薬学部 生体機能化学講座
連絡先
〒464-8650 名古屋市千種区楠元町1-100
愛知学院大学薬学部生体機能化学講座
楠元キャンパス 薬学部棟7階 708 号室，709号室
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052-757-6782（直通）052-757-6783（直通）
Fax：052-757-6799（事務室）
スタッフ
教授 横沢 英良 (E-mail:
yokosawa
dpc.agu.ac.jp)；（休職中：伯水
英夫）
准教授 茂木 眞希雄 (E-mail: makiodpc.aichi-gakuin.ac.jp)
助教 森田（近藤）あや美 (E-mail: ayamidpc.aichi-gakuin.ac.jp)
学部担当科目
酵素学，生体成分代謝学，薬学英語II，神経化学，基礎薬学実習III
研究テーマ
１．タンパク質分解と翻訳後修飾に関する研究
２．細胞の増殖・分化の制御機構に関する研究
研究内容
（１）タンパク質分解と翻訳後修飾に関する研究
タンパク質は，遺伝子から翻訳されて生命現象の最前線で働き，それぞれの固有の寿命にもとづいて分解されます．従って，生命現象は機能タンパク質の生合成（生）と分解（死）のバランスの上に成り立っているといえます．細胞内におけるタンパク質の分解を司る主要なシステムがユビキチン依存的タンパク質分解系（ユビキチン-プロテアソームシステム：E1/E2/E3酵素のユビキチンシステムと分解マシンのプロテアソームから構成されています）です．このシステムは細胞周期（細胞増殖・細胞分裂），遺伝子発現，シグナル伝達，アポトーシス，抗原提示，ウイルス発がん，受精・発生，細胞分化などの多様な生命現象に関与しています（図１）．従って，このシステムの破綻は即，病気につながり，このシステムが創薬のターゲットになります．
一方，ユビキチン化の翻訳後修飾系に加えて，SUMOやISG15などのユビキチン様タンパク質（Ubl）による翻訳後修飾系が，機能タンパク質の機能変換を介して多様な生命現象の制御に関与しています（図１参照）．
私たちは，ユビキチン-プロテアソームシステムとUblシステムの分子機構と生理機能の解明を目指した研究，および，ユビキチン-プロテアソームシステムを標的とする創薬研究を進めています．
（２）細胞の増殖・分化の制御機構に関する研究
骨破壊を伴う慢性関節リウマチや歯周病関連疾患の病態を探る新たなアプローチとして，骨芽細胞と破骨細胞の機能変化が注目されています．骨芽細胞は，サイトカイン産生を介して破骨細胞の分化と増殖を制御する中心的役割を担います（図2）．特に，骨芽細胞由来の破骨細胞分化因子RANKLや破骨細胞分化抑制因子osteoprotegerin (OPG) は，破骨細胞の分化，増殖，活性化，およびアポトーシスの調節因子として重要な役割を担っており，両者の厳密な産生制御により正常な骨代謝が営まれています．従って，骨芽細胞におけるRANKLやOPGの産生機序，シグナルカスケードの解明，および上記のサイトカインの作用と骨破壊を伴う疾患との関連を解明することは，新たな治療戦略を探る上で極めて重要であると考えられます．
一方，RANKL 以外に骨吸収を促進する炎症性サイトカインとして，interleukin
(IL)-1，IL-6，IL-11，および prostaglandin (PG) E2などが知られています．これらは様々な刺激により骨芽細胞から産生されますが，その産生機構が解明されつつあります．また、in
vivo において，LPS の脳室内投与による交感神経系の活性化や，ストレス負荷で副腎髄質から分泌されるアドレナリンの作用が，マウス頭頂骨におけるIL-6 やCOX-2の mRNA発現を促進させることが明らかになりました（図3）．外的環境による骨芽細胞の応答が骨吸収促進因子を産生し，骨代謝にいかなる影響を及ぼすかなどの機構の解明は，新たな治療薬の開発に繋がる可能性を秘めています．
私たちは，新たな骨破壊疾患治療戦略の構築を目的にして，マウス骨芽細胞様細胞におけるOPG産生機構の解明，骨芽細胞由来OPGの新規生理作用の解明，in
vitro病態モデルにより惹起されるRANKL産生誘導およびOPG産生抑制のシグナルカスケードの解明，そして，現代ストレスが骨代謝に及ぼす影響（骨芽細胞と神経細胞のクロストーク）の解明をめざして，研究を進めています．
図2. 骨芽細胞由来分化誘導因子による破骨細胞の分化
図3.各種刺激による骨芽細胞の応答と細胞内シグナルカスケード
研究業績
（１）タンパク質分解と翻訳後修飾に関する研究（2004〜2009）
1.
