2025/03/14 更新

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ヨコイ ノリヒコ
横井 紀彦
YOKOI Norihiko
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 講師
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
講師
連絡先
メールアドレス
外部リンク

学位 1

  1. 博士(理学) ( 2009年3月   名古屋大学 ) 

研究キーワード 13

  1. ADAM22

  2. LGI1

  3. PSD-95

  4. シナプス伝達

  5. 人工金属酵素

  6. 自己免疫疾患

  7. 蛋白質パルミトイル化修飾

  8. 蛋白質結晶構造解析

  9. 蛋白質複合体

  10. てんかん

  11. 病原変異体

  12. 蛋白質電子伝達反応

  13. 金属蛋白質

研究分野 2

  1. ライフサイエンス / 神経科学一般

  2. ナノテク・材料 / 無機・錯体化学  / 生物無機化学

現在の研究課題とSDGs 1

  1. シナプス伝達の分子基盤の解明

経歴 6

  1. 名古屋大学   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   講師

    2024年9月 - 現在

  2. 名古屋大学大学院医学系研究科   神経情報薬理学   助教

    2023年9月 - 2024年8月

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  3. 生理学研究所   生体膜研究部門   助教

    2015年4月 - 2023年8月

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  4. 生理学研究所   生体膜研究部門   特任助教

    2013年4月 - 2015年3月

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  5. 生理学研究所   生体膜研究部門   日本学術振興会特別研究員PD

    2010年4月 - 2013年3月

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学歴 1

  1. 名古屋大学大学院   理学研究科   物質理学専攻(化学系)

    - 2009年3月

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所属学協会 1

  1. 日本神経科学会

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受賞 5

  1. 第5回 自然科学研究機構若手研究者賞

    2016年6月  

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  2. 若手優秀発表者賞 包括脳ネットワーク 2015年度冬のシンポジウム

    2015年12月  

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  3. New Journal of Chemistry Interface Poster Prize(最優秀ポスター発表賞) 『The 4th Asian biological inorganic chemistry conference (AsBIC-IV)』

    2008年11月  

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  4. 学生講演賞 『第58回錯体化学討論会』

    2008年9月  

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  5. 学生講演賞 『日本化学会第88春季年会』

    2008年3月  

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論文 28

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

    Ryosuke Sato, Ryota Adachi, Norihiko Yokoi, Keita Tsujimura, Ryo Egawa, Yuichiro Hara, Yuko Fukata, Masaki Fukata, Tomoo Ogi, Michihiko Sone, Hiroshi Kuba

    Neuroscience Research     2025年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: https://doi.org/10.1016/j.neures.2025.01.004

  2. 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 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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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人日本生化学会  

    DOI: 10.14952/seikagaku.2023.950384

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  3. Insight into the function of a unique voltage-sensor protein (TMEM266) and its short form in mouse cerebellum 国際誌 Open Access

    Takafumi Kawai, Hirotaka Narita, Kohtarou Konno, Sharmin Akter, Rizki Tsari Andriani, Hirohide Iwasaki, Shoji Nishikawa, Norihiko Yokoi, Yuko Fukata, Masaki Fukata, Pattama Wiriyasermkul, Pornparn Kongpracha, Shushi Nagamori, Keizo Takao, Tsuyoshi Miyakawa, Manabu Abe, Kenji Sakimura, Masahiko Watanabe, Atsushi Nakagawa, Yasushi Okamura

    Biochemical Journal   479 巻 ( 11 ) 頁: 1127 - 1145   2022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:Portland Press Ltd.  

    <jats:p>Voltage-sensing proteins generally consist of voltage-sensor domains and pore-gate domains, forming the voltage-gated ion channels. However, there are several unconventional voltage-sensor proteins that lack pore-gate domains, conferring them unique voltage-sensing machinery. TMEM266, which is expressed in cerebellum granule cells, is one of the interesting voltage-sensing proteins that has a putative intracellular coiled-coil and a functionally unidentified cytosolic region instead of a pore-gate domain. Here, we approached the molecular function of TMEM266 by performing co-immunoprecipitation experiments. We unexpectedly discovered that TMEM266 proteins natively interact with the novel short form splice variants that only have voltage-sensor domains and putative cytosolic coiled-coil region in cerebellum. The crystal structure of coiled-coil region of TMEM266 suggested that these coiled-coil regions play significant roles in forming homodimers. In vitro expression experiments supported the idea that short form TMEM266 (sTMEM266) or full length TMEM266 (fTMEM266) form homodimers. We also performed proximity labeling mass spectrometry analysis for fTMEM266 and sTMEM266 using Neuro-2A, neuroblastoma cells, and fTMEM266 showed more interacting molecules than sTMEM266, suggesting that the C-terminal cytosolic region in fTMEM266 binds to various targets. Finally, TMEM266-deficient animals showed the moderate abnormality in open-field test. The present study provides clues about the novel voltage-sensing mechanism mediated by TMEM266.</jats:p>

