitani

    GENES & GENETIC SYSTEMS 82 (6) 502-502 2007年12月

    出版者・発行元:GENETICS SOC JAPAN

    ISSN:1341-7568

    eISSN:1880-5779

  45. リソソームにおけるArf様small GTPase Arl8の機能的解析(Functional analysis of the Arf-like small GTPase Arl8 in lysosomes)

    紺谷 圏二, 藤野 知子, 小林 哲夫, 中江 郁青, 菊香 順史, 原田 さやか, 安藤 恵子, 三谷 昌平, 堅田 利明

    日本生化学会大会・日本分子生物学会年会合同大会講演要旨集 80回・30回 3S15-4 2007年11月

    出版者・発行元:(公社)日本生化学会

  46. 線虫C.elegansを用いた高度不飽和脂肪酸感受性遺伝子の探索

    白江伸一郎, 井上貴雄, 原直子, 安藤恵子, 三谷昌平, 新井洋由

    衛生薬学・環境トキシコロジー講演要旨集 2007 116 2007年10月10日

    ISSN:0919-2115

  47. オキシステロール結合蛋白質ファミリー(ORPファミリー)の機能解析

    井上 貴雄, 小鮒 弘幸, 芝田 真知子, 安藤 恵子, 三谷 昌平, 新井 洋由

    脂質生化学研究 49 77-79 2007年5月

    出版者・発行元:日本脂質生化学会

    ISSN:0285-1520

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    OSBP(Oxysterol binding protein)は、オキシステロールと結合する分子として同定された分子量90kDaの可溶性タンパク質で、N末端側にPHドメイン、C末端側にオキシステロール結合ドメインを有する。ORP(OSBP-related protein)ファミリーは、OSBPのオキシステロール結合ドメインに相同性を持つ分子群で、ヒトには12分子存在することが知られているが、OSBPを含め、その機能はほとんど明らかになっていない。我々はORPファミリー分子の生理機能を解析するため、線虫C.elegansにおけるORP分子(OBR-1〜4)の欠損変異体を作製し、さらに、網羅的RNAiスクリーニングにより、OBR変異体の胚致死性を著しく増強させるエンハンサー遺伝子を探索した。この結果、OBR変異体のエンハンサー遺伝子として、エンドソームにおけるMultivesicular body(MVB)形成に関与する遺伝子を複数同定した。OBR変異体のエンドソームに着目して解析した結果、後期エンドソーム/リソソーム系のオルガネラが膨張しており、MVBの形成過程に異常を来している可能性が示唆された。(著者抄録)

  48. ERストレス応答におけるC.elegansメタロプロテアーゼの機能的解析(Functional analysis of C. elegans metalloprotease in ER stress response)

    吉名 佐和子, 安藤 恵子, 飯野 雄一, 井上 英史, 三谷 昌平

    日本発生生物学会・日本細胞生物学会合同大会要旨集 40回・59回 76-76 2007年5月

    出版者・発行元:日本発生生物学会・日本細胞生物学会

  49. Caenorhabditis elegansのRAB-5依存性エンドサイトーシス輸送におけるSec1/Munc18タンパク質の生理学的役割(Physiological role of the Sec1/Munc18 protein VPS-45 in the RAB-5-dependent endocytic trafficking in Caenorhabditis elegans)

    安藤 恵子, 黒柳 秀人, 小林 哲夫, 村手 源英, 藤本 和, 岡部 繁男, 三谷 昌平

    日本発生生物学会・日本細胞生物学会合同大会要旨集 40回・59回 195-195 2007年5月

    出版者・発行元:日本発生生物学会・日本細胞生物学会

  50. 線虫C.elegansを用いた高度不飽和脂肪酸(PUFA)要求性遺伝子の探索

    白江伸一郎, 井上貴雄, 原直子, 安藤恵子, 三谷昌平, 新井洋由

    生化学 2P-0131 2007年

    ISSN:0037-1017

  51. 線虫を用いた機能分子の系統的欠失変異体分離と機能解析

    三谷 昌平, 安藤 恵子

    東京女子医科大学総合研究所紀要 25 20-20 2005年7月

    出版者・発行元:東京女子医科大学総合研究所

    ISSN:0911-4491

  52. タウオパチーの線虫モデル(C.elegans model of tauopathy)

    丁 震, 宮坂 知宏, 安藤 恵子, 三谷 昌平, 井原 康夫

    神経化学 43 (2-3) 371-371 2004年8月

    出版者・発行元:日本神経化学会

    ISSN:0037-3796

  53. メンブレントラフィックに関わる線虫Sec1/Munc-18ファミリー遺伝子Ce-vps45の機能解析(Functional analysis of the C.elegans Sec1/Munc-18 family gene Ce-vps45 involved in membrane traffic)

    安藤 恵子, 町山 悦子, 野口 幸子, 三谷 昌平

    神経化学 43 (2-3) 470-470 2004年8月

    出版者・発行元:日本神経化学会

    ISSN:0037-3796

  54. [Chondroitin sugars in embryonic cell division of the nematode C. elegans].

    Souhei Mizuguchi, Kazuko H Nomura, Katsufumi Dejima, Kazuya Nomura, Kazuyuki Sugahara, Hiroshi Kitagawa, Toru Uyama, Shohei Mitani, Keiko Gengyo-Ando

    Tanpakushitsu kakusan koso. Protein, nucleic acid, enzyme 49 (2) 141-7 2004年2月

    ISSN:0039-9450

  55. 線虫の細胞分裂を制御する糖鎖コンドロイチン

    水口 惣平, 野村 和子, 出嶋 克史, 安藤 恵子, 三谷 昌平, 宇山 徹, 北川 裕之, 菅原 一幸, 野村 一也

    蛋白質・核酸・酵素 49 (2) 141-147 2004年2月

    出版者・発行元:共立出版(株)

