1. 横浜市立大学大学院・医学研究科 生理学












     

     

     

    大学院医学研究科

     

     


     


    教室員の紹介

    竹本 研 (たけもと きわむ)

    2009年10月-2015年3月 JSTさきがけ・脳情報の解読と制御領域(川人光男総括) 研究員兼任

    (研究テーマ)
    1.神経伝達物質受容体の光不活化技術の開発

     CALI法は、標的分子を光で酸化・不活性化する分子操作技術のひとつであり、直径数マイクロメーターの微小領域においても迅速な分子不活化が可能です。この高い時間・空間分解能を生かして、シナプス表面で機能する神経伝達物質受容体を脳領域〜単一シナプスレベルで光不活化できれば記憶情報の詳細かつ因果的な解析が可能です。本研究ではエオシンCALI法(Takemoto K. et  al. ACS. Chem. Biol. 2011)とモノクロ抗体を用いて、神経伝達物質受容体を光で不活化する新技術の開発を進めています(Takemoto K. et al. Nat. Biotechnol. 2017)。

    2. 記憶痕跡細胞選択メカニズムの操作的解明
     記憶は記憶痕跡という細胞集団に貯蔵されますが、「どの細胞が記憶痕跡細胞になるか?」という選択原理はまったく不明です。本研究では、二光子イメージングとエオシンCALI法を用いて、記憶痕跡細胞が選択されるメカニズムの解明を進めています。

    3. ゲノムワイドCALI法の開発
     抗体を用いるCALI法では、分子ごとにCALIが可能な抗体を取得する必要があり、様々な分子に対して簡便に適用することは困難です。光増感蛋白質(Takemoto K. et al. Sci. Rep. 2013)を用いれば抗体は不要ですが、遺伝子サイズが大きくノックイン効率が低いため、内在性蛋白質への適用が困難です。そこで抗体を用いることなく、内在性蛋白質を簡便に光不活化可能な新技術の開発に挑んでいます。本研究では、10-15アミノ酸程度のペプチド配列を標的分子に融合するだけでCALIが可能になる、「CALIタグ」技術を開発します。この配列は短いため、容易にノックインが可能です。これをCRISPER-Cas9などと組み合わせることで、個々の内在性蛋白質を簡便かつ網羅的に光不活化可能な、次世代の分子操作技術「ゲノムワイドCALI法」の創生を目指します。

    4. CALI法を応用した医療技術の開発
     これまで培ったCALI法に関する技術基盤を元に、がん細胞や疾患原因物質を光で迅速に不活性化する新技術の開発を進めています。



    (全業績リスト)
    19. Riani YD, Matsuda T, Takemoto K and Nagai T
    "Green monomeric photosensitizing fluorescent protein for photo-inducible protein inactivation and cell ablation."
    BMC Biol. 16(1):50, 2018

    18. Tada H, Miyazaki T, Takemoto K , Jitsuki S, Nakajima W, Koide M, Yamamoto N, Taguchi A, Kawai H, Komiya K, Suyama K, Abe H, Sano A and Takahashi T
    "Social isolation suppresses actin dynamics and synaptic plasticity through ADF/cofilin inactivation in the developing rat barrel cortex."
    Sci. Rep., 8471, 2017

    17. Takemoto K*(co-corresponding author), Iwanari H, Tada H, Suyama K, Sano A, Nagai T, Hamakubo T and Takahashi T*
    "Optical inactivation of synaptic AMPA receptors erases fear memory"
    Nat. Biotechnol., 35(1);38-47, 2017
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    16. Tada H, Miyazaki T, Takemoto K, Takase K, Jitsuki S, Nakajima W, Koide M, Yamamoto N, Komiya K, Suyama K, Sano A, Taguchi A and Takahashi T
    "Neonatal isolation augments social dominance by altering actin dynamics in the medial prefrontal cortex"
    Proc Natl Acad Sci U S A.,1606351113, 2016

    15. Sakamaki K, Ishii MT, Sakata T, Takemoto K, Takagi C, Takeuchi A, Morishita R, Takahashi H, Nozawa A, Shinoda H, Chiba K, Sugimoto H, Saito A, Tamate S, Satou Y, Sang-Kee J, Matsuoka S, Koyamada K, Sawasaki T, Nagai T and Ueno N
    "Dysregulation of a potassium channel, THIK-1, targeted by caspase-8 accelerates cell shrinkage"
    Biochem.Biophys.Acta., 1863(11);2766-2783, 2016

