2025/07/29 更新

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クロハ カズシゲ
黒羽 一誠
Kazushige Kuroha
所属
医学研究科 医科学専攻 組織学 助教
医学部 医学科
職名
助教
プロフィール
真核生物における翻訳制御と品質管理機構。
精子幹細胞において分化誘導の鍵となるゲノム修飾酵素群の翻訳制御機構。
外部リンク

学位

  • 博士(理学) ( 名古屋大学 )

研究キーワード

  • 分子生物学

  • 翻訳

  • 組織学

  • 解剖学

  • 品質管理

研究分野

  • ライフサイエンス / 分子生物学

  • ライフサイエンス / 解剖学

経歴

  • 横浜市立大学   医学部   助教

    2019年4月 - 現在

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  • ニューヨーク州立大学ダウンステイトメディカルセンター   博士研究員

    2013年4月 - 2019年3月

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  • 東北大学 大学院薬学研究科   研究員

    2010年4月 - 2013年3月

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所属学協会

論文

  • Abnormal H3K27me3 underlies degenerative spermatogonial stem cells in cryptorchid testis. 査読 国際誌

    Kazushige Kuroha, Ivana Dočkal, Uroš Radović, Kuniko Nakajima, Ikue Hoshi, Shion Matsuda, Noriko Kojitani, Kazuyuki Ohbo, Shin-Ichi Tomizawa

    Development (Cambridge, England)   2025年1月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Cryptorchidism is the most frequent congenital defect in newborn males characterized by the absence of the testis from the scrotum. Approximately 90% of patients with untreated bilateral cryptorchidism exhibit azoospermia due to defective spermatogenesis in the affected testis. While abnormal spermatogonial stem cell maintenance or differentiation is suggested to cause germ cell degeneration in the cryptorchid testis, underlying molecular mechanisms remain unclear. Here we profiled spermatogonial epigenetic landscapes using surgically induced cryptorchid testis in the mouse. We show that cryptorchidism leads to alterations in local, but not global H3K27me3 and H3K9me3 in undifferentiated spermatogonia. Of these, the loss of H3K27me3 was correlated with activation of developmental and proapoptotic pathway genes that are repressed by the polycomb machinery in germ cells. Cryptorchid spermatogonia exhibit the increase of H3K27me3 demethylases KDM6A and KMD6B. Furthermore, we reveal that an increased temperature leads to Kdm6a/b upregulation in germline stem cells cultured in vitro. Thus, our study suggests that temperature-dependent histone demethylation may induce mRNA dysregulation due to the partial loss of H3K27me3 in spermatogonia.

    DOI: 10.1242/dev.204239

    PubMed

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  • Ribosomal collision is not a prerequisite for ZNF598-mediated ribosome ubiquitination and disassembly of ribosomal complexes by ASCC. 査読 国際誌

    Anna Miścicka, Alexander G Bulakhov, Kazushige Kuroha, Alexandra Zinoviev, Christopher U T Hellen, Tatyana V Pestova

    Nucleic acids research   2024年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Ribosomal stalling induces the ribosome-associated quality control (RQC) pathway targeting aberrant polypeptides. RQC is initiated by K63-polyubiquitination of ribosomal protein uS10 located at the mRNA entrance of stalled ribosomes by the E3 ubiquitin ligase ZNF598 (Hel2 in yeast). Ubiquitinated ribosomes are dissociated by the ASC-1 complex (ASCC) (RQC-Trigger (RQT) complex in yeast). A cryo-EM structure of the ribosome-bound RQT complex suggested the dissociation mechanism, in which the RNA helicase Slh1 subunit of RQT (ASCC3 in mammals) applies a pulling force on the mRNA, inducing destabilizing conformational changes in the 40S subunit, whereas the collided ribosome acts as a wedge, promoting subunit dissociation. Here, using an in vitro reconstitution approach, we found that ribosomal collision is not a strict prerequisite for ribosomal ubiquitination by ZNF598 or for ASCC-mediated ribosome release. Following ubiquitination by ZNF598, ASCC efficiently dissociated all polysomal ribosomes in a stalled queue, monosomes assembled in RRL, in vitro reconstituted 80S elongation complexes in pre- and post-translocated states, and 48S initiation complexes, as long as such complexes contained ≥ 30-35 3'-terminal mRNA nt. downstream from the P site and sufficiently long ubiquitin chains. Dissociation of polysomes and monosomes both involved ribosomal splitting, enabling Listerin-mediated ubiquitination of 60S-associated nascent chains.