    ISSN:0039-9450

  56. ドパミンニューロン特異的にα-シヌクレインを発現するトランスジェニック線虫の作出と解析

    桑原 知樹, 小山 彰比古, 安藤 恵子, 三谷 昌平, 岩坪 威

    Dementia Japan 17 (2) 178-178 2003年8月

    出版者・発行元:(一社)日本認知症学会

    ISSN:1342-646X

  57. 線虫を用いた機能分子の系統的欠失変異体分離と機能解析

    三谷 昌平, 安藤 恵子

    東京女子医科大学総合研究所紀要 23 18-18 2003年7月

    出版者・発行元:東京女子医科大学総合研究所

    ISSN:0911-4491

  58. ポストゲノム研究のミッシング・リンク-糖鎖シグナルによる生体機能調節 線虫グリコーム関連遺伝子のRNAiによる解析-中間報告

    野村 一也, 水口 惣平, 野村 和子, 出嶋 克史, 宇山 徹, 北川 裕之, 菅原 一幸, 三谷 昌平, 安藤 恵子, 小原 雄治, 平林 義雄

    生化学 74 (8) 648-648 2002年8月

    出版者・発行元:(公社)日本生化学会

    ISSN:0037-1017

  59. 細胞分化と分裂を制御する糖鎖の解析

    水口 惣平, 野村 和子, 出嶋 克史, 菅原 一幸, 北川 裕之, 宇山 徹, 三谷 昌平, 安藤 恵子, 小原 雄治, 平林 義雄, 野村 一也, Schmid Volker

    生化学 74 (8) 803-803 2002年8月

    出版者・発行元:(公社)日本生化学会

    ISSN:0037-1017

  60. ゴルジ体から液胞/リソソームへの輸送経路に関与する線虫vps45ホモログ(Cevps45)の機能解析

    安藤 恵子, 町山 悦子, 野口 幸子, 三谷 昌平

    神経化学 40 (2-3) 336-336 2001年9月

    出版者・発行元:日本神経化学会

    ISSN:0037-3796

  61. 線虫を用いた転写制御因子を中心とした機能分子の系統的欠失変異体分離

    三谷 昌平, 安藤 恵子, 町山 悦子, 野口 幸子

    東京女子医科大学総合研究所紀要 21 20-20 2001年7月

    出版者・発行元:東京女子医科大学総合研究所

    ISSN:0911-4491

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    著者等はTrimethylpsoralen(TMP)と紫外線処理によりランダムな欠失を生じることを利用した遺伝子破壊法を開発し,線虫の転写制御因子を中心とした系統的欠失変異体分離を行った.本法は従来法に比べ高効率の変異導入が可能である為,変異を加えたF1を1個体もしくは少数の個体からスタートして,個別に培地に飼育し,PCRスクリーニング用のDNA調製分と凍結保存用に分けて処理を行い,約35万ゲノムの凍結バンクとスクリーニング用鋳型を作成した.その結果,過去1年間で150遺伝子の欠失変異体株の分離に成功した.現在,アメリカ,カナダのグループと共同で国際的線虫遺伝子ノックアウトコンソーシアムに加盟し,分離した変異体の配付を世界各国に対し行っている

  62. モデル生物を使ったゲノムシーケンス決定後の分子遺伝学

    三谷 昌平, 安藤 恵子, 米積 亜紀, 町山 悦子, 阪本 照美, 野口 幸子

    東京女子医科大学雑誌 70 (9) 612-613 2000年9月

    出版者・発行元:東京女子医科大学学会

    ISSN:0040-9022

  63. 【顕微鏡フル活用術イラストレイテッド 基礎から応用まで】 生体を観察・記録する 線虫

    三谷 昌平, 安藤 恵子

    細胞工学 別冊 (顕微鏡フル活用術イラストレイテッド) 105-108 2000年7月

    出版者・発行元:(株)学研メディカル秀潤社

    ISSN:0287-3796

  64. 逆遺伝学的解析のための線虫C. elegans遺伝子破壊法の効率化

    安藤恵子, 三谷昌平

    日本分子生物学会年会プログラム・講演要旨集 21 334-334 1998年12月1日

  65. 逆遺伝学的解析法のための線虫C.elegans遺伝子破壊法の効率化

    安藤 恵子, 三谷 昌平

    神経化学 37 (3) 322-322 1998年9月

    出版者・発行元:日本神経化学会

    ISSN:0037-3796

  66. デジタル画像解析を用いたC.elegans unc-18突然変異体における神経伝達物質蓄積の検討

    安藤 恵子

    生化学 68 (7) 714-714 1996年7月

    出版者・発行元:(公社)日本生化学会

    ISSN:0037-1017

  67. シナプス伝達障害による異常行動の基礎的研究

    安藤 恵子

    日本法医学雑誌 50 (補冊) 212-212 1996年4月

    出版者・発行元:(NPO)日本法医学会

    ISSN:0047-1887

  68. 神経伝達物質の動態制御に関与するunc-18遺伝子ファミリーの分子生物学的研究

    安藤 恵子

    防衛医科大学校雑誌 21 (1) 65-65 1996年3月

    出版者・発行元:防衛医科大学校雑誌編集委員会

    ISSN:0385-1796

  69. 線虫の筋発生における組織特異的遺伝子発現と分子集合

    安藤 恵子, 香川 弘昭

    細胞工学 10 (9) 687-694 1991年9月

    出版者・発行元:(株)学研メディカル秀潤社

    ISSN:0287-3796

  70. Antigenic sites of the muscle protein, paramyosin, in Caenorhabditis elegans determined with exon-expression plasmid. 国際誌

    H Kagawa, K Gengyo

    Nucleic acids symposium series (19) 81-4 1988年

    ISSN:0261-3166

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    Sonicated and restricted DNA fragments from plasmid clones containing the paramyosin gene, unc-15 in C. elegans were recloned into lac-z expression plasmid vectors. Numerous fragments were recovered which encoded paramyosin epitopes. These clones produced fusion protein which cross-reacted with a polyclonal and three monoclonal antibodies. The samples of sonicated fragments were also used for shot gun sequencing of the gene. Sequenced fragments were aligned with a computer analysis. Amino acid sequence of the expressed clones matched exactly to that of the exon.

