MF Researcher Database

Researchers Database

Advance

HOSODA Nao

    Graduate School of Pharmaceutical Sciences Department of Biological Chemistry　Associate Professor
Contact： hosodaphar.nagoya-cu.ac.jp
Last Updated :2024/04/24

Researcher Information

URL

J-Global ID

Research Interests

  • 翻訳   mRNA   遺伝子疾患   ナンセンス変異   

Research Areas

  • Life sciences / Functional biochemistry

Academic & Professional Experience

  • 2019/06 - Today  Nagoya City University准教授
  • 2011/04 - 2019/05  Nagoya City UniversityGraduate School of Pharmaceutical Sciences講師
  • 2007/04 - 2011/03  Nagoya City UniversityGraduate School of Pharmaceutical Sciences助教
  • 2006/06 - 2007/03  Nagoya City UniversityGraduate School of Pharmaceutical Sciences助手
  • 2004/08 - 2006/05  米国ロチェスター大学医学部歯学部博士研究員
  • 2002/04 - 2004/07  The University of TokyoGraduate School of Medicine学術研究支援員

Education

  • 1997 - 2002  東京大学大学院  薬学系研究科  機能薬学専攻
  •        - 1997  The University of Tokyo  薬学部  薬学科

Published Papers

MISC

Industrial Property Rights

Research Grants & Projects

  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業
    Date (from‐to) : 2021/04 -2025/03 
    Author : 星野 真一; 稲垣 佑都; 細田 直
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業
    Date (from‐to) : 2019/04 -2022/03 
    Author : 細田 直
     
    ヒト翻訳終結因子eRF3のN末端には、GGCトリプレットリピートによってコードされるグリシンリッチ領域が存在する。申請者らは、この領域がプロテアーゼにより切断されることを見出した。切断により露出したN末端配列にはアポトーシス阻害因子IAPが結合し、アポトーシスが制御されることを明らかにした。興味深いことに、正常ではこのリピート数が10もしくは11であるのに対し、12以上になると乳癌および胃癌発症率が増大することが、遺伝子多型解析により示されている。本研究では、eRF3のもつグリシンリッチ領域のプロセシング異常が癌発症を増大させる分子メカニズムの解明を試みた。
    まず、eRF3発現抑制時におけるリボソームの動態をリボソームプロファイリング法により解析した。その結果、eRF3発現抑制時において、翻訳終結反応異常により引き起こされるリボソームの終止コドン近傍における停滞、および終止コドンのリードスルーがゲノムワイドに生じており、eRF3が翻訳終結に機能することが確認された。このときのmRNA動態を解析したところポリA鎖の分解促進が認められた。eRF3は翻訳終結因子として機能するとともに、ポリA鎖分解を抑制することでmRNA分解における律速段階となるポリA鎖分解の速度を適切に保つ機能を担うことが明らかとなった。
    さらにトリプレットリピートが0-20となる複数のeRF3発現ベクターを作製し、これら一過的過剰発現が上記機能に与える効果について検証した。リピート12のeRF3発現によりこの機能が減弱する傾向は認められたものの、有意な差は得られなかった。そこでeRF3のもつプリオン性を考慮し持続的なeRF3発現がその効果に必須と予想し、CRSPR-Cas9系をもちい各種リピート数をもつeRF3の安定発現細胞株の作製を試みた。
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research
    Date (from‐to) : 2017/04 -2021/03 
    Author : Hoshino Shinichi
     
    Messenger RNA (mRNA) carrying “genetic information” has 3’ poly(A) tail whose length regulation plays central roles in the post-transcriptional control of gene expression. Thus far, we have elucidated the mechanism of mRNA deadenylation (the initiation of mRNA decay), as well as negative regulation of gene expression targeting the deadenylation step. In this study, we have demonstrated that the positive regulation of gene expression by the post-transcriptional polyadenylation widely exists in somatic cells, and succeeded in verifying its general mechanism.
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research
    Date (from‐to) : 2017/06 -2019/03 
    Author : Hoshino Shin-ichi
     
    Much attention has been focused on the mRNA-based therapeutics as an alternative to the DNA-based therapeutics, since mRNA can be used for generation of induced pluripotent stem (iPS) cells, cancer therapy etc. without the risk of transgene insertion into genomes. However, it remains a critical issue that mRNA is unstable and transient in cells. Here, we developed a method stabilizing synthetic mRNA in cells and found our methodology to be useful especially for genome editing in cells.
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research
    Date (from‐to) : 2014/04 -2017/03 
    Author : Hosoda Nao
     