    DOI: 10.1093/nar/gkae087

    PubMed

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  • A behind-the-scenes role of BDNF in the survival and differentiation of spermatogonia 査読

    Shin-ichi Tomizawa, Kazushige Kuroha, Michio Ono, Kuniko Nakajim, Kazuyuki Ohb

    Asian Journal of Andrology   2024年

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • A non-canonical bivalent gene Wfdc15a controls spermatogenic protease and immune homeostasis 査読 国際誌

    Shin-ichi Tomizawa, Rachel Fellows, Michio Ono, Kazushige Kuroha, Ivana Dočkal, Yuki Kobayashi, Keisuke Minamizawa, Koji Natsume, Kuniko Nakajima, Ikue Hoshi, Masahide Seki, Yutaka Suzuki, Kazushi Aoto, Hirotomo Saitsu, Kazuyuki Ohbo

    Development   2024年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Male infertility can be caused by chromosomal abnormalities, mutations, and epigenetic defects. Epigenetic modifiers pre-program hundreds of spermatogenic genes in spermatogonial stem cells (SSCs) for expression later in spermatids, but it remains mostly unclear whether and how those genes are involved in fertility. Here, we report that Wfdc15a, a WFDC family protease inhibitor pre-programmed by KMT2B, is essential for spermatogenesis. We found that Wfdc15a is a non-canonical bivalent gene carrying both H3K4me3 and facultative H3K9me3 in SSCs but is later activated along with the loss of H3K9me3 and acquisition of H3K27ac during meiosis. We show that Wfdc15a deficiency causes defective spermiogenesis at the beginning of spermatid elongation. Notably, depletion of Wfdc15a causes substantial disturbance of the testicular protease-antiprotease network and leads to an orchitis-like inflammatory response associated with TNFa expression in round spermatids. Together, our results reveal a unique epigenetic program regulating innate immunity crucial for fertility.

    DOI: 10.1242/dev.202834

    PubMed

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  • Tsga8 is required for spermatid morphogenesis and male fertility in mice. 査読 国際誌

    Yuki Kobayashi, Shin-Ichi Tomizawa, Michio Ono, Kazushige Kuroha, Keisuke Minamizawa, Koji Natsume, Selma Dizdarević, Ivana Dočkal, Hiromitsu Tanaka, Tatsukata Kawagoe, Masahide Seki, Yutaka Suzuki, Narumi Ogonuki, Kimiko Inoue, Shogo Matoba, Konstantinos Anastassiadis, Nobuhisa Mizuki, Atsuo Ogura, Kazuyuki Ohbo

    Development (Cambridge, England)   148 ( 8 )   2021年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    During spermatogenesis, intricate gene expression is coordinately regulated by epigenetic modifiers, which are required for differentiation of spermatogonial stem cells (SSCs) contained among undifferentiated spermatogonia. We have previously found that KMT2B conveys H3K4me3 at bivalent and monovalent promoters in undifferentiated spermatogonia. Because these genes are expressed late in spermatogenesis or during embryogenesis, we expect that many of them are potentially programmed by KMT2B for future expression. Here, we show that one of the genes targeted by KMT2B, Tsga8, plays an essential role in spermatid morphogenesis. Loss of Tsga8 in mice leads to male infertility associated with abnormal chromosomal distribution in round spermatids, malformation of elongating spermatid heads and spermiation failure. Tsga8 depletion leads to dysregulation of thousands of genes, including the X-chromosome genes that are reactivated in spermatids, and insufficient nuclear condensation accompanied by reductions of TNP1 and PRM1, key factors for histone-to-protamine transition. Intracytoplasmic sperm injection (ICSI) of spermatids rescued the infertility phenotype, suggesting competency of the spermatid genome for fertilization. Thus, Tsga8 is a KMT2B target that is vitally necessary for spermiogenesis and fertility.