  71. HOMOLOGY BETWEEN UNC-15, PARAMYOSIN GENE AND UNC-54, MYOSIN HEAVY-CHAIN GENE OF CHAENORHABDITIS-ELEGANS

    H KAGAWA, K GENGYO

    JAPANESE JOURNAL OF GENETICS 62 (6) 524-524 1987年12月

    出版者・発行元:GENETICS SOC JAPAN

    ISSN:0021-504X

  72. GENE STRUCTURE OF THE PARAMYOSIN GENE, UNC-15 OF CAENORHABDITIS ELEGANS

    H KAGAWA, K GENGYO, M NOJI

    JAPANESE JOURNAL OF GENETICS 61 (6) 587-588 1986年12月

    出版者・発行元:GENETICS SOC JAPAN

    ISSN:0021-504X

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講演・口頭発表等 2

  1. in vivo calcium imaging, membrane trafficking and taste preference 招待有り

    Junichi Nakai, Keiko Gengyo-Ando, Tadaaki Kudo

    2022 8th International Conference on Mechatronics and Robotics Engineering (ICMRE) 2022年12月15日

  2. Membrane trafficking 招待有り

    Keiko Gengyo-Ando

    21th Yonsei Dental International Symposium 2022年6月27日

産業財産権 1

  1. 線虫を用いた物質の生理活性評価法

    中井 淳一, 安藤 恵子

    産業財産権の種類: 特許権

共同研究・競争的資金等の研究課題 28

  1. χログボット開発とスパースモデリングによる行動ダイアグラムの解明

    橋本 浩一, 安藤 恵子, 鏡 慎吾

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)

    研究種目:Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)

    研究機関:Tohoku University

    2021年9月10日 ~ 2026年3月31日

  2. 新規サルコペニア動物モデルの開発と応用

    安藤 恵子

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

    研究機関:Tohoku University

    2021年7月9日 ~ 2023年3月31日

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    サルコペニアは全身の骨格筋が萎縮し筋力と身体機能が低下する病態で、加齢性の一次サルコペニアと加齢以外の原因で発症する二次サルコペニアに分類される。超高齢化が進むわが国では、高齢者におけるサルコペニアの有病率は高く、年100万人のペースで増加すると言われている。高齢者のサルコペニアは転倒などの障害リスクや口腔機能低下による低栄養リスクを増大し、健康寿命と生活の質(QOL)を著しく低下させるため、サルコペニアの予防と治療は喫緊の課題である。サルコペニアの克服において老化による筋の萎縮の病因解明は不可欠であるが、発症メカニズムは不明な点が多い。 本研究では線虫C.elegansを用いて加齢性サルコペニアの動物モデルを開発し、サルコペニアの発症メカニズムの理解と創薬への応用展開を目指している。C.elegansは哺乳動物モデルと比べると極めて寿命が短く(マウス約2年、線虫約3週間)、10日間の培養で遺伝的に均一な老齢動物を多数得ることができる。またゲノムが小さく動物の遺伝子操作もスピーディーに行えるため一次サルコペニアの解析に有用なモデル系と考えられる。 本年度は加齢に伴う運動機能低下を定量的に解析するため、固形培地上での運動速度、液体培地中での屈曲頻度、咽頭のポンピング頻度、前進・後退運動の協調性等について検討した。高速カメラで線虫の運動のタイムラプス撮影を行い、紐状物体計測ソフトウェアで画像データの二値化と計測点の自動追尾を行った。さらに2次元動画計測ソフトウェアで速度、頭部・体幹部の屈曲角度などを数値化し、定量的な運動評価系を構築した。また、筋の老化を定量的に解析するため、筋のサルコメア、筋のミトコンドリアをGFPで標識したトランスジェニック動物を用いて客観的評価法を検討した。

  3. イメージングによる嚥下の神経機構の研究

    中井 淳一, 荒田 晶子, 安藤 恵子, 中村 卓史

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関:Tohoku University

    2020年4月1日 ~ 2023年3月31日

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    高齢化が進む我が国において、肺炎は死亡率第3位となっている。高齢者の肺炎のうち、7割以上が誤嚥性肺炎によるものである。誤嚥とは飲食物が気道に入ることである。呼吸と嚥下機能は相互に関係しており、呼吸機能の観点から嚥下のメカニズムを解明する事が特に重要である。嚥下障害に関連が深い嚥下のメカニズムについて、これまで基礎的な研究が精力的に行われてきたが、嚥下の仕組みは複雑・精緻であり、いまだに不明な点が多い。呼吸と嚥下の仕組みの解明は喫緊の課題である。本研究では、独自のイメージング技術を用いて(1)順序立てて収縮が起こる筋収縮の時間遅れのメカニズム、(2)咀嚼や発声、呼吸運動と嚥下とのクロストークのメカニズムの解明を行った。本研究で得られる嚥下機構に関する基礎生理学的成果を、嚥下障害の予防、治療や、リハビリに役立てることにより、健康長寿社会の実現に貢献する。本研究では、多数の神経細胞の活動を同時に解析できるイメージング技術と、電気生理学的、免疫組織化学的研究手法を組み合わせて、嚥下および呼吸の神経機構の解明を行った。本年度は、末梢性嚥下を誘発する方法について検討した。また、c-fosなどのimmediate early geneの発現解析を検討した。嚥下中枢と呼吸中枢のクロストークの解明のため、顎付き脳幹標本を用いて横隔神経の活動記録とともにイメージングを行った。さらに、器官培養方法について、より長時間の記録を可能にする培養法を検討した。

  4. イメージングによる嚥下の神経機構の研究

    中井 淳一, 荒田 晶子, 安藤 恵子, 中村 卓史

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関:Tohoku University

    2020年4月1日 ~ 2023年3月31日

  5. エンドソーム系システムの破綻による細胞死の分子生理学的研究

    安藤 恵子

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    2017年4月1日 ~ 2021年3月31日

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    本研究では、エンドソームの機能破綻による病態発症のメカニズムの解明を目指して、線虫を用いた遺伝学的、分子生理学的解析を行う。近年ヒト VPS45の遺伝子変異が重症先天性好中球減少症(severe congenital neutropenia: SCN)で見出されているが、その分子病態メカニズムは不明である。我々はこれまでの研究で、線虫VPS45がエンドソームの機能と細胞のホメオスタシスに必須の因子であること、またヒトvps45と線虫vps45が機能的ホモログであることを明らかにしている。研究計画に基づき、今年度は以下の研究を行った。(1)線虫モデルの作成と機能解析:昨年に引き続き、ヒトvps45変異を導入した線虫トランスジェニック体の作成を進めた。変異体における初期エンドソーム、後期エンドソーム、リソソーム、ゴルジなどのオルガネラの形態レベルの病態変化を明らかにするため、各種オルガネラを特異的に標識した蛍光タンパク質を発現する株を樹立した。(2)カルシウムシグナルの可視化:アポトーシス細胞におけるカルシウム動態を可視化するため、蛍光カルシウムプローブを発現する株を樹立し、イメージング解析の最適化を進めた。また、カルシウムシグナルの高分解能観察を可能にするため高輝度の蛍光カルシウムプローブの改良を行った。(3)VPS45と機能的に相互作用する分子の探索:新規サプレッサーアリルについて、ゲノムの1塩基多型を利用したSNP(single nucleotide polymorphism)マッピングによる遺伝学的解析を行い、VPS45の機能的相互作用分子の同定と遺伝学的解析を進めた。