    DOI: 10.1042/bcj20220033

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  4. Palmitoylation of the small GTPase Cdc42 by DHHC5 modulates spine formation and gene transcription 査読有り Open Access

    Wirth A., Labus J., Abdel Galil D., Schill Y., Schmidt S., Bunke T., Gorinski N., Yokoi N., Fukata M., Ponimaskin E.

    Journal of Biological Chemistry   298 巻 ( 6 ) 頁: 102048   2022年

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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 Biological Chemistry  

    The small GTPase Cdc42 exists in the form of two alternatively spliced variants that are modified by hydrophobic chains: the ubiquitously expressed Cdc42-prenyl and a brain-specific isoform that can be palmitoylated, Cdc42-palm. Our previous work demonstrated that Cdc42-palm can be palmitoylated at two cysteine residues, Cys188 and Cys189, while Cys188 can also be prenylated. We showed that palmitoylation of Cys188 is essential for the plasma membrane localization of Cdc42-palm and is critically involved in Cdc42-mediated regulation of gene transcription and neuronal morphology. However, the abundance and regulation of this modification was not investigated. In the present study, we found that only a minor fraction of Cdc42 undergoes monopalmitoylation in neuroblastoma cells and in hippocampal neurons. In addition, we identified DHHC5 as one of the major palmitoyl acyltransferases that could physically interact with Cdc42-palm. We demonstrate that overexpression of dominant negative DHHC5 mutant decreased palmitoylation and plasma membrane localization of Cdc42-palm. In addition, knockdown of DHHC5 significantly reduced Cdc42-palm palmitoylation, leading to a decrease of Cdc42-mediated gene transcription and spine formation in hippocampal neurons. We also found that the expression of DHHC5 in the brain is developmentally regulated. Taken together, these findings suggest that DHHC5-mediated palmitoylation of Cdc42 represents an important mechanism for the regulation of Cdc42 functions in hippocampus.

    DOI: 10.1016/j.jbc.2022.102048

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  5. 14-3-3 proteins stabilize LGI1-ADAM22 levels to regulate seizure thresholds in mice 国際誌 Open Access

    横井 紀彦, 深田 優子, 尾勝 圭, 山形 敦史, 劉 岩, 三宝 誠, 宮﨑 裕理, 後藤 哲平, 阿部 学, 葛西 秀俊, 崎村 建司, 平林 真澄, 深井 周也, 深田 正紀

    Cell Reports   37 巻 ( 11 ) 頁: 110107 - 110107   2021年12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:Elsevier BV  

    What percentage of the protein function is required to prevent disease symptoms is a fundamental question in genetic disorders. Decreased transsynaptic LGI1-ADAM22 protein complexes, because of their mutations or autoantibodies, cause epilepsy and amnesia. However, it remains unclear how LGI1-ADAM22 levels are regulated and how much LGI1-ADAM22 function is required. Here, by genetic and structural analysis, we demonstrate that quantitative dual phosphorylation of ADAM22 by protein kinase A (PKA) mediates high-affinity binding of ADAM22 to dimerized 14-3-3. This interaction protects LGI1-ADAM22 from endocytosis-dependent degradation. Accordingly, forskolin-induced PKA activation increases ADAM22 levels. Leveraging a series of ADAM22 and LGI1 hypomorphic mice, we find that ∼50% of LGI1 and ∼10% of ADAM22 levels are sufficient to prevent lethal epilepsy. Furthermore, ADAM22 function is required in excitatory and inhibitory neurons. These results suggest strategies to increase LGI1-ADAM22 complexes over the required levels by targeting PKA or 14-3-3 for epilepsy treatment.