Tsukamoto, S. and Yokosawa, H. (2009).
Targeting the proteasome pathway. Expert
Opin. Ther. Targets 13, 605-621.
2.
Saeki, Y., Kudo,
T., Sone, T., Kikuchi, Y., Yokosawa, H., Toh-e, A., and Tanaka, K. (2009). Lysine 63-linked polyubiquitin chain may
serve as a targeting signal for the 26S proteasome. EMBO J. 28, 359-371.
3.
Yoshida, K., Yamaguchi, K., Mizuno,
A., Unno, Y., Asai, A., Sone, T., Yokosawa, H., Matsuda, A., Arisawa, M., and
Shuto, S. (2009). Three-dimensional structure-activity relationship study of belactosin A
and its stereo- and regioisomers: development of potent proteasome inhibitors
by a stereochemical diversity-oriented strategy. Org. Biomol. Chem.
7, 1868-1877.
4.
Azumi,
K., Ikeda, Y., Takeuchi, T., Nomura, T., Sabau, S.V., Hamada, J., Okada, F.,
Hosokawa, M., and Yokosawa, H. (2009). Localization
and characterization of g-glutamyl
cyclotransferase in cancer cells. Mol.
Med. Reports 2, 385-391.
5.
Hosono, H. and Yokosawa, H. (2008). Small ubiquitin-related modifier is
secreted and shows cytokine-like activity. Biol. Pharm. Bull. 31, 834-837.
6.
Minakawa, M., Sone, T., Takeuchi, T., and Yokosawa, H. (2008). Regulation
of the nuclear factor (NF)-kB pathway by ISGylation. Biol. Pharm. Bull. 31,
2223-2227.
7.
Takeuchi, T. and Yokosawa, H. (2008). Detection and analysis
of protein ISGylation. Methods Mol. Biol.
446, 139-149.
8.
Yoshida, K., Yamaguchi, K., Sone, T., Unno, Y., Asai, A., Yokosawa, H.,
Matsuda, A., Arisawa, M., and Shuto, S. (2008). Synthesis of 2,3- and 3,4-methanoamino acid
equivalents with stereochemical diversity and their conversion into the
tripeptide proteasome inhibitor belactosin A and its highly potent
cis-cyclopropane stereoisomer. Org. Lett. 10, 3571-3574.
9.
Tsukamoto, S., Takeuchi, T., Rotinsulu, H., Mangindaan, R.E.P., van
Soes, R.W.M., Ukai, K., Kobayashi, H., Namikoshi, M., Ohta, T., and Yokosawa, H.
(2008). Leucettamol A: a new inhibitor of Ubc13-Uev1A interaction isolated from
a marine sponge, Leucetta aff. Microrhaphis. Bioorg. Med. Chem. Lett. 18, 6318-6320.
10. Tayama, Y.,
Kawahara, H., Minami, R., Shimada, M., and Yokosawa, H. (2007). Association of
Rpn10 with high molecular weight complex is enhanced during retinoic
acid-induced differentiation of neuroblastoma cells. Mol. Cell. Biochem. 306, 53-57.
11. Azumi, K., Usami,
T., Kamimura, A., Sabau, S.V., Miki, Y., Fujie, M., Jung, S.J., Kitamura, S.,
Suzuki, S., and Yokosawa, H. (2007). cDNA microarray analyses reveal candidate
marker genes for the detection of ascidian disease in Korea. Zool. Sci. 24, 1231-1240.
12. Minami, R., Shimada,
M., Yokosawa, H., and Kawahara, H. (2007). Scythe regulates apoptosis through modulating ubiquitin-mediated
proteolysis of XEF1AO. Biochem. J. 405, 495-501.
13. Urata,
S., Noda, T., Kawaoka, Y., Morikawa, S., Yokosawa, H., and Yasuda, J. (2007).
Interaction of Tsg101 with Marburg virus VP40 depends on the PPPY motif, but
not the PT/SAP motif as in the case of Ebola virus, and Tsg101 plays a critical
role in the budding of Marburg virus-like particles induced by VP40, NP, and GP.
J. Virol. 81, 4895-4899.
14. Urata, S., Yokosawa,
H., and Yasuda, J. (2007). Regulation of HTLV-1 Gag budding by Vsp4A, Vsp4B,
and AIP1/Alix. Virol. J. (online
journal) 4, 66.
15.