    DOI: 10.1242/dev.196212

    PubMed

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  • Lack of whey acidic protein (WAP) four-disulfide core domain protease inhibitor 2 (WFDC2) causes neonatal death from respiratory failure in mice. 査読 国際誌

    Kuniko Nakajima, Michio Ono, Uroš Radović, Selma Dizdarević, Shin-Ichi Tomizawa, Kazushige Kuroha, Go Nagamatsu, Ikue Hoshi, Risa Matsunaga, Takayuki Shirakawa, Takeyuki Kurosawa, Yasunari Miyazaki, Masahide Seki, Yutaka Suzuki, Haruhiko Koseki, Masataka Nakamura, Toshio Suda, Kazuyuki Ohbo

    Disease models & mechanisms   12 ( 11 )   2019年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Respiratory failure is a life-threatening problem for pre-term and term infants, yet many causes remain unknown. Here, we present evidence that whey acidic protein (WAP) four-disulfide core domain protease inhibitor 2 (Wfdc2), a protease inhibitor previously unrecognized in respiratory disease, may be a causal factor in infant respiratory failure. Wfdc2 transcripts are detected in the embryonic lung and analysis of a Wfdc2-GFP knock-in mouse line shows that both basal and club cells, and type II alveolar epithelial cells (AECIIs), express Wfdc2 neonatally. Wfdc2-null-mutant mice display progressive atelectasis after birth with a lethal phenotype. Mutant lungs have multiple defects, including impaired cilia and the absence of mature club cells from the tracheo-bronchial airways, and malformed lamellar bodies in AECIIs. RNA sequencing shows significant activation of a pro-inflammatory pathway, but with low-quantity infiltration of mononuclear cells in the lung. These data demonstrate that Wfdc2 function is vitally important for lung aeration at birth and that gene deficiency likely causes failure of the lung mucosal barrier.

    DOI: 10.1242/dmm.040139

    PubMed

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  • Two classes of EF1-family translational GTPases encoded by giant viruses 査読

    Zinoviev, Alexandra, Kuroha, Kazushige, Pestova, Tatyana, Hellen, Christopher

    Nucleic Acids Research   47 ( 11 )   5761 - 5776   2019年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • Release of Ubiquitinated and Non-ubiquitinated Nascent Chains from Stalled Mammalian Ribosomal Complexes by ANKZF1 and Ptrh1. 査読

    Kuroha K, Zinoviev A, Hellen CUT, Pestova TV

    Molecular cell   72 ( 2 )   286 - 302.e8   2018年10月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者  

    DOI: 10.1016/j.molcel.2018.08.022

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  • The Upf factor complex interacts with aberrant products derived from mRNAs containing a premature termination codon and facilitates their proteasomal degradation. 査読 国際誌

    Kazushige Kuroha, Koji Ando, Reiko Nakagawa, Toshifumi Inada

    The Journal of biological chemistry   288 ( 40 )   28630 - 40   2013年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Up-frameshift (Upf) factors eliminate aberrant mRNAs containing a specific premature termination codon (PTC). Here, we show that Upf complex facilitates the ubiquitin-dependent degradation of products derived from mRNA containing specific PTCs in Saccharomyces cerevisiae. The efficiency of recruitment of the Upf complex to a PTC product was correlated with the decay of the PTC product. Upf factors promoted the degradation of the human von Hippel-Lindau (VHL) protein, which is an unfolded protein in yeast cells, in a manner that depends on the presence of a faux 3'-UTR. Mass spectrometric analysis and Western blot analysis revealed that Hsp70 was associated with the PTC product. These findings suggest that the Upf complex may be recruited to ribosomes in a faux 3'-UTR-dependent manner and then associates with aberrant products to facilitate their degradation by the proteasome.

