2025/03/18 更新

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フカタ マサキ
深田 正紀
FUKATA Masaki
所属
大学院医学系研究科 附属神経疾患・腫瘍分子医学研究センター 神経疾患病態統御部門 教授
大学院担当
大学院医学系研究科
学部担当
医学部 医学科
職名
教授
外部リンク

学位 1

  1. 博士(医学) ( 2000年3月   広島大学 ) 

研究キーワード 19

  1. 酵素

  2. 超解像顕微鏡

  3. 質量分析

  4. 蛋白質輸送

  5. 自己免疫性脳炎

  6. 脂質修飾

  7. 統合脳・分子脳科学

  8. 細胞生物学

  9. 細胞内情報伝達

  10. 神経科学

  11. 生化学

  12. 低分子量G蛋白質

  13. パルミトイル化

  14. シナプス

  15. グルタミン酸受容体

  16. イメージング

  17. てんかん

  18. G蛋白質

  19. AMPA受容体

研究分野 3

  1. ライフサイエンス / 医化学

  2. ライフサイエンス / 細胞生物学

  3. ライフサイエンス / 神経科学一般

経歴 9

  1. 名古屋大学大学院医学系研究科   神経情報薬理学   教授

    2023年4月 - 現在

  2. 自然科学研究機構 生理学研究所   生体膜研究部門   教授

    2007年6月 - 2024年3月

  3. 科学技術振興機構, さきがけ   代謝と機能制御   さきがけ研究者(兼任)

    2005年10月 - 2009年3月

  4. 国立長寿医療センター・研究所   遺伝子蛋白質解析室   室長

    2005年3月 - 2007年5月

  5. カリフォルニア大学サンフランシスコ校 (UCSF)   生理学部門   日本学術振興会海外特別研究員

    2003年4月 - 2005年2月

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学歴 2

  1. 広島大学大学院   医学系研究科   生理系専攻

    1996年4月 - 2000年3月

  2. 神戸大学   医学部   医学科

    1988年4月 - 1994年3月

所属学協会 3

  1. 日本神経科学学会

  2. 日本生化学会

  3. 北米神経科学会

受賞 1

  1. 平成20年度文部科学大臣表彰 若手科学者賞

    2008年  

    深田 正紀

 

論文 106

  1. Patient-derived monoclonal LGI1 autoantibodies elicit seizures, behavioral changes and brain MRI abnormalities in rodent models 査読有り 国際共著

    Upadhya M., Stumpf A., O'Brien-Cairney J., Gómez C.C., Döring J., Hoffmann J., Mueller S., Fukata Y., van Hoof S., Dhangar D., Wilson M.A., Atwal A., Rosch R., Woodhall G., Boehm-Sturm P., Fukata M., Kreye J., Schmitz D., Wright S.K., Kornau H.C., Prüss H.

    Brain, Behavior, and Immunity   126 巻   頁: 342 - 355   2025年5月

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    担当区分:筆頭著者, 最終著者, 責任著者   記述言語:英語   出版者・発行元:Brain, Behavior, and Immunity  

    Objective: Limbic encephalitis with leucine-rich glioma inactivated 1 (LGI1) protein autoantibodies is associated with cognitive impairment, psychiatric symptoms, and seizures, including faciobrachial dystonic seizures (FBDS). Patient-derived LGI1-autoantibodies cause isolated symptoms of memory deficits in mice and seizures in rats. Using a multimodal experimental approach, we set out to improve the validity of existing in vivo rodent models to further recapitulate the full clinical syndrome of anti-LGI1 antibody mediated disease. Methods: A monoclonal anti-LGI1 antibody (anti-LGI1 mAb) derived from a patient's CSF antibody-secreting cell was infused intracerebroventricularly (ICV) into rats and mice for one or two weeks, respectively. Cellular excitability of CA3 pyramidal neurons was determined in hippocampal slices. Structural changes in mouse brains were explored using MRI. Antibody effects on behavior and brain activity of rats were studied using video-EEG. Results: Anti-LGI1 mAbs augmented the excitability of CA3 pyramidal neurons and elicited convulsive and non-convulsive spontaneous epileptic seizures in mice and rats. Mice displayed a hypoactive and anxious phenotype during behavioral testing. MRI revealed acutely increased hippocampal volume after ICV anti-LGI1 mAb infusion. Video-EEG recordings of juvenile rats uncovered two peaks of seizure frequency during the 7-day antibody infusion period resembling the natural progression of seizures in human anti-LGI1 encephalitis. Interpretation: Our data strongly corroborate and extend our understanding of the direct pathogenic and epileptogenic role of human LGI1 autoantibodies.