  6. エンドソーム系システムの破綻による細胞死の分子生理学的研究

    安藤 恵子

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究機関:Institute of Physical and Chemical Research

    2017年4月1日 ~ 2020年3月31日

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    重症先天性好中球減少症(severe congenital neutropenia: SCN)は慢性好中球減少症、反復性細菌感染症を臨床的特徴とし、骨髄球の成熟障害と過剰なアポトーシスを示す。SCN5において細胞内小胞輸送遺伝子vps45のホモ接合体変異が報告されているが、vps45の異常がどのように疾患発症を引き起こすのかそのメカニズムはよくわかっていない。本年度はSCNの病態発現メカニズムを解明することを目的にvps45の原因突然変異を導入した線虫モデルの作製を試みた。SCN5で同定されたミスセンス変異を含むヒトvps45 cDNAと線虫vps-45ホモログの遺伝子発現制御配列を連結し発現コンストラクトを作成した。生殖細胞へのマイクロインジェクションによりトランスジェニック線虫を作成し、vps-45ヌル変異体との交配により変異型ヒトvps45を発現する系統を樹立した。同様にコントロールとして正常vps45を発現する系統を樹立した。今後これらの線虫モデルを用いて詳細な表現型解析を進めていきたいと考えている。 また、SCNでは好中球減少症以外に精神運動発達遅滞や難治性てんかんなどの神経学的異常を合併する特徴がある。そこで神経系の異常を解析するため蛍光カルシウムプローブG-CaMPと高速共焦点レーザー顕微鏡を組み合わせて、生体カルシウムイメージングを行うシステムを構築した。このシステムにより線虫神経系、マウス腸管神経系のカルシウム動態を時空間的に高解像度で可視化することに成功しており、今後SCNモデルの解析に応用していく。

  7. 進化工学を利用した蛍光プローブの開発研究

    中井 淳一, 根本 直人, 安藤 恵子, 大倉 正道

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (S)

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (S)

    2015年5月29日 ~ 2020年3月31日

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    機能的アプタマーを用いた蛍光プローブ開発、および、ランダム配列を持つアプタマーを用いた蛍光プローブ開発について、本研究は従来のペプチドアプタマーライブラリーより分子量において、各段に大きなライブラリーを構築するものであるため、各ステップで効率を落とさないように反応系を最適化する必要があることがわかってきた。そこで、長鎖の蛍光プローブ作成を可能にする技術の確立を目指して、a)翻訳効率を向上させる。b)mRNAの分解を抑制する。c)mRNAとピューロマイシンの連結効率を向上させる。の3点に関して検討を行った。ウサギ網状赤血球由来の無細胞翻訳系、小麦胚芽を翻訳酵素源とする無細胞翻訳系、および大腸菌の翻訳系を試験管内で再構築した無細胞タンパク質合成系を用いてタンパク質を合成し、その効率の最適化に取り組んだ。また、数種類の5' untranslational regionのタンパク合成に対する影響の検討も行った。さらに、翻訳活性の阻害を回避し、翻訳効率を最適化するためRNaseインヒビターの濃度や反応条件の検討、反応系の塩濃度や反応時間などの条件を検討した。その結果、これまでのタンパク合成の数倍の効率向上を達成することができた。高速スクリーニング法の確立:酵母ディスプレイ法を導入した。さらに作成した酵母ディスプレイをセルソーターを用いた高速スクリーニング可能か検討した。実験は順調に進み、酵母ディスプレイを高速により分け、スクリーニングできることが明らかとなった。

  8. 高感度カルシウムプローブを用いた習慣学習の神経回路メカニズムの研究

    大倉 正道, 中井 淳一, 安藤 恵子

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関:Saitama University

    2014年4月1日 ~ 2018年3月31日

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    ゼブラフィッシュの神経回路機能を光計測・光操作できるようにする目的で、高性能な蛍光カルシウムプローブ(改良型G-CaMP)等を発現する各種ゼブラフィッシュトランスジェニック体の作成を行った。知覚入力に伴って活性化されるゼブラフィッシュ脳内領域においてより定量性の高い細胞内カルシウムイメージングを実施するため、改良型緑色カルシウムプローブG-CaMPと赤色蛍光タンパク質を発現させたトランスジェニック体を用いた実験系を確立した。

  9. 線虫をモデルとした自発行動制御の神経回路メカニズムの解明

    安藤 恵子, 中井 淳一, 大倉 正道, 高木 新

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

    研究機関:Saitama University

    2015年4月1日 ~ 2017年3月31日

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    動物は自らの意思で自発的に行動するがその脳内機構はよく分かっていない。本研究は線虫の脳活動と行動を定量的に解析するための実験基盤の開発と自発行動の神経回路を明らかにすることを目的とした。自動追尾装置と高速スキャンレーザー顕微鏡を統合したイメージングシステムICaSTを開発した。ICaSTにより自由行動下の線虫のカルシウムイメージングを行い、自発後退運動に先行、随伴する神経活動を見出した。神経活動と行動の関連を解析するため光遺伝学操作とイメージングの同時計測システムを開発した。これらのシステムは線虫だけではなく他の動物の自発行動の神経回路とシナプス機構の研究にも有用であると考えられる。

  10. 線虫の自発的行動発現に関わる神経回路活動の可視化と解析

    安藤 恵子, 中井 淳一, 大倉 正道, 橋本 浩一

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

    研究機関:Saitama University

    2013年4月1日 ~ 2015年3月31日

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    動物は外部からの感覚刺激がなくても自発的に行動するが、随意行動制御の神経機構はよくわかっていない。我々は、シンプルな脳を持つ線虫に着目し、自発行動発現の神経回路と分子メカニズムを明らかにすることを目指している。本研究では、行動に伴う神経活動を動的に可視化するため、最近新たに開発した緑色蛍光カルシウムセンサーを線虫に応用し、自発行動中の神経活動を体系的に可視化・解析する実験系を構築した。また、高感度・高速応答性の赤色蛍光センサーを新たに開発し、行動中の線虫で2色のセンサーを利用した細胞活動の同時計測や光操作技術との併用に成功した。これらの光技術は、脳科学・生命科学分野に役立つことが期待される。