    DOI: 10.1074/jbc.M113.460691

    PubMed

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  • Roles of Dom34:Hbs1 in Nonstop Protein Clearance from Translocators for Normal Organelle Protein Influx 査読

    Toshiaki Izawa, Tatsuhisa Tsuboi, Kazushige Kuroha, Toshifumi Inada, Shuh-ichi Nishikawa, Toshiya Endo

    CELL REPORTS   2 ( 3 )   447 - 453   2012年9月

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

    Because messenger RNAs without a stop codon (nonstop mRNAs) generate stalled ribosomes, cells have developed a mechanism allowing degradation of nonstop mRNAs and their translation products (nonstop proteins) in the cytosol. Here, we observe the fate of nonstop proteins destined for organelles such as the endoplasmic reticulum (ER) and mitochondria. Nonstop mRNAs for secretory-pathway proteins in yeast generate nonstop proteins that become stuck in the translocator, the Sec61 complex, in the ER membrane. These stuck nonstop secretory proteins avoid proteasomal degradation in the cytosol, but are instead released into the ER lumen through stalled ribosome and translocator channels by Dom34:Hbs1. We also found that nonstop mitochondrial proteins are cleared from the mitochondrial translocator, the TOM40 complex, by Dom34:Hbs1. Clearance of stuck nonstop proteins from organellar translocator channels is crucial for normal protein influx into organelles and for normal cell growth, especially when nonstop mRNA decay does not function efficiently.

    DOI: 10.1016/j.celrep.2012.08.010

    Web of Science

    PubMed

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  • Dom34:Hbs1 Plays a General Role in Quality-Control Systems by Dissociation of a Stalled Ribosome at the 3 ' End of Aberrant mRNA 査読

    Tatsuhisa Tsuboi, Kazushige Kuroha, Kazuhei Kudo, Shiho Makino, Eni Inoue, Isao Kashima, Toshifumi Inada

    MOLECULAR CELL   46 ( 4 )   518 - 529   2012年5月

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

    Translation arrest leads to an endonucleolytic cleavage of mRNA that is termed no-go decay (NGD). It has been reported that the Dom34:Hbs1 complex stimulates this endonucleolytic cleavage of mRNA induced by translation arrest in vivo and dissociates subunits of a stalled ribosome in vitro. Here we report that Dom34:Hbs1 dissociates the subunits of a ribosome that is stalled at the 3' end of mRNA in vivo, and has a crucial role in both NGD and nonstop decay. Dom34:Hbs1-mediated dissociation of a ribosome that is stalled at the 3' end of mRNA is required for degradation of a 5'-NGD intermediate. Dom34:Hbs1 facilitates the decay of nonstop mRNAs from the 3' end by exosomes and is required for the complete degradation of nonstop mRNA decay intermediates. We propose that Dom34:Hbs1 stimulates degradation of the 5'-NGD intermediate and of nonstop mRNA by dissociating the ribosome that is stalled at the 3' end of the mRNA.

    DOI: 10.1016/j.molcel.2012.03.013

    Web of Science

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  • Receptor for activated C kinase 1 stimulates nascent polypeptide-dependent translation arrest 査読

    Kazushige Kuroha, Mayuko Akamatsu, Lyudmila Dimitrova, Takehiko Ito, Yuki Kato, Katsuhiko Shirahige, Toshifumi Inada

    EMBO REPORTS   11 ( 12 )   956 - 961   2010年12月

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

    Nascent peptide-dependent translation arrest is crucial for the quality control of eukaryotic gene expression. Here we show that the receptor for activated C kinase 1 (RACK1) participates in nascent peptide-dependent translation arrest, and that its binding to the 40S subunit is crucial for this. Translation arrest by a nascent peptide results in Dom34/Hbs1-independent endonucleolytic cleavage of mRNA, and this is stimulated by RACK1. We propose that RACK1 stimulates the translation arrest that is induced by basic amino-acid sequences that leads to endonucleolytic cleavage of the mRNA, as well as to co-translational protein degradation.