Ohtawa, M., Ichikawa, S., Teishikata, Y., Fujimuro, M., Yokosawa, H.,
and Matsuda, A. (2007). 9-(2-C-Cyano-2-deoxy-b-D-arabino-pentofuranosyl)guanine, a potent antitumor agent against
B-lymphoma infected with Kaposi’s sarcoma-associated herpesvirus. J. Med. Chem.
50, 2007-2010.
16. Ochiai, H.,
Fujimuro, M., Yokosawa, H., Harashima, H., and Kamiya, H. (2007). Transient
activation of transgene expression by hydrodynamics-based injection may cause
rapid decrease in plasmid DNA expression. Gene Ther. 14,
1152-1159.
17. Fujimuro,
M., Hayward, S.D., and Yokosawa, H. (2007). Molecular piracy: manipulation of
the ubiquitin system by Kaposi’s sarcoma-associated herpesvirus. Rev. Mol. Virol.
17, 405-422.
18. Takeuchi, T., Kobayashi,
T., Tamura, S., and Yokosawa, H. (2006). Negative regulation of protein
phosphatase 2Cb
by ISG15 conjugation. FEBS Lett. 580,
4521-4526.
19. Takeuchi, T., Inoue,
S., and Yokosawa, H. (2006). Identification and Herc5-mediated ISGylation of
novel target proteins. Biochem. Biophys. Res. Commun. 348, 473-477.
20. Tsukamoto, S., Yoshida,
T., Hosono, H., Ohta, T., and Yokosawa, H. (2006). Hexylitaconic acid: a new
inhibitor of p53-HDM2 interaction isolated from a marine-derived fungus, Arthrinium sp. Bioorg. Med. Chem. Lett. 16, 69-71.
21. Fujimuro, M., Nakaso, K., Nakashima, K., Sadanari, H., Inoue, H., Teishikata,
Y., Hayward, S.D., and Yokosawa, H. (2006). Multiplex PCR-based DNA array for
simultaneous detection of three human herpesviruses, EBV, CMV, and KSHV. Exp.
Mol. Pathol. 80, 124-131.
22. Nishiwaki, M., Fujimuro, M., Teishikata, Y., Inoue, H., Sasajima, H., Nakaso, K., Nakashima, K., Sadanari, H., Yamamoto, T., Fujiwara, Y.,
Ogawa, N., and Yokosawa, H. (2006). Epidemiology of Epstein-Barr virus, cytomegalovirus
and Kaposi’s sarcoma-associated herpesvirus infections in peripheral blood leukocytes
revealed by a multiplex PCR assay, J.
Med. Virol. 78, 1635-1642.
23. Fujimuro, M., Inoue, H., Teishikata, Y.,
Ishida, Y., and Yokosawa, H. (2006). Apoptotic effect of ganciclovir on primary effusion lymphoma cells infected with
Kaposi’s sarcoma-associated herpesvirus. Nucleosides
Nucleotides Nucleic Acids 25, 635-645.
24. Shimada, M., Yokosawa,
H., and Kawahara, H. (2006). MOE-1/OMA-1 is a P granules-associated protein
that is required for germline specification in Caenorhabditis elegans. Genes Cells 11, 383-396.
25. Shimada, M., Kanematsu,
K., Tanaka, K., Yokosawa, H., and Kawahara, H. (2006). Proteasomal ubiquitin
receptor RPN-10 controls sex determination in Caenorhabditis elegans. Mol.
Biol. Cell 17, 5356-5371.
26. Urata, S., Noda, T.,
Kawaoka, Y., Yokosawa, H., and Yasuda, J. (2006). Cellular factors required for
Lassa virus budding. J. Virol. 80,
4191-4195.
27. Muramoto, R., Okabe,
K., Fujimuro, M., Sugiyama, K., Yokosawa, H., Seya, T., and Matsuda, T. (2006).
Physical and functional interactions between STAT3 and Kaposi’s sarcoma-associated
herpesvirus-encoded LANA. FEBS Lett.
580, 93-98.
28. Tsukamoto, S. and
Yokosawa, H. (2006). Natural products inhibiting the ubiquitin-proteasome
proteolytic pathway, a target for drug development. Curr. Med. Chem. 13, 745-754.
29. Kawai, N., Takahashi,
H., Nishida, H., and Yokosawa, H. (2005). Regulation of NF-kB/Rel by IkB is essential for ascidian notochord
formation. Dev. Biol. 277, 80-91.
30. Ban, S., Harada, Y., Yokosawa, H., and
Sawada, H. (2005). Highly polymorphic vitelline-coat protein HaVC80 from the
ascidian, Halocynthia
aurantium: structural analysis and involvement in
self/nonself-recognition during fertilization. Dev. Biol. 286, 440-451.
