2024/12/25 更新

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トクミツ ヒロシ
德光 浩
TOKUMITSU Hiroshi
所属
ヘルスシステム統合科学学域 教授
職名
教授
外部リンク

学位

  • 博士 ( 1991年3月   名古屋大学 )

研究キーワード

  • SAD-kinase

  • CaM-kinase I

  • insulin

  • 包括脳ネットワーク

  • プロテインキナ-ゼ

  • インスリン

  • 糖尿病

  • glucose

  • グルコース

  • PREB

  • CaM-kinase kinase

  • CaMKK

  • CaM-kinase IV

  • TIM-062

  • KN-62

  • S100 protein

  • TIM-063

  • CaM-キナーゼ

  • リン酸化酵素カスケード

  • カルモデュリン

  • シグナル伝達

  • CaM-キナーゼカスケード

  • CREB

  • 細胞内カルシウム

  • タンパク質リン酸化酵素阻害剤

  • Numbl

  • タンパク質リン酸化

  • タンパク質リン酸化反応

  • タンパク質リン酸化酵素

  • 細胞内情報伝達

  • MLCK-A

  • STO-609

  • 線虫

  • Numb

研究分野

  • ライフサイエンス / 神経科学一般

  • ライフサイエンス / 代謝、内分泌学

  • ライフサイエンス / 薬理学

  • ライフサイエンス / 機能生物化学

経歴

  • 岡山大学   学術研究院ヘルスシステム統合科学学域   教授

    2021年 - 現在

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  • 岡山大学   大学院ヘルスシステム統合科学研究科   教授

    2018年 - 現在

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  • 岡山大学   大学院自然科学研究科   教授

    2012年 - 2018年

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  • 香川大学   医学部   准教授

    2007年 - 2012年

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  • 香川大学   医学部   助教授

    2003年 - 2007年

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論文

  • Development of a novel AAK1 inhibitor via Kinobeads-based screening. 査読 国際誌

    Akari Yoshida, Satomi Ohtsuka, Fumiya Matsumoto, Tomoyuki Miyagawa, Rei Okino, Yumeya Ikeda, Natsume Tada, Akira Gotoh, Masaki Magari, Naoya Hatano, Ryo Morishita, Ayano Satoh, Yukinari Sunatsuki, Ulf J Nilsson, Teruhiko Ishikawa, Hiroshi Tokumitsu

    Scientific reports   14 ( 1 )   6723 - 6723   2024年3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)  

    A chemical proteomics approach using Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase kinase (CaMKK) inhibitor-immobilized sepharose (TIM-063-Kinobeads) identified main targets such as CaMKKα/1 and β/2, and potential off-target kinases, including AP2-associated protein kinase 1 (AAK1), as TIM-063 interactants. Because TIM-063 interacted with the AAK1 catalytic domain and inhibited its enzymatic activity moderately (IC50 = 8.51 µM), we attempted to identify potential AAK1 inhibitors from TIM-063-derivatives and found a novel AAK1 inhibitor, TIM-098a (11-amino-2-hydroxy-7H-benzo[de]benzo[4,5]imidazo[2,1-a]isoquinolin-7-one) which is more potent (IC50 = 0.24 µM) than TIM-063 without any inhibitory activity against CaMKK isoforms and a relative AAK1-selectivity among the Numb-associated kinases family. TIM-098a could inhibit AAK1 activity in transfected cultured cells (IC50 = 0.87 µM), indicating cell-membrane permeability of the compound. Overexpression of AAK1 in HeLa cells significantly reduced the number of early endosomes, which was blocked by treatment with 10 µM TIM-098a. These results indicate TIM-063-Kinobeads-based chemical proteomics is efficient for identifying off-target kinases and re-evaluating the kinase inhibitor (TIM-063), leading to the successful development of a novel inhibitory compound (TIM-098a) for AAK1, which could be a molecular probe for AAK1. TIM-098a may be a promising lead compound for a more potent, selective and therapeutically useful AAK1 inhibitor.