    DOI: 10.1016/j.celrep.2021.110107

    Open Access

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MISC 9

  1. 抗てんかんLGI1-ADAM22複合体を安定化する14-3-3-ADAM22相互作用

    横井紀彦, 横井紀彦, 深田優子, 深田優子, 尾勝圭, 山形敦史, 劉岩, 三宝誠, 宮崎裕理, 宮崎裕理, 後藤哲平, 平林真澄, 深井周也, 深田正紀, 深田正紀  

    日本神経化学会大会抄録集(Web)65th 巻   2022年

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  2. zDHHCパルミトイル化酵素とABHD17脱パルミトイル化酵素

    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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  3. Systematic Screening of Depalmitoylating Enzymes and Evaluation of Their Activities by the Acyl-PEGyl Exchange Gel-Shift (APEGS) Assay. 招待有り 査読有り

    Kanadome T, Yokoi N, Fukata Y, Fukata M  

    Methods Mol Biol2009 巻   頁: 83 - 98   2019年

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Methods in Molecular Biology  

    Palmitoylation is a reversible posttranslational lipid modification of proteins involved in a wide range of cellular functions. More than a thousand proteins are estimated to be palmitoylated. In neurons, PSD-95, a major postsynaptic scaffold protein, requires palmitoylation for its specific accumulation at the synapse and dynamically cycles between palmitoylated and depalmitoylated states. Although palmitoylating enzymes of PSD-95 have been well characterized, little is known about the depalmitoylating enzymes (e.g., thioesterases for palmitoylated PSD-95). An elegant pharmacological analysis has suggested that subsets of α/β hydrolase domain (ABHD)-containing proteins of the metabolic serine hydrolase superfamily involve thioesterases for palmitoylated proteins. Here, we describe a systematic method to screen the ABHD serine hydrolase genes, which unveiled ABHD17 as the depalmitoylating enzyme for PSD-95. Furthermore, we introduce the acyl-PEGyl exchange gel-shift (APEGS) method that enables quantification of palmitoylation levels/stoichiometries on proteins in various biological samples and can be used to monitor the dynamic depalmitoylation process of proteins.

    DOI: 10.1007/978-1-4939-9532-5_7

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  4. 抗DCC抗体関連性辺縁系脳炎と診断した猫の1例

    大谷彰平, 大西ゆみ, 小山英志, 松永悟, 中西章男, 志賀崇徳, チェンバーズ ジェームズ, 内田和幸, 横井紀彦, 深田優子, 深田正紀, 長谷川大輔  

    獣医神経病学会44th 巻   2018年

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  5. 記憶・学習に関わる メンブレントラフィック 招待有り 査読有り

    深田 優子, 横井紀彦, 宮﨑裕理, 深田正紀  

    メンブレントラフィック, 化学同仁 ( 19 ) 頁: 157 - 175   2016年

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講演・口頭発表等 6

  1. 水素結合による蛋白質電子伝達システムと人工金属錯体の複合機能化 招待有り

    横井紀彦

    分子研研究会「金属と分子集合」  2007年6月1日 

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    会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  2. 生理的なシナプス蛋白質複合体の変異体マウスを用いた機能解析 招待有り

    横井紀彦

    研究会「生物無機化学の新潮流と展望」  2013年5月25日 

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    会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  3. 神経修飾リガンドLGI1の変異を原因とするヒト家族性てんかんの分子病態機構 招待有り

    第89回日本薬理学会年会 シンポジウム「神経機能と疾患発症に関わる新たなシグナリング機構解明への挑戦」  2016年3月10日 

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    会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  4. 神経分泌蛋白質LGI1の変異を原因とする“てんかん”の分子病態機構の解明と治療法の開拓 招待有り

    横井紀彦, 深田正紀, 深田優子

    生理学研究所研究会「シナプス恒常性維持の分子基盤とその破綻」  2013年6月6日 

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    会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  5. 脳内蛋白質複合体の研究を通して、生物無機化学の未来について考えること 招待有り

    横井紀彦

    分子研研究会「錯体化学から始まる学術展開の可能性」  2021年3月11日 

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    会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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科研費 6

  1. 抗てんかん作用の発揮を目指したLGI1-ADAM22複合体の形成制御機構の解明

    研究課題/研究課題番号:22K06451  2022年4月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    横井 紀彦

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:4160000円 ( 直接経費:3200000円 、 間接経費:960000円 )