    DOI: 10.1038/embor.2010.169

    Web of Science

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  • Structural basis for mRNA surveillance by archaeal Pelota and GTP-bound EF1α complex. 査読

    Kobayashi K, Kikuno I, Kuroha K, Saito K, Ito K, Ishitani R, Inada T, Nureki O

    Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America   107 ( 41 )   17575 - 17579   2010年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1073/pnas.1009598107

    Web of Science

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  • Upf1 stimulates degradation of the product derived from aberrant messenger RNA containing a specific nonsense mutation by the proteasome 査読

    Kazushige Kuroha, Tsuyako Tatematsu, Toshifumi Inada

    EMBO REPORTS   10 ( 11 )   1265 - 1271   2009年11月

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

    Aberrant messenger RNAs containing a premature termination codon (PTC) are eliminated by the nonsense-mediated mRNA decay (NMD) pathway. Here, we show that a crucial NMD factor, up frameshift 1 protein (Upf1), is required for rapid proteasome-mediated degradation of an aberrant protein (PTC product) derived from a PTC-containing mRNA. Western blot and pulse-chase analyses revealed that Upf1 stimulates the degradation of specific PTC products by the proteasome. Moreover, the Upf1-dependent, proteasome-mediated degradation of the PTC product was also stimulated by mRNAs harbouring a faux 30 untranslated region (3'-UTR). These results indicate that protein stability might be regulated by an aberrant mRNA 3'-UTR.

    DOI: 10.1038/embor.2009.200

    Web of Science

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  • Analysis of nonstop mRNA translation in the absence of tmRNA in Escherichia coli 査読

    Kazushige Kuroha, Nobuo Horiguchi, Hiroji Aiba, Toshifumi Inada

    GENES TO CELLS   14 ( 6 )   739 - 749   2009年6月

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

    tmRNA, a product of ssrA gene, plays a crucial role in the quality control system that eliminates aberrant products of nonstop mRNAs in prokaryotes. Although tmRNA recycles ribosomes stalled at the 3' end of nonstop mRNAs, the fate of ribosomes that stall at the 3' end in the absence of tmRNA has not been extensively examined. Here we report our analysis of the translation status of nonstop mRNAs. Polysome analysis showed that nonstop mRNAs were translated efficiently, and peptidyl-tRNA was not found in any fraction in a Delta ssrA strain. In vitro translation experiments using PURESYSTEM revealed that ribosomes translating nonstop mRNAs were dissociated from the 3' end of mRNA, and the peptidyl-tRNA was only weakly hydrolyzed in the monosome. These results suggest that the peptidyl-tRNA of a nonstop mRNA is hydrolyzed by an unknown factor(s) in vivo, thereby allowing a nonstop mRNA to be translated as efficiently as a normal mRNA. Possible factors involved in the hydrolysis of the peptidyl-tRNAs of nonstop mRNAs are discussed.

    DOI: 10.1111/j.1365-2443.2009.01304.x

    Web of Science

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  • Nascent Peptide-dependent Translation Arrest Leads to Not4p-mediated Protein Degradation by the Proteasome 査読

    Lyudmila N. Dimitrova, Kazushige Kuroha, Tsuyako Tatematsu, Toshifumi Inada

    JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY   284 ( 16 )   10343 - 10352   2009年4月