  11. 波長可変レーザーを用いた次世代光刺激装置の開発

    中井 淳一, 安藤 恵子

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

    研究機関:Saitama University

    2013年4月1日 ~ 2014年3月31日

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    最近、チャネルロドプシン等の光感受性機能分子が飛躍的な発展を見せ、脳研究のさらなる発展が期待できるようになってきた。一般に細胞など光刺激したい標的は脳内に3次元的に分布している事が多い。しかし、現在の技術では3次元空間の複数の標的に瞬時にレーザー照射することは困難である。Z軸方向の深さが異なる標的に瞬時にレーザー光の焦点を合わせることを目的に、本研究ではタンタル酸ニオブ酸カリウム(KTN)結晶を用いた可変焦点レンズを用いて3次元空間に分布する光感受性機能分子に高速で焦点調節可能な顕微鏡用光刺激装置を開発した。本技術により光操作技術がさらに進歩し、自然科学および工業分野で大きな前進が期待できる。

  12. 線虫の出力系回路における神経活動の可視化と解析

    安藤 恵子

    2011年4月1日 ~ 2013年3月31日

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    ロコモーションは哺乳動物から無脊椎動物まで広く認められる周期的な運動であるが、神経回路がどのように運動パターンを生成し制御するのかについてはよくわかっていない。本研究は、我々の研究グループで新たに開発した改良型G-CaMPを線虫に応用し、運動中の個体における回路活動の定量的評価システムを確立するとともに、そのシステムを用いて出力系回路のイメージング解析を行い運動制御機構を明らかにすることを目的とした。 本年度の研究実施計画に基づいて実験を行い、以下の研究結果を得た。①我々が新たに開発した蛍光Ca2+センサーG-CaMP6およびG-CaMP7を線虫に応用し、細胞活動を高感度で再現性良く測定できる遺伝子改変動物を樹立した。G-CaMP6を線虫の後退運動で活性化するアセチルコリン作動性運動ニューロンに発現させたところ、従来のG-CaMPと比較して後退運動時に約2倍の蛍光強度変化を示し、in vivoで性能の向上が認められた②線虫の体の一部をパターン認識により自動追尾し、運動中の神経活動のリアルタイムレシオ蛍光画像と透過像を同時に撮像できるイメージングシステムを開発した(東北大・橋本浩一先生との共同研究)。③周期性運動におけるGABAの役割を明らかにするため、野生型およびGABA欠損変異体の前進運動および後退運動時の筋のCa2+動態を解析した。野生型では、前進・後退運動で筋細胞間を規則的に伝播するCa2+波が観察されたが、GABA欠損変異体では、後退時にCa2+波の伝播に異常が認められた。④運動ニューロンの発火パターンと筋細胞の出力パターンの機能的連関を明らかにするために、チャネルロドプシンを用いて運動ニューロンを光刺激した際の筋の応答をCa2+イメージングにより解析する系を確立した。

  13. 線虫の出力系回路における神経活動の可視化と解析

    安藤 恵子

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

    研究機関:Saitama University

    2011年4月1日 ~ 2013年3月31日

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    ロコモーションは哺乳動物から無脊椎動物まで広く認められる周期的な運動であるが、神経回路がどのように運動パターンを生成し制御するのかについてはよくわかっていない。本研究は、我々の研究グループで新たに開発した改良型G-CaMPを線虫に応用し、運動中の個体における回路活動の定量的評価システムを確立するとともに、そのシステムを用いて出力系回路のイメージング解析を行い運動制御機構を明らかにすることを目的とした。 本年度の研究実施計画に基づいて実験を行い、以下の研究結果を得た。①我々が新たに開発した蛍光Ca2+センサーG-CaMP6およびG-CaMP7を線虫に応用し、細胞活動を高感度で再現性良く測定できる遺伝子改変動物を樹立した。G-CaMP6を線虫の後退運動で活性化するアセチルコリン作動性運動ニューロンに発現させたところ、従来のG-CaMPと比較して後退運動時に約2倍の蛍光強度変化を示し、in vivoで性能の向上が認められた②線虫の体の一部をパターン認識により自動追尾し、運動中の神経活動のリアルタイムレシオ蛍光画像と透過像を同時に撮像できるイメージングシステムを開発した(東北大・橋本浩一先生との共同研究)。③周期性運動におけるGABAの役割を明らかにするため、野生型およびGABA欠損変異体の前進運動および後退運動時の筋のCa2+動態を解析した。野生型では、前進・後退運動で筋細胞間を規則的に伝播するCa2+波が観察されたが、GABA欠損変異体では、後退時にCa2+波の伝播に異常が認められた。④運動ニューロンの発火パターンと筋細胞の出力パターンの機能的連関を明らかにするために、チャネルロドプシンを用いて運動ニューロンを光刺激した際の筋の応答をCa2+イメージングにより解析する系を確立した。

  14. 次世代光刺激装置の開発

    中井 淳一, 安藤 恵子, 大倉 正道

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

    研究機関:Saitama University

    2012年 ~ 2012年

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    本研究は、光感受性機能分子を励起するための光刺激装置の開発に関する研究である。高速焦点移動にタンタル酸ニオブ酸カリウム(KTN)結晶を使用した結果、~23マイクロ秒で焦点移動した。本研究で開発した光刺激装置の焦点調節速度は現在主流の圧電素子を使用した技術より500~1000倍程度高速化した。本技術開発により光操作技術が飛躍的に進歩し、それを利用する脳科学を含む自然科学、および工業分野で大きな前進が期待できる。

  15. セロトニン2A受容体を介するストレス応答性シナプス修飾機構の研究

    大倉 正道, 中井 淳一, 安藤 恵子

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究機関:Saitama University

    2010年 ~ 2012年

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    単一発火活動やシナプス入力に対応した神経細胞の微弱なカルシウムシグナルを検出可能にするため、高性能な蛍光カルシウムプローブ(改良G-CaMPおよびR-CaMP)を開発した。また、光刺激プローブであるチャネルロドプシンをセロトニン(5-HT)作動性HSN神経に発現させ、かつGFP標識5-HT_<2A>受容体、または改良G-CaMPをHSN神経が投射する産卵筋細胞に発現させた線虫株の光刺激と蛍光可視化を同時に実施するための実験系を確立した。