    30%近くのてんかんは難治性のてんかんと言われており、新たな治療戦略の創出が求められている。そのためには脳の異常興奮がどのように抑制されているのかを解明することが重要になる。我々は神経分泌蛋白質LGI1と膜蛋白質ADAM22の複合体の量が脳の異常興奮の抑制の鍵であることを見出してきた。本研究では、LGI1-ADAM22複合体形成を制御する分子機構を見出し、そして、それら分子機構を利用してLGI1-ADAM22複合体の量を増やすことで、てんかん治療効果に繋げることを目指す。
    てんかんをはじめとする脳神経疾患の原因の一つとして、脳の異常興奮が考えられており、治療法の開発にはその異常興奮が抑制される分子機構を解明することが重要になる。我々は、てんかん原因遺伝子産物である神経分泌蛋白質LGI1と膜蛋白質ADAM22がシナプスにおいて複合体を形成すること、それらの変異による複合体の減少がてんかんを誘引することを報告し、さらに、LGI1-ADAM22複合体形成を制御する分子機構としてADAM22の細胞質領域への14-3-3の結合が重要であることを明らかにしてきた(Yokoi et al. Cell Rep. 2021)。本研究では、LGI1-ADAM22複合体の量が脳の異常興奮の抑制の鍵と着想し、複合体の形成を制御する分子機構を明らかにすることで、新たなてんかん治療戦略に繋げることを目指す。2023年度では、LGI1-ADAM22複合体のシナプスにおける足場タンパク質であるPSD-95に着目し、PSD-95のシナプス輸送に必須であるパルミトイル化の制御機構の解明を進めた。パルミトイル化を担うZDHHCパルミトイル脂質転移酵素は24種類あり、生理的条件下でPSD-95のパルミトイル化を担う酵素の同定は不十分であった。我々はゲノム編集法を用いて、培養神経細胞でZDHHC酵素を欠損させた際のPSD-95のパルミトイル化レベルを解析することで、PSD-95のパルミトイル化を制御するZDHHC酵素群の組み合わせを見出した。また、以前に我々はLGI1変異によって、LGI1の分泌量が低下するほど、てんかんの発症率が上昇することを見出した(Yokoi et al. Nat. Med. 2015)。このことからLGI1の分泌量の増加がてんかん治療に繋がることが期待され、我々は培養細胞系を用いたLGI1の分泌量の定量的解析法の開発を進めた。
    本研究では、LGI1-ADAM22複合体のシナプスにおける足場蛋白質であるPSD-95のパルミトイル化の制御に関わる酵素群の同定を進めた。我々が見出した酵素グループは脳機能の分子制御機構に重要と考えられ、今後の研究の足がかりとなった。また、本年度、開発したLGI1の分泌量の定量的解析法は、LGI1の分泌量の増加がてんかん治療に繋がることが期待されるため、今後のてんかん研究に対して、重要な研究ツールとなり得る。
    新たに見出したパルミトイル化酵素グループの生理機能を明らかにするために、遺伝子改変マウスを作製し、生化学的、組織化学的、細胞生物学的手法などを駆使して、PSD-95のシナプス輸送、そして、LGI1-ADAM22複合体のシナプス固定の制御機構を明らかにする。また、2023年度に開発したLGI1の分泌量の定量的解析法を用いて、LGI1の分泌量を増加させる小分子の探索を開始する。

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  2. てんかん関連リガンド受容体による脳の興奮抑制バランス制御機構の解明

    研究課題/研究課題番号:19K06893  2019年4月 - 2022年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    横井 紀彦

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:4420000円 ( 直接経費:3400000円 、 間接経費:1020000円 )

    我々はこれまでに、分泌蛋白質LGI1と膜蛋白質ADAM22の複合体の減少が、てんかんの原因になることを報告してきた。本研究では、マウス脳内でのADAM22のリン酸化によって、LGI1-ADAM22複合体が安定化されることを明らかにした。さらに、様々なマウス系統群の解析により、てんかん発症を抑制するADAM22とLGI1の量を見出した。以上のことから、脳内のLGI1-ADAM22複合体の増加が抗てんかん作用に繋がると考えられ、ADAM22のリン酸化制御がそのための有用な戦略になると期待される(Yokoi et al. Cell. Rep. 2021)。

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  3. てんかん原因リガンド/受容体が担うシナプス伝達制御機構の解明

    研究課題/研究課題番号:17K14969  2017年4月 - 2019年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究(B)

    横井 紀彦

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:4420000円 ( 直接経費:3400000円 、 間接経費:1020000円 )

    シナプス伝達のバランスの破綻はてんかん、統合失調症等の脳神経疾患を誘引すると考えられており、脳の興奮性を決定する分子機構の解明は重要な課題といえる。これまでに我々は家族性てんかん患者で見られるLGI1変異の網羅的解析により、LGI1の変異による分泌不全や、ADAM22との結合不全がてんかん発症の分子病態であることを報告してきた(Yokoi et al. Nat Med 2015)。本研究では、R474Q変異によるLGI1のホモ2量体結合の破綻がてんかんの原因になることを新たに見出した(Yamagata, Miyazaki, Yokoi et al, Nat Commun 2018)。