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

    The potentially deleterious effects of aberrant mRNA lacking a termination codon (nonstop mRNA) are ameliorated by translation arrest, proteasome-mediated protein destabilization, and rapid mRNA degradation. Because polylysine synthesis via translation of the poly(A) mRNA tail leads to translation arrest and protein degradation by the proteasome, we examined the effects of other amino acid sequences. Insertion of 12 consecutive basic amino acids between GFP and HIS3 reporter genes, but not a stem-loop structure, resulted in degradation of the truncated green fluorescent protein (GFP) products by the proteasome. Translation arrest products derived from GFP-R12-FLAG-HIS3 or GFP-K12-FLAG-HIS3 mRNA were detected in a not4 Delta mutant, and MG132 treatment did not affect the levels of the truncated arrest products. Deletion of other components of the Ccr4-Not complex did not increase the levels of the translation arrest products or reporter mRNAs. A L35A substitution in the Not4p RING finger domain, which disrupted its interaction with the Ubc4/Ubc5E2 enzyme and its activity as an ubiquitin-protein ligase, also abrogated the degradation of arrest products. These results suggest that Not4p, a component of the Ccr4-Not complex, may act as an E3 ubiquitin-protein ligase for translation arrest products. The results let us propose that the interaction between basic amino acid residues and the negatively charged exit tunnel of the ribosome leads to translation arrest followed by Not4p-mediated ubiquitination and protein degradation by the proteasome.

    DOI: 10.1074/jbc.M808840200

    Web of Science

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  • Translation of the poly(A) tail plays crucial roles in nonstop mRNA surveillance via translation repression and protein destabilization by proteasome in yeast 査読

    Sayoko Ito-Harashima, Kazushige Kuroha, Tsuyako Tatematsu, Toshifumi Inada

    GENES & DEVELOPMENT   21 ( 5 )   519 - 524   2007年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:COLD SPRING HARBOR LAB PRESS, PUBLICATIONS DEPT  

    mRNA surveillance system represses the expression of nonstop mRNA by rapid mRNA degradation and translation repression. Here we show that the level of protein product of nonstop mRNA containing a poly(A) tail was reduced 100-fold, and this reduction was due to rapid mRNA degradation, translation repression, and protein destabilization, at least in part, by the proteasome. Insertion of a poly(A) tract upstream of a termination codon resulted in translation repression and protein destabilization, but not rapid mRNA decay. We propose that translation of the poly(A) tail plays crucial roles in nonstop mRNA surveillance via translation repression and protein destabilization.

    DOI: 10.1101/gad.1490207

    Web of Science

    PubMed

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MISC

  • 精子形成と免疫ホメオスタシスに対する新規プロテアーゼ阻害剤の役割

    富澤信一, FELLOWS Rachel, 尾野道男, 黒羽一誠, DOCKAL Ivana, 南澤恵佑, 鈴木穣, 才津浩智, 大保和之

    日本解剖学会総会・全国学術集会抄録集(CD-ROM)   128th   2023年

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  • KMT2B依存性エピジェネティックプログラミングによる雄生殖細胞発生の調節

    富澤信一, 小林裕貴, FELLOWS Rachel, 尾野道男, 黒羽一誠, 田中宏光, 河越龍方, 才津浩智, 鈴木穣, 水木信久, 小倉淳郎, 大保和之

    日本解剖学会総会・全国学術集会抄録集(CD-ROM)   127th   2022年

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  • 未成熟終止コドンを含むmRNA由来のタンパク質分解機構の解析

    安藤功穣, 黒羽一誠, 中川れい子, 稲田利文

    日本RNA学会年会要旨集   16th   235   2014年7月

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

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  • 未成熟終止コドンを含むmRNA由来のタンパク質分解促進機構の解析

    安藤功穣, 黒羽一誠, 中川れい子, 稲田利文

    日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集   14th   134   2014年5月

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

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  • オルガネラタンパク質の膜輸送システムおけるDom34:Hbs1複合体の役割

    井澤俊明, 黒羽一誠, 稲田利文, 西川周一, 遠藤斗志也

    日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集   12th   61   2012年5月

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

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  • 翻訳アレストおよびNGDにおけるRACK1の機能解析

    池内健, 黒羽一誠, 鹿島勲, 稲田利文

    日本分子生物学会年会プログラム・要旨集(Web)   34th   2011年

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  • Twelve basic amino acids in a row tend to induce translation arrest, followed by endonucleolytic cleavage and proteasome-mediated nascent peptide degradation in yeast