    DOI: 10.1016/j.bbi.2025.02.019

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    PubMed

  2. Recruitment and activation of Rac1 by the formation of E-cadherin-mediated cell-cell adhesion sites 査読有り Open Access

    Nakagawa M., Fukata M., Yamaga M., Itoh N., Kaibuchi K.

    Journal of Cell Science   114 巻 ( 10 ) 頁: 1829 - 1838   2001年

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    担当区分:筆頭著者, 最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Journal of Cell Science  

    Rac1, a member of the Rho family small GTPases, regulates E-cadherin-mediated cell-cell adhesion. However, it remains to be clarified how the localization and activation of Rac1 are regulated at sites of cell-cell contact. Here, using enhanced green fluorescence protein (EGFP)-tagged Rac1, we demonstrate that EGFP-Rac1 is colocalized with E-cadherin at sites of cell-cell contact and translocates to the cytosol during disruption of E-cadherin-mediated cell-cell adhesion by Ca2+ chelation. Re-establishment of cell-cell adhesion by restoration of Ca2+ caused EGFP-Rac1 to become relocalized, together with E-cadherin, at sites of cell-cell contact. Engagement of E-cadherin to the apical membrane by anti-E-cadherin antibody (ECCD-2) recruited EGFP-Rac1. We also investigated whether E-cadherin-mediated cell-cell adhesion induced Rac1 activation by measuring the amounts of GTP-bound Rac1 based on its specific binding to the Cdc42/Rac1 interactive binding region of p21-activated kinase. The formation of E-cadherin-mediated cell-cell adhesion induced Rac1 activation. This activation was inhibited by treatment of cells with a neutralizing antibody (DECMA-1) against E-cadherin, or with wortmannin, an inhibitor of phosphatidylinositol 3-kinase (PI 3-kinase). IQGAP1, an effector of Rac1, and EGFP-Rac1 behaved in a similar manner during the formation of E-cadherin-mediated cell-cell adhesion. Rac1 activation was also confirmed by measuring the amounts of coimmunoprecipitated Rac1 with IQGAP1 during the establishment of cell-cell adhesion. Taken together, these results suggest that Rac1 is recruited at sites of E-cadherin-mediated cell-cell adhesion and then activated, possibly through PI 3-kinase.

    DOI: 10.1242/jcs.114.10.1829

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  3. Loss of neuronal activity facilitates surface accumulation of p75NTR and cell death in avian cochlear nucleus 査読有り

    Sato R., Adachi R., Yokoi N., Tsujimura K., Egawa R., Hara Y., Fukata Y., Fukata M., Ogi T., Sone M., Kuba H.

    Neuroscience Research     2025年1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:Neuroscience Research  

    Sensorineural hearing loss causes cell death in central auditory neurons, but molecular mechanisms of triggering this process are not fully understood. We report here that loss of afferent activity promotes cell death by facilitating proBDNF-p75NTR signals in cochlear nucleus of chicks around hatch. RNA-seq analyses revealed up-regulation of genes related to proBDNF-p75NTR-JNK signals as well as apoptosis at the nucleus within 24 h after unilateral cochlea deprivation. Western blotting confirmed a high level of proBDNF protein at the nucleus. Moreover, FLAG-tagged p75NTR accumulated at the plasma membrane of the neurons within 6 h after the deprivation, well before the upregulation of apoptotic genes. Cell viability assay using propidium iodide in organ culture showed that proBDNF increased the fraction of dying neurons in a dose-dependent manner. In addition, pharmacological blockades of synaptic and spike activities in the culture reproduced the surface accumulation of p75NTR in vivo and increased the fraction of dying neurons, while genetic inhibition of p75NTR signals occluded the cell death during the activity blockades. These results indicate that afferent activity is crucial for suppressing surface accumulation of p75NTR and hence proBDNF-p75NTR signals and that the loss of this suppression would contribute to triggering cell death after deafferentation in the developing brainstem auditory circuit.

