Updated on 2024/11/27

Information

 

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SHIGETOMI KENTA
 
Organization
Faculty of Science Department of Biology Assistant Professor
School of Sciences Department of Biology(Concurrent)
Graduate School of Systems Life Sciences Department of Systems Life Sciences(Concurrent)
Title
Assistant Professor
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Degree

  • Science

Research Interests・Research Keywords

  • Research theme:mechanisms of tight junction turn over

    Keyword:Claudin, turn over, degradation

    Research period: 2020.4

  • Research theme:Functional analysis of membrane lipids in tight junction formation

    Keyword:Cell adhesion, Tight junction, Membrane lipid, Claudin

    Research period: 2020.4

Awards

  • 若手優秀発表賞

    2023.6   日本細胞生物学会   申請者が研究する細胞接着構造であるタイトジャンクションの形成において、形質膜脂質であるコレステロールがタイトジャンクションの膜タンパク質であるクローディンに先立って集積しているのを明らかにした。 これは、タイトジャンクションの形成機構を明らかにするために、これまでのタンパク質だけでなく、脂質も重要な役割をしていることを明らかにした研究である。

     More details

    我々の体表面を覆う上皮細胞はApical Junctional Complexes(AJC)と総称される様々な細胞接着構造を介して互いに接着している。細胞接着構造のなかで、Tight Junction(TJ)は上皮細胞において最もアピカル側に存在する細胞接着構造であり、上皮細胞シートのバリア機能を担っている。我々は以前の研究で、TJ領域がコレステロールや極長鎖脂肪酸を含むスフィンゴミエリンに富む特徴的な脂質組成の膜領域であることを明らかにした(Shigetomi et al. J. Cell Biol. 2018)。しかし、これらの脂質の集積がTJ形成に積極的に関与しているのか、もしくは、TJを構成する主要な細胞接着分子であるクローディンの集積によって二次的にこれらの脂質がTJ領域に集積しているのかは不明であった。
    そこで、本研究では、マウス乳腺由来上皮細胞のEpH4細胞において、発現している6種類のクローディンのアイソフォームをすべてノックアウトしたClaudin-null細胞を樹立し、TJの消失によって、コレステロールの集積にどのような影響を及ぼすかを解析した。まず、Claudin-null細胞において、TJ構造が消失しており、バリア機能が失われていることを確認した。次に、コレステロールの細胞における局在の変化を調べたところ、Claudin-null細胞においても、コレステロールはAJC近傍に濃縮していた。さらに、コレステロールのAJCへの集積には、クローディンの裏打ちタンパク質であるZonulla Occludens (ZO)タンパク質を介した、AJCを裏打ちするアクトミオシン細胞骨格の形成が必要であることを明らかにした。
    これまでの先行研究によって、クローディンのAJCへの局在には、ZOタンパク質との結合が必要であると考えられてきた。しかし興味深いことに、ZOタンパク質との結合部位を欠損したクローディン変異体をClaudin-null細胞に発現すると、この変異体は依然としてAJCに集積し、TJストランドの形成を回復した。以上の結果から、AJC近傍に細胞全周に渡って形成されるコレステロールに富む膜ドメインがTJ形成において中心的な役割を果たしていることが明らかになった。また、ZOタンパク質は、クローディンの足場タンパク質として働くだけでなく、細胞接着領域にコレステロールを集積させ、TJの形成に寄与することが明らかになった。

  • 学術奨励賞

    2022.6   日本生化学会九州支部例会  

Papers

  • Cholesterol-rich domain formation mediated by ZO proteins is essential for tight junction formation Reviewed International journal

    Kenta Shigetomi, Yumiko Ono, Kenji Matsuzawa, Junichi Ikenouchi

    Proceedings of the National Academy of Sciences   2023.2

     More details

    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)  

    DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2217561120

  • Adherens junctions influence tight junction formation via changes in membrane lipid composition Reviewed