    L. Dimitrova, K. Kuroha, T. Tatematsu, T. Inada

    FEBS JOURNAL   275   146 - 146   2008年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)   出版者・発行元:BLACKWELL PUBLISHING  

    Web of Science

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 翻訳制御に基づく精子幹細胞の分化と亜集団制御

    研究課題/領域番号:25K12619  2025年4月 - 2028年3月

    日本学術振興会 科学研究費助成事業  基盤研究(C) 

    黒羽一誠, 富澤信一

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  • 精子幹細胞の運命決定に関わるエピジェネティクス因子群の転写後制御機構

    2021年9月 - 2023年9月

    公益財団法人 内藤記念科学振興財団  内藤記念科学奨励金・研究助成 

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    担当区分:研究代表者 

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  • 精子幹細胞の運命決定に関わるエピジェネティクス関連分子の翻訳制御機構

    2021年8月 - 2022年8月

    一般財団法人 横浜総合医学振興財団  わかば助成金 

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    担当区分:研究代表者 

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  • 精子幹細胞の運命決定に関わるH3K9メチル基転移酵素の時期特異的発現を規定する翻訳制御機構の解析

    2021年 - 2023年

    武田科学振興財団  ビジョナリーリサーチ助成(スタート) 

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    担当区分:研究代表者 

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  • 精子幹細胞の分化開始を保証する転写後制御機構の解析

    研究課題/領域番号:20K07228  2020年4月 - 2023年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(C)  基盤研究(C)

    黒羽 一誠

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    配分額:4290000円 ( 直接経費:3300000円 、 間接経費:990000円 )

    精子幹細胞では、自己複製能を不可逆的に喪失し精子形成へ向けて運命決定される一時期を境として、大規模なゲノム修飾の変動が引き起こされる。この運命決定に関わる大規模なゲノム修飾の変化は、ゲノム修飾酵素(Dnmt3AとGLPタンパク質)の、転写後レベルで起こる発現上昇に依存する。本研究は、ゲノム修飾酵素の発現上昇に関わる転写後制御機構を明らにすることを目的として、「翻訳制御」の可能性について解析した。本研究の成果により、精子幹細胞の分化開始機構が明らかになるだけでなく、種の保存や、不妊症の原因解明とその治療への応用も期待される。
    mRNAを適所に局在化させることは、タンパク質合成に有利に働く可能性がある。また、多くの幹細胞は分化に伴ってタンパク質合成全般を増加させることが知られている。そこでまず、酵素mRNAの所在を、一分子In Situ Hybridization法により解析した。その結果、各酵素のmRNAは、運命決定の前後で核内と細胞質のいずれにも存在し、P-bodyやストレス顆粒のような細胞内構造体への集積も観察されなかった。次に、細胞の持つ翻訳活性を評価するため、tRNA類似体の取り込み量を指標として、全タンパク質の合成量を解析した。その結果、成熟過程にある精子幹細胞において、タンパク質合成全般が顕著に増加する時期と、ゲノム修飾酵素の発現上昇が起こる時期が明確に異なることを明らかにした。これらの結果から、ゲノム修飾酵素の発現上昇が、1) mRNAの細胞内局在の変化に依存した翻訳制御、2) 細胞分化の進行に伴う翻訳活性の上昇(=全mRNAの翻訳の亢進)、によって誘導されている可能性は低いと考えられた。

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  • 精子幹細胞における分化開始と共役したエピジェネティック因子群の翻訳制御機構

    2019年8月 - 2021年3月

    横浜市立大学  研究活動スタート支援 

    黒羽 一誠

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

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  • mRNA品質管理機構における翻訳アレストと異常タンパク質分解機構の解析

    研究課題/領域番号:23770198  2011年 - 2012年

    東北大学  若手研究(B)  若手研究(B)