    It remained to be elucidated how the exogenous mRNA was recognized and degraded quickly. Here, we analyzed the mechanisms for quick degradation of in vitro synthesized mRNA and encephalomyocarditis virus RNA. Dom34-GTPBP forms the surveillance complex to eliminate the exogenous mRNAs. Exonuclease complex and RNaseL-OAS function to degrade the mRNAs quickly. Based on these findings, we searched for compounds to stabilize the in vitro synthesized mRNA through drug discovery high-throughput screening.
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research
    Date (from‐to) : 2013/04 -2017/03 
    Author : Hoshino Shin-ichi
     
    The mRNA 3’ poly(A) tail length regulation plays central roles in the post-transcriptional control of gene expression. In this study, we aimed to verify novel regulatory mechanisms of gene expression targeting mRNA poly(A) tail and unraveled the whole picture of the following mechanisms: (i) negative regulation of gene expression by the shortening of the poly(A) tail of mRNA (e.g., c-myc and GluR2), (ii) positive regulation of gene expression by the lengthening of the poly(A) tail of mRNA (e.g., p27kip1, hnRNPA1 and b-catenin), and (iii) stress-induced global regulation of gene expression by the stabilization of mRNA poly(A) tail and formation of stress granules.
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research
    Date (from‐to) : 2012/04 -2014/03 
    Author : HOSODA Nao
     
    We further confirmed quality control mechanisms for non-stop mRNA using mammalian cells. The non-stop mRNA is degraded in a translation-dependent manner. The decay requires exosome complex. In addition, we examined decay of in vitro synthesized mRNA, which is an example of aberrant mRNA. The decay does not depend on poly(A) tail shortening. The exosome functions in the mRNA decay as in the non-stop mRNA decay.
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research
    Date (from‐to) : 2009 -2012 
    Author : HOSHINO Shinichi; HOSHODA Nao
     
    We have previously demonstrated that mRNA decay is initiated in couple with translation termination, where eukaryotic releasing factor eRF3 plays central roles. Here we showed that mRNA quality control mechanism eliminating aberrant transcripts lacking stop codon exists in mammalian cells, where another eRF3 family G protein Hbs1 and exosome complex play essential roles.
  • Japan Society for the Promotion of Science：Grants-in-Aid for Scientific Research
    Date (from‐to) : 2010 -2011 
    Author : HOSODA Nao
     
    In this study, we examined quality control mechanisms for mRNA lacking in-frame termination codons(non-stop mRNA) using mammalian cells. The non-stop mRNA is unstable and degraded in a translation-dependent manner. The decay requires another eRF3-eRF1 family member Hbs1-Dom34.Also, the elimination of aberrant proteins produced from the non-stop transcripts requires Listerin, which functions as an E3 ubiquitin ligase.
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業
    Date (from‐to) : 2008 -2009 
    Author : 細田 直; 星野 真一
     
    翻訳終結反応過程では、tRNA類似構造をとることにより終止コドンを認識するeRF1およびG蛋白質eRF3の2種類の因子が関わる。eRF3はeRF1をリボソームAサイト上の終止コドンまで運搬する機能を担う。先に当研究室では、翻訳終結反応にともない、eRF3を介してmRNA分解の律速段階である3'末端poly(A)鎖短縮化が促進されることを明らかにした。G蛋白質eRF3は、翻訳終結反応のみならず、mRNA分解を制御する役割を担う。一方、近年mRNA品質管理において機能する分解経路が明らかにされた。ナンセンスコドン介在型mRNA分解(N onsense-mediated mRNA decay ; NMD)、終止コドンリードスルー型mRNA分解(Non-stop decay ; NSD)、リボソーム停止型mRNA分解(No-go decay ; NGD)であり、いずれもリボソームのmRNA上における一時停止が分解の引き金となる。eRF3を介したmRNA分解と類似の機構がはたらくと想定されるものの、これら経路については不明な点が多く残されている。本研究では、eRF3およびその類似G蛋白質eRFSに着目して、NSDの分子機構について解析を進めた。 終止コドンをmRNA上より全て除いたレポータを作製し、哺乳動物細胞におけるNSDについて解析を行ったところ、終止コドンを持たないmRNAの速やかな分解が確認された。また、poly(A)鎖短縮化については、終止コドンを持たないmRNAと正常なmRNAとの間において顕著な差は認められなかった。eRF3およびeRFSのNSDへの関与を、siRNAを用いたノックダウンにより検討した。eRFSのノックダウンによりNSDの抑制が認められた。eRF3ではこの抑制は認められなかった。mRNAの3'から5'方向への分解にはエキソソーム複合体がその役割を担う。eRFSとエキソソーム複合体の間において相互作用が観察された。一方、eRF3においてはこの相互作用は認められなかった。哺乳動物のNSDにおいては、3'末端においてストールしたリボソームにeRFSが導入されることが引き金となっており、またeRFSはエキソソーム複合体をmRNA3'末端に導入することで終止コドンを持たないmRNAを速やかに分解すると推察された。
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業
    Date (from‐to) : 2008 -2008 
    Author : 星野 真一; 細田 直
     