    DOI: 10.1038/s41598-024-57051-9

    PubMed

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  • Transcriptional, biochemical, and immunohistochemical analyses of CaMKKβ/2 splice variants that co-localize with CaMKIV in spermatids. 査読 国際誌

    Satomi Ohtsuka, Yumi Miyai, Hiroyuki Mima, Masaki Magari, Yoichi Chiba, Futoshi Suizu, Hiroyuki Sakagami, Masaki Ueno, Hiroshi Tokumitsu

    Cell calcium   117   102820 - 102820   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)  

    Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase kinase (CaMKK) phosphorylates and activates downstream protein kinases, including CaMKI, CaMKIV, PKB/Akt, and AMPK; thus, regulates various Ca2+-dependent physiological and pathophysiological pathways. Further, CaMKKβ/2 in mammalian species comprises multiple alternatively spliced variants; however, their functional differences or redundancy remain unclear. In this study, we aimed to characterize mouse CaMKKβ/2 splice variants (CaMKKβ-3 and β-3x). RT-PCR analyses revealed that mouse CaMKKβ-1, consisting of 17 exons, was predominantly expressed in the brain; whereas, mouse CaMKKβ-3 and β-3x, lacking exon 16 and exons 14/16, respectively, were primarily expressed in peripheral tissues. At the protein level, the CaMKKβ-3 or β-3x variants showed high expression levels in mouse cerebrum and testes. This was consistent with the localization of CaMKKβ-3/-3x in spermatids in seminiferous tubules, but not the localization of CaMKKβ-1. We also observed the co-localization of CaMKKβ-3/-3x with a target kinase, CaMKIV, in elongating spermatids. Biochemical characterization further revealed that CaMKKβ-3 exhibited Ca2+/CaM-induced kinase activity similar to CaMKKβ-1. Conversely, we noted that CaMKKβ-3x impaired Ca2+/CaM-binding ability, but exhibited significantly weak autonomous activity (approximately 500-fold lower than CaMKKβ-1 or β-3) due to the absence of C-terminal of the catalytic domain and a putative residue (Ile478) responsible for the kinase autoinhibition. Nevertheless, CaMKKβ-3x showed the ability to phosphorylate downstream kinases, including CaMKIα, CaMKIV, and AMPKα in transfected cells comparable to CaMKKβ-1 and β-3. Collectively, CaMKKβ-3/-3x were identified as functionally active and could be bona fide CaMKIV-kinases in testes involved in the activation of the CaMKIV cascade in spermatids, resulting in the regulation of spermiogenesis.

    DOI: 10.1016/j.ceca.2023.102820

    PubMed

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  • PHI-1, an Endogenous Inhibitor Protein for Protein Phosphatase-1 and a Pan-Cancer Marker, Regulates Raf-1 Proteostasis 査読

    Jason A. Kirkbride, Garbo Young Nilsson, Jee In Kim, Kosuke Takeya, Yoshinori Tanaka, Hiroshi Tokumitsu, Futoshi Suizu, Masumi Eto

    Biomolecules   13 ( 12 )   1741 - 1741   2023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:MDPI AG  

    Raf-1, a multifunctional kinase, regulates various cellular processes, including cell proliferation, apoptosis, and migration, by phosphorylating MAPK/ERK kinase and interacting with specific kinases. Cellular Raf-1 activity is intricately regulated through pathways involving the binding of regulatory proteins, direct phosphorylation, and the ubiquitin–proteasome axis. In this study, we demonstrate that PHI-1, an endogenous inhibitor of protein phosphatase-1 (PP1), plays a pivotal role in modulating Raf-1 proteostasis within cells. Knocking down endogenous PHI-1 in HEK293 cells using siRNA resulted in increased cell proliferation and reduced apoptosis. This heightened cell proliferation was accompanied by a 15-fold increase in ERK1/2 phosphorylation. Importantly, the observed ERK1/2 hyperphosphorylation was attributable to an upregulation of Raf-1 expression, rather than an increase in Ras levels, Raf-1 Ser338 phosphorylation, or B-Raf levels. The elevated Raf-1 expression, stemming from PHI-1 knockdown, enhanced EGF-induced ERK1/2 phosphorylation through MEK. Moreover, PHI-1 knockdown significantly contributed to Raf-1 protein stability without affecting Raf-1 mRNA levels. Conversely, ectopic PHI-1 expression suppressed Raf-1 protein levels in a manner that correlated with PHI-1’s inhibitory potency. Inhibiting PP1 to mimic PHI-1’s function using tautomycin led to a reduction in Raf-1 expression. In summary, our findings highlight that the PHI-1-PP1 signaling axis selectively governs Raf-1 proteostasis and cell survival signals.