31. Takeuchi, T. and Yokosawa, H. (2005). ISG15 modification of Ubc13 suppresses its
ubiquitin-conjugating activity. Biochem. Biophys. Res. Commun. 336, 9-13.
32. Takeuchi, T., Iwahara, S., Saeki, Y., Sasajima, H., and Yokosawa, H. (2005).
Link between the ubiquitin conjugation system and the ISG15 conjugation system:
ISG15 conjugation to the UbcH6 ubiquitin E2 enzyme. J. Biochem. 138, 711-719.
33. Fujimuro, M., Liu,
J., Zhu, J., Yokosawa, H., and Hayward, S.D. (2005). Regulation of the
interaction between glycogen synthase kinase 3 and the Kaposi's
sarcoma-associated herpesvirus latency-associated nuclear antigen. J. Virol.
79, 10429-10441.
34. Fujimuro, M., Nishiya, T., Nomura, Y., and Yokosawa, H. (2005). Involvement
of polyubiquitin chains via specific chain linkages in stress response in
mammalian cells. Biol. Pharm. Bull. 28, 2315-2318.
35. Kikukawa, Y., Minami,
R., Shimada, M., Kobayashi, M., Tanaka, K., Yokosawa, H., and Kawahara, H. (2005).
Unique proteasome subunit Xrpn10c is a specific receptor for the antiapoptotic
ubiquitin-like protein Scythe. FEBS J.
272, 6373-6386.
36. Tsukamoto, S., Hirota, H., Imachi, M.,
Fujimuro, M., Onuki, H., Ohta, T., and Yokosawa, H. (2005). Himeic acid: a new
ubiquitin-activating enzyme inhibitor isolated from a marine-derived fungus, Aspergillus sp. Bioorg. Med. Chem.
Lett. 15, 191-194.
37. Azumi, K., Sasaki, T., Okochi, K., Yamasaki, S., Saito, T., Takayama, H., and
Yokosawa, H. (2005). Differential display analysis reveals the expression of
glutathione S-transferase w and novel genes through an ITAM-containing
receptor in ascidian immunocytes. Immunogenetics 57, 444-452.
38. Fujimuro, M. and
Yokosawa, H. (2005). Production of
anti-polyubiquitin monoclonal antibodies and their use for characterization and
isolation of polyubiquitinated proteins. Methods Enzymol. 399, 75-86.
39. Saeki, Y., Isono, E.,
Shimada, M., Kawahara, H., Yokosawa, H., and Toh-e, A. (2005). Knocking out
ubiquitin proteasome system function in vivo and in vitro with genetically
encodable tandem ubiquitin. Methods Enzymol. 399, 64-74.
40. Isono, E., Saeki, Y.,
Yokosawa, H., and Toh-e, A. (2004). Rpn7 is required for the structural
integrity of the 26S proteasome of Saccharomyces
cerevisiae. J. Biol. Chem. 279, 27168-27176.
41. Sone, T., Saeki, Y.,
Toh-e, A., and Yokosawa, H. (2004). Sem1p is a novel subunit of the 26S
proteasome from Saccharomyces cerevisiae.
J. Biol. Chem. 279, 28807-28816.
42. Sawada, H., Tanaka, E., Ban, S., Yamasaki, C.,
Fujino, J., Ooura, K., Abe, Y., Matsumoto, K., and Yokosawa, H. (2004). Self/nonself recognition in
ascidian fertilization: vitelline coat protein HrVC70 is a candidate
allorecognition molecule. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 101, 15615-15620.
43. Sawada, H., Kikukawa,
Y., Ban, S., Kakudo, T., and Yokosawa, H. (2004). Expression of trypsin-like
proteases and protease nexin-1 in mdx mouse muscles. Biochem.
Biophys. Res. Commun. 314, 654-658.
44. Saeki, Y., Tayama, Y.,
Toh-e, A., and Yokosawa, H. (2004). Definitive evidence for
Ufd2-catalyzed elongation of the ubiquitin chain through Lys48 linkage. Biochem.
Biophys. Res. Commun. 320, 840-845.
45. Saeki, Y., Isono, E.,
Oguchi, T., Shimada, M., Sone, T., Kawahara, H., Yokosawa, H., and Toh-e, A. (2004).
Intracellularly inducible, ubiquitin hydrolase-insensitive tandem ubiquitins
inhibit the 26S proteasome activity and cell division. Genes Genet. Syst.
79, 77-86.