    翻訳終結因子eRF3/GSPT1のN末端にはGGCトリプレットリピートによってコードされるポリグリシンが存在し、健常人においてはこの繰り返しが10前後であるのに対し、12以上になると胃癌発症の危険率が20以上に増大する。また一方で、eRF3/GSPT1は各種ストレスによってN末端が特異的に切断され、その際露出したN末端配列がカスパーゼ阻害因子IAPと特異的に結合してカスパーゼを活性化し、アポトーシスを誘導する。従って、eRF3/GSPT1のN末端領域におけるトリプレットリピートの増大は、ストレスによるN末端の切断を阻害し、アポトーシスの誘導を阻害することにより胃癌の発症率増大を引き起こしている可能性が高い。本研究においては、このような仮説を含め、eRF3/GSPTのトリプレットリピート増幅が胃癌の発症率増大を引き起こす分子メカにズムを解明することを目的として解析を行なった。 (1)eRF3/GSPT1のトリプレットリピートアイソフォームの作製 グリシンをコードするGGCトリプレットリピートが、それぞれ0、5、10、12であるアイソフォームをPCR法を用いて作製し、細胞にトランスフェクトして細胞染色による細胞内局在性について検討した。各種アイソフォームはどれも細胞質において発現し、細胞内局在性における変化はとくにみられないことを確認した。 (2)トリプレットリピート多型性がeRF3/GSPT1による遺伝子発現制御におよぼす影響の検討 eRF3/GSPT1のトリプレットリピートアイソフォームをβグロビンのレポーター遺伝子とともにHeLa細胞に遺伝子導入をおこない、細胞内での過剰発現がβグロビンの遺伝子発現に与える影響について検討した。その結果、どのアイソフォームにおいてもβグロビンの発現量に変動は観察されなかった。 (3)トリプレットリピート多型性がストレスによるeRF3/GSPT1N末端領域の切断に及ぼす影響 eRF3/GSPT1のトリプレットリピートアイソフォームをHeLa細胞に遺伝子導入し、アミノ酸飢餓ストレスを加えた際に観察されるN末端の切断活性について検討を行なった。その結果、正常なリピートをもつGly11に対して胃癌発症率が増大するGly12の場合においてN末端の切断効率が低下することが観察された。 なお、本研究は新学術領域研究の採択に伴い廃止したため約8ヶ月間の研究期間で行なったものである。
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業
    Date (from‐to) : 2007 -2008 
    Author : 細田 直
     
    蛋白質コード領域内にナンセンスコドンが存在する場合、細胞はそのようなナンセンスコドンをもつ異常なmRNAを選択的に分解し排除するナンセンスコドン介在型mRNA分解(nonsense-mediated mRNA decay; NMD)を備えている。NMDにおいて、長らく、スプライシングと共役してmRNA上に付加されるEJCが必須と考えられてきた。しかしながら近年EJCに依存しないNMDの存在が明らかにされた。レトロウイルスに代表されるRNAウイルスは、イントロン配列をゲノム上にもたないことが知られている。この「EJC非依存型NMD」はイントロンを持たないウイルスゲノムRNAを排除するために存在するという仮説を立て解析を行った。 イントロンをもたないβグロビン遺伝子では、イントロンをもつβグロビン遺伝子と比較して、ナンセンスコドンがもたらすこれらmRNA分解の程度は弱いものであった。意外なことに、ナンセンスコドンの有無に関わらず、イントロンをもたないβグロビン遺伝子より産生されたmRNAは、イントロンをもつβグロビン遺伝子より産生されたmRNAと比較して、急速に分解された。さらに、この分解過程はmRNA分解の律速段階であるpoly(A)短縮化過程を促進することによって引き起こされることを、poly(A)短縮化酵素のドミナントネガティブ変異体を用いた解析、および高解像度Nothern法をもちいたpoly(A)鎖長解析により明らかにした。 イントロンをもたないウイルスゲノムRNAを選択的かつ速やかに排除する防御機構は、ウイルスゲノムRNAが内在性にもつナンセンスコドンではなく、イントロンをもたないという構造に起因することが示唆された。

Other link

researchmap


Copyright © MEDIA FUSION Co.,Ltd. All rights reserved.