  16. シナプスにおけるMunc18の機能とその異常によるてんかんの分子生理学的研究

    安藤 恵子, 中井 淳一, 大倉 正道

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究機関:Saitama University

    2010年 ~ 2012年

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    難治性てんかん(大田原症候群)の分子病態を解明する目的で、てんかん患者で同定されたヒトMunc18-1遺伝子変異を導入した線虫モデルを作成し、表現型解析を行った。これらの動物モデルは、運動麻痺、けいれんなどの行動異常とシナプス伝達異常を示すことが明らかになった。また、生体イメージングおよびオプトジェネティクス技術を用いて、神経機能の定量的評価法を確立した。本研究で開発された動物モデルと光学的技術は、難治性てんかんの分子病態解明と創薬開発に貢献することが期待される。

  17. セロトニン2A受容体を介するストレス応答性シナプス修飾機構の研究

    大倉 正道, 中井 淳一, 安藤 恵子

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究機関:Saitama University

    2010年 ~ 2012年

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    単一発火活動やシナプス入力に対応した神経細胞の微弱なカルシウムシグナルを検出可能にするため、高性能な蛍光カルシウムプローブ(改良G-CaMPおよびR-CaMP)を開発した。また、光刺激プローブであるチャネルロドプシンをセロトニン(5-HT)作動性HSN神経に発現させ、かつGFP標識5-HT_<2A>受容体、または改良G-CaMPをHSN神経が投射する産卵筋細胞に発現させた線虫株の光刺激と蛍光可視化を同時に実施するための実験系を確立した。

  18. 線虫遺伝子破壊による低分子量G蛋白質RABファミリーのゲノム機能解析

    安藤 恵子

    2008年 ~ 2009年

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    低分子量G蛋白質Rabのアイソフォームはヒトでは60種類以上存在し、Rasスーパーファミリーの中で最大のサブファミリーを形成しているが、詳細な機能解析が進んでいる分子はごくわずかである。線虫Rab遺伝子は哺乳類Rabの約半数であり、相同遺伝子の重複が少なくシンプルな遺伝子構成をしているため解析が行ないやすいと考えられる。本研究課題ではRab分子の体系的な機能解明に向けて、TMP/UV法により線虫の全Rab遺伝子のノックアウト変異体株を樹立した。これらの変異体株について、個体の生存、稔性、発生、運動・行動、薬剤感受性などの表現型を観察し、Rab表現型のデータベース化を進めた。さらにトランスジェニックマーカーを用いて、各変異体バックグラウンドにおけるエンドサイトーシス経路、エキソサイトーシス経路、およびオルガネラの形態を解析した。これらの解析から各Rabメンバーについて普遍的な細胞機能と特殊化した細胞機能を担うタイプへの遺伝学的な分類が可能となった。また、エンドサイトーシス経路においてRabエフェクター分子であるRabenosyn-5を介したRab-5とSec1/Munc18分子との機能的連関を明らかにし、制御因子群を含めた解析に研究対象を発展させた。現在、カルシウムイメージングによって変異体の神経機能を解析・評価する生体アッセイ系の構築を進めている。

  19. エンドサイトーシス経路を制御する多細胞特異的Rab蛋白質の機能解析

    安藤 恵子

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究機関:Tokyo Women's Medical University

    2007年 ~ 2009年

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    低分子量G蛋白質Rabファミリーは小胞輸送を制御する主要な因子であり、その異常は遺伝的疾患の原因となることが知られている。ヒトでは60以上のRab分子種が同定されているが、生理機能は不明なものが多い。エンドサイトーシス経路におけるRabの役割を明らかにするため、RabおよびRabと協調的に働く因子の線虫遺伝子の欠失変異体を作成した。これらの変異株を用いてエンドサイトーシスアッセイを体系的に行い、多細胞系におけるエンドサイトーシス経路に関与する分子群を明らかにした。

  20. 線虫遺伝子破壊による低分子量G蛋白質RABファミリーのゲノム機能解析

    安藤 恵子

    2006年 ~ 2007年

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    Rabは酵母からほ乳類まであらゆる真核細胞で保存されている低分子量G蛋白質でありさまざまな小胞輸送経路を制御することが知られている。しかしヒトやマウスでは60種以上もの異なるRab蛋白質が存在するためその生理機能は不明なものが多い。本研究課題では線虫Rabファミリーの体系的な逆遺伝学的解析により、Rab蛋白質の個体レベルでの生理機能を明らかにすることを目的としている。平成19年度は1.Rab遺伝子変異体の作成と株化、2.Rab遺伝子変異体の表現型解析、3.Rab遺伝子の発現解析を行った。線虫ゲノム上にはヒトRabの約半分に相当する29個のRab遺伝子が存在する。TMP/UV法で線虫ゲノム内にランダムに欠失変異を導入したmutant bankを各Rab遺伝子のプライマーでPCRスクリーニングし、欠失変異体を分離した。欠失部位のシークエンス解析を行い、エクソン配列を欠失していることを確認後、野生型線虫と数回戻し交配を行い、二次的な変異を取り除いた。当初計画通り、線虫全Rab遺伝子の欠失変異体を確立することができた。表現型解析の結果、酵母からヒトまで保存されているRab遺伝子変異体はほとんどが致死となり、ハウスキーピング遺伝子としての役割をもつと考えられた。一方、多細胞動物で獲得されたRab遺伝子の変異体はほとんどが生存可能であることがわかった。これらのRabは特定の組織や細胞における特殊な機能をもつ可能性や、サブファミリー間での機能相補の可能性が考えられる。また、GFP融合Rab遺伝子をもつトランスジェニック線虫を体系的に作製する方法を確立し、Rab遺伝子の発現解析を行った。Rab5やRab7などユビキタスな発現パターンを示すものや、Rab3やRab27など組織特異的な発現パターンを示すものがあり、現在各変異体表現型との対応付けを行っている。