    DOI: 10.3390/biom13121741

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  • Rapid detection of calmodulin/target interaction via the proximity biotinylation method. 査読 国際誌

    Kento Nlandu Nakamura, Haruki Yamauchi, Hiroyuki Mima, Yerun Chen, Satomi Ohtsuka, Masaki Magari, Ryo Morishita, Hiroshi Tokumitsu

    Biochemical and biophysical research communications   659   29 - 33   2023年4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)  

    Calmodulin (CaM) is known to function as a central signal transducer in calcium-mediated intracellular pathways. In this study, a fusion molecule of a recently developed proximity biotinylation enzyme (AirID) with rat CaM (AirID-CaM) was expressed and purified to near homogeneity using an E. coli expression system to examine the physical interactions between CaM and its target proteins by converting the interaction to biotinylation of CaM targets under nondenatured conditions. AirID-CaM catalyzed a Ca2+-dependent biotinylation of a target protein kinase (Ca2+/CaM-dependent protein kinase kinase α/1, CaMKKα/1) in vitro, which was suppressed by the addition of excess amounts of CaM, and AirID alone did not catalyze the biotinylation of CaMKKα/1, indicating that the biotinylation of CaMKKα/1 by AirID-CaM likely occurs in an interaction-dependent manner. Furthermore, we also observed the Ca2+-dependent biotinylation of GST-CaMKIα and GST-CaMKIV by AirID-CaM, suggesting that AirID-CaM can be useful for the rapid detection of CaM/target interactions with relatively high sensitivity.

    DOI: 10.1016/j.bbrc.2023.03.072

    PubMed

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  • The immunoreceptor SLAMF8 promotes the differentiation of follicular dendritic cell‐dependent monocytic cells with B cell‐activating ability 査読

    Masaki Magari, Miku Nishioka, Tomomi Hari, Sayaka Ogawa, Kaho Takahashi, Naoya Hatano, Naoki Kanayama, Junichiro Futami, Hiroshi Tokumitsu

    FEBS Letters   596 ( 20 )   2659 - 2667   2022年10月

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    担当区分:最終著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Wiley  

    DOI: 10.1002/1873-3468.14468

    PubMed

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    その他リンク: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full-xml/10.1002/1873-3468.14468

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書籍等出版物

  • Ca²⁺/calmodulin-dependent protein kinase kinase —カルシウムシグナル伝達から創薬へ—

    徳光 浩( 担当: 単著 ,  範囲: 全て)

    生化学(公益財団法人 日本生化学会)  2018年8月 

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  • Ca²⁺/カルモデュリン依存性蛋白質リン酸化酵素カスケ-ドと生理機能

    徳光 浩( 担当: 単著)

    蛋白質核酸酵素(共立出版)  1998年4月 

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MISC

  • CaMKKの基質認識機構の解明と特異的阻害分子開発への応用

    川俣一晟, 美馬光志, 山内陽生, 北前勝哉, 山内香奈, 大塚里美, 曲正樹, 金山直樹, 徳光浩

    日本生化学会大会(Web)   95th   2022年

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  • CaMKK阻害剤(TIM-063)を用いた阻害剤プロテオミクス解析

    大塚里美, 波多野直哉, 奥村太晟, 澤直樹, 田邊史子, 傳田美和子, 金山直樹, 曲正樹, 森下了, 石川彰彦, 徳光浩

    日本生化学会大会(Web)   94th   2021年

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  • 筋肉特異的Calmodulin結合分子,Striated Muscle Activator of Rho Signaling(STARS)の分子間相互作用解析