46. Yamakami, M. and
Yokosawa, H. (2004). Tom1 (target of Myb 1) is a
novel negative regulator of interleukin-1- and tumor necrosis factor-induced
signaling pathways. Biol.
Pharm. Bull. 27,
564-566.
47. Tsukamoto, S., Yamashita,
K., Tane, K., Kizu, R., Ohta, T., Matsunaga, S., Fusetani, N., Kawahara, H., and
Yokosawa, H. (2004). Girolline, an antitumor compound isolated from a sponge,
induces G2/M cell cycle arrest and accumulation of polyubiquitinated p53. Biol.
Pharm. Bull. 27, 699-701.
48. 藤室雅弘, 横沢英良 (2009). プロテアソームとタンパク質分解. 生物薬科学実験講座「細胞の構造とオルガネラ」, pp. 117-131, 廣川書店, 東京.
49. 川原裕之, 横沢英良 (2008).
ユビキチン依存的蛋白質分解系の新しい仕組み：ポリユビキチン鎖の認識とプロテアソームへの運搬. 癌と化学療法 35, 11-15.
50. 塚本佐知子, 横沢英良 (2008).
展開するプロテアソーム阻害剤研究. 実験医学 26, 242-247.
51. 児玉恵理, 横沢英良 (2008). 酵素ハンドブック（3版）（八木達彦・福井俊郎・一島英治・鏡山博行・虎谷哲夫編）, 分担, 朝倉書店, 東京.
52. 横沢英良 (2007). 蛋白質の分解. 生物物理学ハンドブック（石渡信一・桂勲・桐野豊・美宅成樹編）, pp. 69-71, 朝倉書店, 東京.
53. 藤室雅弘, 横沢英良 (2007).
HHV-8感染における遺伝子発現とユビキチンシステムの制御. 蛋白質核酸酵素 52, 1113-1120.
54. 川原裕之, 嶋田益弥, 南亮介, 横沢英良 (2006).
ユビキチンレセプターの構造と機能. 蛋白質核酸酵素 51,
1245-1250.
55. 武内智春, 横沢英良 (2006).
ISG15と生体防御機構. 蛋白質核酸酵素 51,
1210.
56. 佐伯泰, 横沢英良 (2004).
ユビキチンシステムのコーディネーター：ユビキチンリガーゼ．わかる実験医学シリーズ「ユビキチンがわかる」（田中啓二編），pp. 52-57, 羊土社.
57. 佐伯泰, 横沢英良 (2004).
ユビキチンシステムのメカニズム．医学のあゆみ 211, 5-11.
58. 塚本佐知子, 横沢英良 (2004).
ユビキチン-プロテアソームシステムをターゲットとする天然物化学・創薬化学の新しい展開. 有機合成化学協会誌
62, 968-976.
（２）細胞の増殖・分化の制御機構に関する研究（2003〜2009）
1.
Mogi,
M. and Kondo, A. (2009). Down-regulation of mTOR leads to up-regulation of
osteoprotegerin in bone marrow cells. Biochem.
Biophys. Res. Commun. 384, 82-86.
2.
Mogi,
M. and Kondo, A. (2009). Down-regulation of NF-kB led to up-regulation
of NGF production in mouse osteoblasts. J.
Immunoassay Immunochem. in press.
3. Aki, Y., Kondo, A., Nakamura, H., and Togari, A. (2008). Lysophosphatidic acid-stimulated interleukin-6 and -8 synthesis through LPA1 receptors on human osteoblasts. Arch. Oral Biol. 53, 207-213.
7. Togari, A., Arai, M., and Kondo, A. (2005). The role of the sympathetic nervous system in controlling bone metabolism. Expert Opin. Ther. Targets 9, 931-940.
12. Kondo, A. and Togari, A. (2004). Activation of osteoblastic functions by a mediator of pain, bradykinin. Biochem. Pharmacol. 68, 1423-1431.
13. Mogi, M. and Togari, A. (2003). Activation of caspases is required for osteoblastic differentiation. J. Biol. Chem. 278, 47477-47482.
14. Nakamura, M., Udagawa, N., Matsuura, S., Mogi, M., Nakamura, H., Horiuchi, H., Saito, N., Hiraoka, B.Y., Kobayashi, Y., Takaoka, K., Ozawa, H., Miyazawa, H., and Takahashi, N. (2003). Osteoprotegerin regulates bone formation through a coupling mechanism with bone resorption. Endocrinology 144, 5441-5449.
15. Kondo, A. and Togari, A. (2003). In vivo stimulation of sympathetic nervous system modulates osteoblastic activity in mouse calvaria. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 285, E661-E667.