  21. 線虫vps遺伝子群の網羅的遺伝子破壊によるリソソームの構築と輸送システムの解明

    安藤 恵子

    2004年 ~ 2005年

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    酵母や培養細胞系などにより現在までに蓄積されているリソソーム/液胞系の知見を多細胞系で検証し、個体におけるリソソーム/液胞系のより高次な生理的意義を明らかにすることを目的として以下のような解析を行った。 (1)線虫vps遺伝子のノックアウト変異体の分離 液胞蛋白質輸送に関わる酵母変異体はvps遺伝子としてだけではなくさまざまな遺伝学的スクリーニングで同定されており、pep、vamなどについてもスクリーニングの対象にした。また、酵母では変異体として同定されていないが輸送系で重要な蛋白質ドメインをもつものに関してもスクリーニングの対象にした。変異体の分離は欠失変異をランダムに導入し目的とする欠失変異をPCRでスクリーニングするTMP/UV法を用いた(Gengyo-Ando & Mitani,2000)。分離した変異体は以下の通りである。(A)Sec1/Munc18;VPS33ホモログ2アリル,VPS45ホモログ1アリル(B)Syntaxin ; PEP12ホモログ3アリル,TLG2ホモログ1アリル,VAM3ホモログ1アリル(C)RabGTPase;RABホモログ15アリル(D)dynamin;VPS1ホモログ2アリル(E)VPS9ホモログ3アリル(F)PEP3/VPS18ホモログ1アリル(G)VPS39/VAM6/VPS3ホモログ1アリル(H)retromoer;VPS26ホモログ1アリル(I)VPS54ホモログ2アリル (2)変異部位の同定と変異体の維持 各変異体から欠失領域を含むPCRフラグメントを精製し、direct sequencing法で欠失領域を同定した。遺伝子のコード領域を数百〜2kb程度欠いた変異体が得られた。野生型株との戻し交配および致死変異体のバランサー導入を行った。 (3)変異体の表現型と機能解析 得られた変異体の半数以上がホモ接合体として維持不可能であり、vps遺伝子群の多くは動物個体の生存や発生に必須の遺伝子であると考えられた。さらに(A)および(B)の遺伝子変異体についてトフンスジェニックマーカーを用いた解析を行ったところ、ゴルジ体からリソソームへの輸送だけでは細胞膜からリソソームへのエンドサイトーシス経路にも輸送異常を示す変異体があることがわかった。 本研究課題を遂行することにより、さまざまなvps遺伝子群の遺伝的に安定した株が得られ、トランスジェニック解析を駆使した各々の蛋白質の機能解析を行なうための基盤作りができたと考えられる。

  22. 特異的膜輸送に関与するSecl/Munc-18ファミリーの構造機能相関

    安藤 恵子

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究機関:Tokyo Women's Medical University School of Medicine

    2002年 ~ 2003年

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    Sec1/Munc-18(SM)ファミリーメンバーであるvps45線虫オルソログに着目し、特異的膜輸送と機能的ドメインの相関を解析するため本年度以下の実験を行った。 1.syntaxinとの相互作用の解析 syntaxinメンバーであるTlg2との相互作用に関わる線虫vps45のドメインを明らかにするためyeast two hybridシステムによりdeletion studyおよびchimera studyを行った。SMファミリーは3つのドメインから構成されているためN末およびC末から各ドメインを欠失させたconstructおよびunc-18とのキメラ体を各種作成し解析した。その結果ドメイン1単独あるいは全長タンパク質のみTlg2との相互作用能があることがわかった。この相互作用能はドメイン1内のD28N変異により消失した。 2.線虫vps45変異体の表現型解析 GFPをタグにすることで可視化したカテプシンD蛋白質の動態(ゴルジ体からリソソームへの輸送)やビテロジェニンの卵細胞への取り込み(レセプター仲介エンドサイトーシス)、偽体腔内に強制発現させたGFPのマクロファージ様細胞への取り込み(液相エンドサイトーシス)を変異体バックグラウンドで観察した。その結果線虫vps45は酵母vps45から予測されるゴルジ体からリソソームへの輸送だけではなくエンドサイトーシスにも必須の機能をもつことを発見した。エンドサイトーシスのどの過程に異常があるのかをオルガネラマーカーを用いて検討中である。 3.線虫vps45とTlg2との相互作用がどの輸送経路に関わっているのかを解明するためドメイン1のみの欠失蛋白質をマクロファージ様細胞に過剰発現させたところ液相エンドサイトーシスに異常が観察された。このように線虫Tlg2との相互作用能を持つ欠失蛋白質がエンドサイトーシスに関してdominant negative効果を示すことから線虫vps45はTlg2と共にエンドサイトーシス経路に関わることが示唆された。さらにTlg2との相互作用能を消失したD28N蛋白質の生理学的活性について検討している。

  23. 逆遺伝学的アプローチによる線虫UNC-18ファミリーの系統的機能解析

    安藤 恵子

    2001年 ~ 2002年

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    Secl/Munc-18ファミリーは酵母から哺乳類神経系に至るまで進化的に保存された小胞輸送機能分子である。線虫ゲノム上には6つのSecl/Munc-18蛋白質が見い出されている。申請者は逆遺伝学的解析が適用できる線虫をモデル動物として用いることによりSecl/Munc-18蛋白質の系統的な機能解析を行い、多細胞系の膜輸送におけるSecl/Munc-18ファミリーの生理的役割について明らかにしていくことを計画した。過去2年間で申請者はゴルジ体から液胞/リソソームへの膜輸送に関与すると考えられるvps45ホモログ(Ce-vps45)について当初研究計画に基づいて実験を行い、以下のような結果を得た。Ce-vps45::EGFP融合遺伝子をレポーターに用いたトランスジェニック解析によりほぼすべての発生ステージにわたり神経、筋肉、表皮、腸管等多くの組織で発現が認められた。Ce-vps45のこのようなubiquitousな発現パターンはvps45がリソソームへの膜輸送に関与するという知見と矛盾しないように思われる。Ce-vps45の機能を明らかにするためTMP/UV法を用いてコード領域に約1.2kbの欠失を持つ変異体tm246を分離した。欠失は開始コドンを含んでいるため、おそらくnull型変異であると推測された。遺伝学的解析からtm246は母性効果のある温度感受性劣性幼虫致死変異であることを見い出した。tm246ホモ接合体は低温生育下では生存可能であるが、高温生育下ではほぼL1期に発生停止となった。この時期は自家蛍光物質の蓄積などで推測されるリソソームが発達する時期に一致している。また、制限温度で生育した変異体の腸管細胞内ではリソソームマーカーである線虫カテプシンD/EGFP融合蛋白質の異常なaggregatesが認められ、リソソーム経路の機能障害が示唆された。