    赤木魁, 田中啓之, 金山直樹, 曲正樹, 波多野直哉, 徳光浩

    日本分子生物学会年会プログラム・要旨集(Web)   42nd   2019年

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  • 新規S100A6標的分子(HMG20A)の同定と相互作用解析

    山本真穂, 近藤里奈, 傳田美和子, 土居青太, 金山直樹, 曲正樹, 森下了, 徳光浩

    日本生化学会大会(Web)   92nd   2019年

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  • CaMKKβのリン酸化/脱リン酸化による動的制御機構の解明

    高畠翔太, 福本侑世, 金山直樹, 曲正樹, 波多野直哉, 徳光浩

    日本分子生物学会年会プログラム・要旨集(Web)   42nd   2019年

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共同研究・競争的資金等の研究

  • CaMKKシグナル伝達の制御機構解明とそれに基づく分子標的薬創製

    研究課題/領域番号:21H02429  2021年04月 - 2024年03月

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

    徳光 浩, 石川 彰彦, 渡辺 泰男, 曲 正樹

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    配分額:16380000円 ( 直接経費:12600000円 、 間接経費:3780000円 )

    本研究では、細胞内Ca2+を二次伝達因子とする細胞内シグナル伝達機構において、神経発生、遺伝子発現制御から代謝応答まで多岐に渡る生体機能調節を担う制御酵素として見出されたタンパク質リン酸化酵素であるCaMKKの分子制御機構の解明とその分子基盤に立脚したCaMKK阻害薬の創製を研究目的としている。本年度の研究実績として、消化管平滑筋におけるカルシウム脱感作反応においてCaMKKを介したリン酸化カスケード反応の関与が、新たに開発したCaMKK阻害剤TIM-063を用いることで明らかとなった(Kitazawa et al. Am J Physiol Cell Physiol 2021)。さらにCaMKKと阻害剤TIM-063の物理的相互作用について、TIM-063誘導体(TIM-127)を架橋したセファロース担体を用いることにより詳細に解析した。その結果、CaMKKと阻害剤TIM-063の相互作用は、酵素のカルシウム/calmodulin結合に依存しており、不活性型のコンフォメーションをとるCaMKKは阻害剤に結合しないこと、さらにはCaMKK/阻害剤結合はCaMKKの活性化状態に依存して可逆的であることを証明することに成功した(Ohtsuka et al. Biochemsitry 2022)。これまでCaMKKはその分子構造が単量体と考えられていたが、本研究において培養細胞に遺伝子導入したCaMKKアイソフォームは、多量体を形成することを細胞膜透過性架橋剤を用いることで明らかにした。さらに、この遺伝子導入細胞より単離した多量体CaMKKは、リン酸化酵素として酵素活性を有することも併せて証明することができた(Fukumoto et al. Biochem Biophys Res Commun 2022)。

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  • 繊毛タンパクによる転写制御機構の証明

    研究課題/領域番号:19H03447  2019年04月 - 2022年03月

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

    水津 太, 徳光 浩, 平田 徳幸, 松岡 達臣

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    配分額:17420000円 ( 直接経費:13400000円 、 間接経費:4020000円 )

    Inversinは、転写活性中心の一つである核内Cajar body様構造体へ集積し、特定の転写制御活性をもつことから、繊毛タンパクInversinが新規転写制御因子として機能していることが強く示唆された。また、単細胞繊毛虫Colpoda cucullusのシスト形成誘導時に急激な繊毛構成タンパクbeta-tubulinの断片化と発現変化が生じ、体内に取り込まれることが明らかになった。繊毛タンパクの動態変化から、繊毛タンパクの局在・構造・機能変化や再吸収によってシスト形成(細胞構造の再編成)へ向けたアミノ酸や核酸等の再利用を行い、低温、低pH、UV耐性の性質を獲得重要であると推測される。

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  • CaMKKβ/AMPKシグナル伝達制御の解明と分子標的薬の創製

    研究課題/領域番号:18K06113  2018年04月 - 2021年03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)