    DOI: 10.1016/j.neures.2025.01.004

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  4. Celebrating the Birthday of AMPA Receptor Nanodomains: Illuminating the Nanoscale Organization of Excitatory Synapses with 10 Nanocandles 招待有り 査読有り 国際共著 国際誌

    Fukata, Y; Fukata, M; Macgillavry, HD; Nair, D; Hosy, E

    JOURNAL OF NEUROSCIENCE   44 巻 ( 23 ) 頁: e2104232024   2024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:Journal of Neuroscience  

    DOI: 10.1523/JNEUROSCI.2104-23.2024

    Web of Science

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  5. Oligodendrocyte-derived LGI3 and its receptor ADAM23 organize juxtaparanodal Kv1 channel clustering for short-term synaptic plasticity 査読有り

    Miyazaki Y., Otsuka T., Yamagata Y., Endo T., Sanbo M., Sano H., Kobayashi K., Inahashi H., Kornau H.C., Schmitz D., Prüss H., Meijer D., Hirabayashi M., Fukata Y., Fukata M.

    Cell Reports   43 巻 ( 1 ) 頁: 113634 - 113634   2024年1月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Cell Reports  

    Neurodevelopmental disorders, such as intellectual disability (ID), epilepsy, and autism, involve altered synaptic transmission and plasticity. Functional characterization of their associated genes is vital for understanding physio-pathological brain functions. LGI3 is a recently recognized ID-associated gene encoding a secretory protein related to an epilepsy-gene product, LGI1. Here, we find that LGI3 is uniquely secreted from oligodendrocytes in the brain and enriched at juxtaparanodes of myelinated axons, forming nanoscale subclusters. Proteomic analysis using epitope-tagged Lgi3 knockin mice shows that LGI3 uses ADAM23 as a receptor and selectively co-assembles with Kv1 channels. A lack of Lgi3 in mice disrupts juxtaparanodal clustering of ADAM23 and Kv1 channels and suppresses Kv1-channel-mediated short-term synaptic plasticity. Collectively, this study identifies an extracellular organizer of juxtaparanodal Kv1 channel clustering for finely tuned synaptic transmission. Given the defective secretion of the LGI3 missense variant, we propose a molecular pathway, the juxtaparanodal LGI3-ADAM23-Kv1 channel, for understanding neurodevelopmental disorders.

    DOI: 10.1016/j.celrep.2023.113634

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MISC 20

  1. てんかん発症を抑制するためのLGI1–ADAM22タンパク質複合体の量的制御機構 招待有り 査読有り

    横井紀彦, 深田優子, 深田正紀  

    生化学95 巻 ( 3 ) 頁: 384 - 388   2023年6月

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    担当区分:最終著者   記述言語:日本語  

    DOI: 10.14952/SEIKAGAKU.2023.950384

  2. APEGS法によるタンパク質パルミトイル化修飾の定量 招待有り 査読有り

    深田正紀, 横井紀彦, 深田優子  

    電気泳動65 巻 ( 2 ) 頁: 41 - 45   2021年

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    担当区分:筆頭著者, 最終著者, 責任著者  

    DOI: 10.2198/electroph.65.41

  3. zDHHC パルミトイル化酵素と ABHD17 脱パルミトイル化酵素 招待有り 査読有り

    深田正紀, 横井紀彦, 平田哲也, 深田優子  

    膜タンパク質工学ハンドブック   頁: 316 - 323   2020年4月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者  

  4. てんかん関連リガンド・受容体 LGI1・ADAM22 招待有り 査読有り

    平野瑶子, 宮﨑裕理, 深田正紀, 深田優子  

    膜タンパク質工学ハンドブック   頁: 357 - 365   2020年4月

  5. パルミトイル化修飾酵素を軸とした神経機能研究 招待有り 査読有り

    平田哲也, 深田優子, 深田正紀  

    生化学90 巻 ( 2 ) 頁: 125 - 137   2018年

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講演・口頭発表等 2

  1. シナプス-ナノ構築機構とナノ病態機構の解明 招待有り

    深田 正紀

    第14回 名古屋大学医学系研究科・生理学研究所合同シンポジウム  2024年9月21日 

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    開催年月日: 2024年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    開催地:名古屋  