  24. 神経伝達物質放出に関与する線虫UNC-18ファミリーの機能解析

    安藤 恵子

    1998年 ~ 1999年

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    線虫ゲノム上に存在するunc-18類似遺伝子の構造と機能を明らかにする目的で本年度の研究実施計画に基づき(1)ゲノム上に同定された4つのアイソフォームのうちの1つのB0303.9についてcDNA塩基配列決定およびレポーターアッセイによる発現解析、(2)unc-18ファミリーの系統的逆遺伝学的解析のための高効率遺伝子破壊法の開発とミュータントバンクの作成を行った。 (1)B0303.9全長cDNAクローンを得、塩基配列を決定した。B0303.9は603アミノ酸をコードすることが予測され、他生物種unc-18ファミリーと20%程度の相同性(同一アミノ酸)を示した。またB0303.9は腸管細胞、excretory canal細胞、CAN神経細胞等で発現が認められ、これらの分泌組織で働いていると考えられた。 (2)線虫の逆遺伝学的解析法として化学変異原でゲノムに欠失変異を導入し、PCRで目的とする欠失変異体を選別する方法が適用されているが変異体分離の頻度が低いのが難点であった。そこでさまざまな条件検討を行い、従来法よりも高効率な方法を開発した(論文印刷中)。線虫凍結ミュータントバンクを作成し、パイロットスクリーニングを行ったところ、1つのアイソフォームC44C1.4の欠失変異体が得られた。さらにバンクサイズを大きくし、すべてのアイソフォームの欠失変異体を分離する予定である。

  25. 神経伝達物質遊離に関与するunc-18マウス相同遺伝子の構造と機能

    安藤 恵子

    1994年 ~ 1994年

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    本研究実施計画に基づきマウスunc-18相同遺伝子の同定を試み、マウス脳cDNAライブラリーからunc-18相同蛋白質をコードする2種類のcDNAクローン(unc-18α,unc-18β)を単離することに成功した。unc-18αはアミノ酸配列全長にわたり64.7%,unc-18αは44.9%の相同性をもち、推定分子量、アミノ酸組成共、線虫UNC-18蛋白質と似通っていることが明らかになった。データベース検索を行った結果、unc-18α蛋白質は神経前終末膜に局在するsyntaxinの特異的結合蛋白質として同定されたラットMunc-18と同一の蛋白質であり、unc-18β蛋白質は末だ報告されていない新しいタイプのUNC-18アイソフォームであることが判明した。そこで我々は、これらの相同遺伝子をsynap(syntaxin associated protein)1,synap2と命名した。ノーザンブロット解析では、synap1は脳特異的に、synap2は脳、肝臓、腎臓、心臓、脾臓、筋肉、精巣など各組織で発現しており、組織発現特異性が異なることがわかった。マイクロインジェクションによる線虫unc-18突然特異体機能相補実験を行ったところ、synap1トランスジェニック線虫では表現型回復が認められたのに対し、synap2トランスジェニック線虫では回復は認められなかった。マウス相同遺伝子の発現特異性と機能回復実験からsynap1はunc-18に対する機能的相同遺伝子であり、synap2は機能的特性の異なる相同遺伝子であると考えられる。 最近の世界的な研究報告からsyntaxinは膜融合のターゲット膜蛋白質と考えられており、synap蛋白質同様、発現特異性の異なる複数のアイソフォームの存在が知られている。したがってsynap蛋白質ファミリーは特異的膜融合に関わる新しい細胞質性因子であると考えられる。

  26. 線虫アセチルコリン異常蓄積変異遺伝子unc-18の構造と機能

    安藤 恵子

    1993年 ~ 1993年

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    本研究はシナプスにおける情報伝達機構解明を目的とする。線虫C.elegansのunc-18遺伝子は68Kの親水性蛋白質をコードし、unc-18遺伝子変異により、行動異常、アセチルコリンエステラーゼ抵抗性、アセチルコリン異常蓄積等の表現型がみられる。また、酵母の細胞内小胞輸送に関与するSecl/Slyl/Slplとの類似性から、UNC-18蛋白質は神経伝達物質放出に関わる新しい因子であると推論された。特に変異によりsecretory vesicleの蓄積を起こすseclと似ていることから、神経細胞においてsynaptic vesicleの神経終末への輸送やexocytosisに関与している可能性が考えられた。unc-18の発現パターンを抗UNC-18抗体による免疫染色で調べたところ、腹部神経索を構成する運動神経細胞の細胞体と軸索が強く染色され、頭部ガングリオンの一部のん神経細胞でも特異的に発現が認められた。unc-18遺伝子変異はアセチルコリン異常蓄積を引き起こすが、コリン作働性神経細胞だけではなく、セロトニン作働性、GABA 作働性神経細胞でも発現していることから、一般的な神経伝達物質放出に関与することが示唆される。 また、本年度の研究実施計画に基づき、UNC-18蛋白質の機能ドメインを同定するため線虫C.elegansの近縁種C.briggsaeのゲノムライブラリーを作製し、unc-18相同遺伝子をクローニングした。DNA塩基配列から予測されるアミノ酸配列は高度に保存されており(97.5%同一)、C.elegansUNC-18蛋白質に対する抗血清と交叉反応を示した。線虫のシナプス機能に関与する遺伝子には哺乳動物遺伝子と相同性を示すものがあることから、マウスunc-18相同遺伝子のクローニングを行った。弱い条件下でのサザン、ノーザンハイブリダイゼーションによりシグナルが検出されなかったため、Secl/Slyl/Slplとの相同領域をプライマーとして脳PolyA+RNAのRT-PCRを行った。unc-18とアミノ酸レベルで70%程度相同な2つの分子種が得られた。これら2つのマウス相同遺伝子と2つの線虫遺伝子のコードするアミノ酸配列を比較することにより、高度に保存された配列が決定された。また、マウス相同遺伝子のノーザンブロット解析から、一方は脳特異的な4.0kbの転写産物がみられ、他方は各組織に2.8kbの転写産物が検出された。この結果はunc-18相同遺伝子がシナプスにおけるregulated secretionだけでなく真核細胞共通に起こるconstitutive secretionにも関与することを示唆する。現在、これらの相同遺伝子が線虫unc-18突然変異を機能相補し得るかどうか検討中である。

  27. 線虫Caenorhabditis elegansの太い線維形成機構

    安藤 恵子

    1990年 ~ 1990年

  28. 線虫Caenorhabditis elegansの太い線維形成機構

    安藤 恵子

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (Research Fellowship)

    研究種目:Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (Research Fellowship)

    研究機関:Okayama University

    1990年 ~ 1990年

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