    徳光 浩, 曲 正樹

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

    Ca2+/Calmodulin(CaM)依存性プロテインキナーゼ活性化キナーゼβ(CaMKKβ)は、CaMキナーゼⅠやCaMキナーゼⅣ、5’-AMP活性化キナーゼ(AMPK)をリン酸化依存的に活性化し、遺伝子発現や神経発生、代謝調節やがん細胞増殖に至る多様な細胞内Ca2+に応答した生理機能を調節する。これまでの研究より、cAMP/PKA経路がCaMKKβ(Thr144)のリン酸化に関与しており、細胞内Ca2+とcAMP経路がCaMKKβ分子上においてクロストークしていることが明らかとなった。
    そこで本研究では、細胞内における主要な脱リン酸化酵素であるProtein Phosphatase 2A/1 (PP2A/1)の選択的阻害剤(オカダ酸:OA)を用いた解析により、CaMKKβ(Thr144)の脱リン酸化を検証した。その結果、未刺激の状態においてCaMKKβ(Thr144)は、PP2A/PP1により脱リン酸化状態を保つことが分かった。さらに、細胞内CaMKKβキナーゼ活性の測定の結果、OAの処理時間に依存してCaMKKβキナーゼ活性が上昇し、脱リン酸化酵素阻害により活性化するCaMKKβ(Thr144)キナーゼの存在が示唆された。しかしこのキナーゼは、阻害剤による薬理学的実験から、これまでに示されたAMPK やPKAとは異なると考えられる。以上の結果より、CaMKKβは細胞内において、PKAを含めたリン酸化酵素および脱リン酸化酵素によりThr144残基のリン酸化/脱リン酸化制御が動的に調節されていることが明らかとなった。

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  • スプライシング因子の新規機能を利用した動物細胞ディスプレー技術の高度化

    研究課題/領域番号:15H04196  2015年04月 - 2019年03月

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

    金山 直樹, 徳光 浩, 曲 正樹

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    配分額:16640000円 ( 直接経費:12800000円 、 間接経費:3840000円 )

    申請者は、抗体遺伝子の変異能力を有するニワトリB細胞株DT40を利用して動物細胞ディスプレー技術を構築した。本研究では、抗原結合による生存シグナルの惹起と抗体遺伝子変異の誘導におけるSRSF1の機能の一端を明らかにし、スプライシング因子の発現操作により、外来からDT40細胞に導入した抗体遺伝子、非抗体遺伝子への変異導入効率を向上させるのに有効であることを見いだした。一方、変異導入効率に有効な導入遺伝子の最適化法も見いだした。

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  • カルモデュリンキナーゼカスケードの動作原理と新しいリン酸化制御機構の解明

    研究課題/領域番号:26440056  2014年04月 - 2017年03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)

    徳光 浩, 波多野 直哉, 曲 正樹

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    配分額:5070000円 ( 直接経費:3900000円 、 間接経費:1170000円 )

    細胞内カルシウムイオンをセカンドメッセンジャーとする細胞内情報伝達機構においては、カルシウム受容タンパク質であるカルモデュリン(CaM)を活性化因子とする多機能性CaM-依存性タンパク質リン酸化酵素群(CaMK)がその中心的な役割を担っている。本研究においては、Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase kinase betaの構造機能解析より、基質認識機構の詳細な分子機構が明らかとなった。

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担当授業科目

  • シグナル伝達創薬 (2024年度) 前期  - その他

  • バイオ・創薬科学概論 (2024年度) 前期  - 木1~2

  • ヘルスシステム統合科学アドバンストインターンシップ (2024年度) 通年  - その他

  • ヘルスシステム統合科学専門英語 (2024年度) 後期  - その他

  • ヘルスシステム統合科学序論 (2024年度) 前期  - 火1~2

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学術貢献活動

  • 日本学術振興会特別研究員等審査会専門委員

    役割:審査・評価

    日本学術振興会研究者養成課特別研究員等審査会  2020年 - 2021年

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    種別:審査・学術的助言 

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  • 日本生化学会評議員・代議員

    役割:企画立案・運営等

    日本生化学会  2018年 - 現在

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    種別:学会・研究会等 

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