    14. Jitsuki S, Nakajima W, Takemoto K , Sano A, Tada H, Takahashi-Jitsuki A, Takahashi T.
    "Nogo Receptor Signaling Restricts Adult Neural Plasticity by Limiting Synaptic AMPA Receptor Delivery"
    Cerebral Cortex, 26(1); 427-439, 2016

    13. Liu T, Yamaguchi Y, Shirasaki Y, Shikada K, Hoshino K, Kaisho T, Takemoto K , Suzuki T, Kuranaga E, Ohara O, Miura M.
    "Single-cell
    imaging of caspase-1 dynamics reveals an all-or none inflammasome signaling responce"
    Cell Rep.
    8(4):974-982, 2014.

    12. Yamaguchi Y, Kuranaga E, Nakajima Y, Koto A, Takemoto K, Miura M.
    "In vivo monitoring of caspase activation using a fluorescence resonance energy transfer-based fluorescent probe"
    Methods Enzymol., 544; 299-325, 2014
    .

    11. Takemoto K , Matsuda T, Sakai N, Fu D, Noda M, Uchiyama S, Kotera I, Arai Y, Horiuchi M, Fukui K, Ayabe T, Inagaki F, Suzuki H, Nagai T.
    "SuperNova, a monomeric photosensitizing fluorescent protein for chromophore-assisted light inactivation"
    Sci. Rep., 3; 2629, 2013.

    10. Ohtsuka K, Sato S, Sato Y, Sota K, Ohzawa S, Matsuda T, Takemoto K, Takamune N, Juskowiak B, Nagai T, Takenaka S
    "Fluorescence imaging of potassium ions in living cells using a fluorescent probe based a thrombin binding aptamer-peptide conjyugate"
    Chem. Commun. 48(39):4740-2, 2012.

    9. Yamaguchi Y, Shinotsuka N, Nonomura K, Takemoto K , Kuida K, Yoshida H, Miura M.
    “Live imaging of apoptosis in a novel transgenic mouse highlights its role in neural tube closure“
    J.Cell.Biol. 195(6): 1047-60, 2011.

    8. Takemoto K , Matsuda T, McDougall M, Klaubert DH, Hasegawa A, Los GV, Wood KV, Miyawaki A, Nagai T.
    “Chromophore-assisted light inactivation of HaloTag fusion proteins labeled with eosin in living cells“
    ACS Chem Biol. 6(5): 401-6, 2011.

    7. Kuranaga E, Matsunuma T, Kanuka H, Takemoto K , Koto A, Kimura K, Miura M.
    "Apotosis controls the speed of looping morphogenesis in Drosophila male terminalia"
    Development. 138(8): 1493-9, 2011.

    6. Jitsuki S, Takemoto K , Kawasaki T, Tada H, Takahashi A, Becamel C, Sano A, Yuzaki M, Zukin RS, Ziff EB, Kessels HW, and Takahashi T.
    "Serotonin mediates cross-modal reorganization of cortical circuits".
    Neuron, 69, 780-792, 2011.

    5. Takemoto K , Kuranaga E, Tonoki A, Nagai T, Miyawaki A and Miura M.
    “Local initiation of caspase activation in Drosophila salivary gland programmed cell death in vivo “
    Proc Natl Acad Sci U S A. 104(33): 13367-13372, 2007. 

    4. Kuranaga E, Kanuka H, Tonoki A, Takemoto K , Tomioka T, Kobayashi M, Hayashi S and Miura M.
    “Drosophila IKK-Related Kinase regulates non-apoptotic function of caspases via degradation of IAPs”
    Cell 126(3): 583-596, 2006.

    3. Kanuka H., Kuranaga E., Takemoto K ., Hiratou T., Okano H., and Miura M.
    “Drosophila caspase transduces Shaggy/GSK-3b kinase activity in neural precuorsor development.”
    EMBO J. 24(21): 3793-3806, 2005.

    2. Takemoto K , Nagai T, Miyawaki A, and Miura M.
    “Spatio-temporal activation of caspase revealed by indicator that is insensitive to environmental effects”
    J.Cell Biol. 160(2): 235-243, 2003.
    See also
    In This Issue.

    1. Uetsuki T, Takemoto K , Nishimura I, Okamoto M, Niinobe M, Momoi T, Miura M and Yoshikawa K.
    “Activation of Neuronal Caspase-3 by Intracellular Accumulation of Wild-Type Alzheimer Amyloid Precursor Protein”
    J.Neurosci. 19(16): 6955-6964, 1999.