  2. Synaptic function and synaptic disorders 招待有り

    2023年5月10日 

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    開催年月日: 2023年5月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

科研費 24

  1. 抗体エンジニアリングによる自己免疫性脳炎の病態解明

    研究課題/研究課題番号:23K18228  2023年6月 - 2026年3月

    科学研究費助成事業  挑戦的研究(萌芽)

    深田 正紀

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:6500000円 ( 直接経費:5000000円 、 間接経費:1500000円 )

  2. 神経細胞の膜ナノドメイン構築原理とナノ病態機構の解明

    研究課題/研究課題番号:23H00374  2023年4月 - 2026年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    深田 正紀

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:47190000円 ( 直接経費:36300000円 、 間接経費:10890000円 )

  3. 臨界期におけるシナプス成熟の分子メカニズムの解明

    研究課題/研究課題番号:23H04243  2023年4月 - 2025年3月

    科学研究費助成事業  学術変革領域研究(A)

    深田 正紀

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:12480000円 ( 直接経費:9600000円 、 間接経費:2880000円 )

  4. 神経シナプスの成熟機構とその破綻による“てんかん"の分子病態

    研究課題/研究課題番号:20H00459  2020年4月 - 2023年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    深田 正紀

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:45240000円 ( 直接経費:34800000円 、 間接経費:10440000円 )

    脳の生理と病態を理解するには、神経細胞間の情報伝達を担う“シナプス”の理解が必要不可欠である。シナプス伝達の効率は常に一定ではなく、外界刺激によって柔軟に変化し、これが記憶や学習などの脳高次機能の基盤となる。本研究では、申請者らが独自に見出した (1)パルミトイル化脂質修飾関連酵素と(2)分泌リガンド・受容体LGI1-ADAM22を起点として、シナプスの成熟機構とその破綻によるシナプス疾患の分子病態を解明する。
    本研究では、(1)分泌リガンド・受容体LGI1-ADAM22と(2)パルミトイル化脂質修飾関連酵素を起点として、シナプス前・後部の協調機構とシナプス-ナノドメインの形成機構を明らかにする。2021年度は、「LGI1-ADAM22によるシナプス-ナノドメイン間の連結制御機構の解明」を中心に進めた。私共は、前年度(2020年度)にLGI1-ADAM22-PSD-95(およびMAGUKファミリー)複合体が、シナプス前後部のナノドメインを対面整列させる中心的な構成因子として機能し、シナプス伝達を精緻に制御することを報告した(Fukata Y et al, PNAS 2021)。
    2021年度はこの成果をさらに発展させ、米国UCSFのNicoll博士との共同研究により、LGI1-ADAM22-PSD-95経路が、他のMAGUKタンパク質SAP102経路と協調して、海馬の長期増強(LTP)に必須の役割を果たしていることを見出した(Chen X et al, PNAS 2021)。さらに、私共はADAM22の合成経路と分解経路に関する研究を行い、ADAM22の832番目のセリン残基がPKAにより高度にリン酸化され、14-3-3というタンパク質と強固に結合することで安定にシナプス膜に局在することを見出した。実際、ADAM22のリン酸化欠損マウスでは、ADAM22の脳内での発現量は野生型マウスの40%にまで減少していた。さらに、ADAM22とLGI1の発現量が異なる7種類のマウスを作製し、ADAM22の量が健常マウスの約10%あればてんかん発症を抑えられることを明らかにした。一方、LGI1の量は健常の30%まで低下すると致死性てんかんが発症し、自発性てんかんを抑止するには50%は必要であることを見出した。(Yokoi et al. Cell Reports 2021)。
    (1) LGI1-ADAM22-PSD-95経路がSAP102経路と協調して海馬における長期増強に必須な役割を果たすことを見出した(Chen X et al, PNAS 2021、Fukata Y et al, Neuropharmacology 2021)。
    (2) ADAM22の合成経路と分解経路を明らかにし、マウス脳において、てんかん発症を抑止するのに十分なADAM22の量を明らかにした(Yokoi et al. Cell Reports 2021)。
    (1) LGI1-ADAM22-PSD-95複合体によるシナプス-ナノドメイン間の連結制御機構の解明
    ADAM22とPSD-95の結合破綻により、シナプス後部膜におけるPSD-95集積が減少する分子基盤の詳細を明らかにする。また、LGI1自己抗体を活用することにより、抗LGI1抗体脳炎の病態の詳細を明らかにする。
    (2) パルミトイル化サイクルによるシナプス-ナノドメインの形成・再編機構
    脱パルミトイル化酵素ABHD17ノックアウトマウスの神経細胞における、PSDナノドメインのサイズや大きさを解析する。また、パルミトイル化サイクルを受けないPSD-95変異体の性状解析を進める。