    黒羽一誠

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    本研究は2つの代表的な異常mRNA(ノンストップmRNAとナンセンス変異を保持するmRNA)で起こる翻訳異常の識別機構と、異常タンパク質の分解促進機構について解析し、1)ノンストップmRNAの分解を促進する因子(Dom34:Hbs1複合体)の作用機序、2)異常タンパク質(PTC産物)のフォールディング異常がUpf因子による分解促進に重要であること、を明らかにした。

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  • 新生ポリペプチド鎖依存的な翻訳アレストとそれに伴うmRNA分解機構

    研究課題/領域番号:22870012  2010年 - 2011年

    東北大学  研究活動スタート支援  研究活動スタート支援

    黒羽 一誠

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    異常mRNAにより生じた異常タンパク質は、正常なタンパク質の発現量や活性の低下を介して、様々な悪影響を細胞にもたらす可能性がある。そのため、細胞は遺伝子発現の正確性を保証する品質管理機構を保持している。これまで我々は、終止コドンを欠失した異常mRNA分解経路の解析を通じて、連続した塩基性アミノ酸配列の合成が翻訳伸長の一時停止(翻訳アレスト)を誘起し、それに伴ってmRNAと合成途上の異常タンパク質が迅速に分解されることを明らかにした。本研究は、翻訳アレストとそれに共役したmRNA分解の詳細な分子機構を明らかにすることを目的として解析を行った。
    我々は、翻訳アレストに関与する新規の因子としてRACK1を同定すると共に、1)RACK1の40Sリボソームに対する結合活性が翻訳アレストの誘起に重要であること、2)連続した塩基性アミノ酸配列による翻訳アレストがmRNA分子内切断を引き起こし、RACK1がこの反応を促進することを明らかにした(EMBO Rep.2010)。また、新たに翻訳アレストに欠損を持つ変異体(5株)を取得することに成功し、今後さらなる研究の進展が期待される。
    さらに、翻訳の停滞に伴うmRNA切断(NGD)の必須因子であるDom34/Hbs1合体の、高熱性古細菌を用いた結晶構造解析と、出芽酵母を用いた生化学的解析により、Dom34/Hbs1複合体が停滞したリボソームの空のA部位を認識し、終止コドン非依存的な翻訳終結反応に関与する可能性を示した(Proc.Natl.Acad.Sci.USA。2010)。

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  • プロテアソームによる異常mRNA由来の異常タンパク質分解機構の解析

    研究課題/領域番号:08J05890  2008年 - 2010年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  特別研究員奨励費

    黒羽 一誠

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    配分額:1200000円 ( 直接経費:1200000円 )

    異常mRNAにより生じた異常タンパク質は、正常なタンパク質の発現量や活性の低下を介して、様々な悪影響を細胞にもたらす可能性がある。そのため、細胞は、遺伝子発現の正確性を保証する品質管理機構を保持している。これまで、連続した塩基性アミノ酸配列が翻訳伸長の一時停止(翻訳アレスト)と、それに伴って翻訳途上のペプチド鎖がプロテアソームによって分解されることを明らかにしてきた(J.Biol.Chem.2009)。
    本年度、特に新生ポリペプチド鎖依存的な翻訳アレストと異常mRNA由来のタンパク質分解機構に焦点をあてて解析を行った。その結果、翻訳アレストに必須な因子として40Sリボソーム結合因子RACK1を同定し、さらにRACK1の40Sリボソーム結合活性が翻訳アレストに必須であることを明らかにした(論文投稿中)。
    また、多くの遺伝病の原因変異である未成熟終止コドンを持つmRNAはNonsense-mediated mRNA decay(NMD)によって分解されることが知られているが、このNMD経路においても、異常mRNA由来の異常タンパク質がプロテアソームによって迅速に分解されることを見いだした(EMBO Rep 2009)。また異常mRNAの翻訳についても解析し、終止コドンを持たないmRNAが効率よく翻訳され(Genes to Cells, 2009)、かつDom34/Hbs1が必要であることを見いだした(論文投稿中)。

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