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  4. 神経修飾リガンド/受容体を起点とする興奮性シナプス伝達の制御機構の解明

    研究課題/研究課題番号:25890021  2013年8月 - 2015年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  研究活動スタート支援

    横井 紀彦

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:2730000円 ( 直接経費:2100000円 、 間接経費:630000円 )

    てんかんは難治性の脳疾患の1つである。神経分泌蛋白質LGI1の変異は家族性常染色体優性外側側頭葉てんかんを引き起こす。その分子病態機構を明らかにするため、変異LGI1蛋白質を発現するてんかんモデルマウスを作製し、解析を行った。その結果、変異によるLGI1の構造異常がてんかんの原因であることを明らかにした。さらに、タンパク質構造異常を回復するケミカルシャペロンをてんかんモデルマウスへ投与することで、変異蛋白質の分泌及びADAM22受容体への結合が回復し、マウスの痙攣が緩和された。この結果から脳機能におけるLGI1-ADAM22複合体の重要性と、ヒトてんかんの新たな治療戦略を示した。

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  5. 新規シナプス伝達修飾分子LGI1/ADAM22/23の構造基盤の解明

    研究課題/研究課題番号:10J02876  2010年 - 2012年

    科学研究費助成事業  特別研究員奨励費

    横井 紀彦

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:2800000円 ( 直接経費:2800000円 )

    LGI1は、ヒトでてんかんを引き起こす30以上の変異が報告され、また、辺縁系脳炎を引き起こす自己抗体の主要な標的であることが知られている。つまり、LGI1がヒトの神経活動に重要な役割を担うことは明白である。これまでに我々は、LGI1ノックアウト(KO)マウスが生後三週間以内にてんかん発作により全て死亡すること、LGI1がシナプス膜貫通蛋白質ADAM22、ADAM23と複合体を形成すること、そして、AMPA型グルタミン酸受容体の機能制御を行うことを見出してきた。しかしながら、LGI1の機能阻害とてんかん発症の分子病態メカニズムは未だ明らかではなかった。申請者はヒトでてんかんを引き起こすLGI1変異体の分泌活性を網羅的に検討し、分泌型と分泌阻害型に分類した。次に、生理機能への変異の影響を評価するため、分泌阻害型、分泌型変異体LGI1を発現するトランスジェニックマウスを作成した。LGI1変異体のヘテロ接合型マウスは、ペンチレンテトラゾールに対する痙攣感受性が野生型に比べ高かったことから、ヒトのてんかんモデルマウスとなることが示された。次に、マウス脳内でのLGI1変異体の機能欠損を生化学的、組織化学的に調査した結果、野生型LGI1がシナプス間隙へ分泌され、ADAM22、ADAM23と結合するのに対し、分泌不全型変異体は構造異常のために小胞体に留まり、最終的には分解されること、分泌型変異体はADAM22との結合が選択的に阻害されていることを見出した。以上の結果はLGI1の変異によって引き起こされるてんかんが、分泌不全、タンパク間相互作用不全を原因とする構造病(conformational disease)であることを示し、LGI1/ADAM22による脳の興奮性シナプス伝達制御機構の重要性が示された。さらに分泌不全型変異体の培養細胞からの分泌が、ある小分子により促されることも見出した。これは、LGI1変異によって引き起こされるてんかんの治療法に知見を与えるものである。

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担当経験のある科目 (本学) 7

  1. 人体機能学

    2024

  2. 基礎セミナーB

    2024

  3. 基礎医学セミナー

    2024

  4. 生体と薬物 講義・実習・演習

    2024

  5. 基礎セミナーB

    2023

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担当経験のある科目 (本学以外) 3

  1. 分子細胞生理学I

    2023年6月 総合研究大学院大学)

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    科目区分:大学院専門科目  国名:日本国

  2. 分子細胞生理学I

    2019年5月 総合研究大学院大学)

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    科目区分:大学院専門科目  国名:日本国

  3. 細胞神経生物学

    2014年11月 総合研究大学院大学)

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    科目区分:大学院専門科目  国名:日本国

 

社会貢献活動 1

  1. 記憶をつくるタンパク質

    役割:講師

    岡崎市教育委員会  出前授業、岡崎市立額田中学校  愛知県岡崎市額田中学校  2017年10月

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    対象: 中学生

    種別:出前授業