  5. S-アシル化修飾ゾーンによるシナプス機能制御

    研究課題/研究課題番号:20H04915  2020年4月 - 2022年3月

    科学研究費助成事業  新学術領域研究(研究領域提案型)

    深田 正紀

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:7150000円 ( 直接経費:5500000円 、 間接経費:1650000円 )

    S-アシル化脂質修飾は、ウイルスから動物、植物まで保存された普遍的なタンパク質の修飾反応である。S-アシル化は、タンパク質に飽和脂肪酸であるパルミチン酸を可逆的に付加することでタンパク質の細胞内での輸送や局在、機能を制御する。本研究で私共は、“細胞内局所で、S-アシル化酵素と脱S-アシル化酵素が協調して形成する「S-アシル化修飾ゾーン」が、タンパク質の特異的かつ動的な局在制御を担う”という仮説を検証する。
    本研究では、神経細胞の高度に特殊化した細胞膜領域であるシナプス膜領域をモデルとして、その形成と機能発現における「S-アシル化修飾ゾーン」の役割に着目してきた。とりわけ、シナプス後部膜に濃縮する代表的な足場タンパク質“PSD-95”の集積機構について解析を進めてきた。最近、私共は、PSD-95がシナプス後部膜に濃縮するには、(1) S-アシル化修飾に加えて、(2) PSD-95結合タンパク質として見出していたADAM22との結合が重要であることを見出した(Fukata et al. PNAS 2021)。2021年度は、米国UCSFのNicoll博士との共同研究にて、ADAM22-PSD-95経路が海馬の長期増強(LTP, long term potentiation)と呼ばれるシナプス可塑性に関与しているかを検討した。その結果、ADAM22-PSD-95経路は、SAP102経路と協調して、LTP誘導に必須の役割を果たしていることを明らかにした(Chen X, Fukata et al. PNAS 2021)。さらに、私共はADAM22の輸送ゾーン(生合成経路と分解経路)について解析を進め、ADAM22はPKAによりリン酸化され、14-3-3タンパク質と強固に結合することで安定にシナプス膜に発現することを見出した。一方、このリン酸化を受けない遺伝子改変マウスを作製したところ、ADAM22は14-3-3と結合できずに分解されてしまい、脳内のADAM22の量が約40%にまで減少することを見出した(Yokoi et al. Cell Rep 2021)。以上の結果より、シナプス後部へのPSD-95の集積およびそのシナプス機能には、S-アシル化と共に膜タンパク質ADAM22との結合が重要であることが明らかになった。
    令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
    令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

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担当経験のある科目 (本学) 8

  1. 生体と薬物

    2024

  2. 基礎医学セミナー

    2024

  3. 基礎セミナーB

    2024

  4. 特徴あるプログラム(ニューロサイエンス)

    2024

  5. 医学入門

    2024

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メディア報道 1

  1. 知的発達症関連タンパク質 LGI3 が 脳内の神経伝達を制御する仕組みを解明 インターネットメディア

    名古屋大学大学院医学系研究科  https://www.med.nagoya-u.ac.jp/medical_J/research/pdf/Cel_240109.pdf  2024年1月

     詳細を見る

    執筆者:本人