    Kenta Shigetomi, Yumiko Ono, Tetsuichiro Inai, Junichi Ikenouchi

    Journal of Cell Biology   217 ( 7 )   2373 - 2381   2018.7

     More details

    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)  

    DOI: 10.1083/jcb.201711042

  • Role of lipids in the organization of tight junction. International journal

    Junichi Ikenouchi, Kenta Shigetomi

    Microscopy (Oxford, England)   2024.9   ISSN:2050-5698 eISSN:2050-5701

     More details

    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)  

    Cell membrane structures are supramolecular complexes that require the ordered assembly of membrane proteins and lipids. The morphology of various cell adhesion structures in multicellular organisms, such as those between epithelial cells, neural synapse and immune synapses, was initially described through electron microscopic analyses. Subsequent studies aimed to catalog their constituent proteins, which encompass transmembrane cell adhesion molecules, cytoskeletal proteins, and scaffolding proteins that bind the two components. However, the diversity of plasma membrane lipids and their significance in the organization of cell adhesion structures were underappreciated until recently. It is now understood that phase separation of lipids and liquid-liquid phase separation of proteins are important driving forces for such self-assembly. In this review, we summarize recent findings on the role of lipids as scaffolds for supramolecular complexes, using tight junctions in epithelial cells as an example.

    DOI: 10.1093/jmicro/dfae039

    Web of Science

    PubMed

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  • タイトジャンクション形成においてコレステロールの集積が果たす役割の解明

    重富 健太, 小野 由美子, 松沢 健司, 池ノ内 順一

    脂質生化学研究   65   213 - 215   2023.5   ISSN:0285-1520

     More details

    Language:Japanese   Publisher:日本脂質生化学会  

    上皮細胞に存在するタイトジャンクション(TJ)と呼ばれる構造は、上皮細胞のバリア機能を担う。TJは、細胞接着分子クローディンが、裏打ちタンパク質ZOと結合を介して形質膜上で集積することで形成されるという仮説が広く受け入れられてきた。この仮説は、アドヘレンスジャンクション(AJ)と呼ばれるカドヘリンを介した別の接着機構からの類推に基づいており、その妥当性は検証されていない。私たちは、以前にTJ領域にコレステロールが高度に集積していることを報告した(Shigetomi et al.J.Cell Biol.,2018)。本研究では、クローディンの集積において、ZOタンパク質との結合ではなく、コレステロールに富む膜ドメインとの相互作用が重要であることを見出した。クローディンの発現を全て消失させた細胞において、ZOタンパク質と結合しないクローディン変異体を発現させた場合でも依然としてTJが形成される一方で、コレステロールに富む膜ドメインとの相互作用に必要なパルミトイル化修飾を消失させたクローディン変異体はTJを形成できないことが明らかになった。以上の結果から、TJの形成機構は、AJの形成機構とは異なり、コレステロールの集積したドメインがTJ形成において重要な役割を果たしていること、また、ZOタンパク質が細胞接着領域にコレステロールを集積させる機能を有していることが明らかになった。(著者抄録)

  • Cholesterol-rich domain formation mediated by ZO proteins is essential for tight junction formation. International journal

    Kenta Shigetomi, Yumiko Ono, Kenji Matsuzawa, Junichi Ikenouchi

    Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America   120 ( 8 )   e2217561120   2023.2   ISSN:0027-8424 eISSN:1091-6490

     More details

    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)  

    Tight junctions (TJs) are cell-adhesion structures responsible for the epithelial barrier. We reported that accumulation of cholesterol at the apical junctions is required for TJ formation [K. Shigetomi, Y. Ono, T. Inai, J. Ikenouchi, J. Cell Biol. 217, 2373-2381 (2018)]. However, it is unclear how cholesterol accumulates and informs TJ formation-and whether cholesterol enrichment precedes or follows the assembly of claudins in the first place. Here, we established an epithelial cell line (claudin-null cells) that lacks TJs by knocking out claudins. Despite the lack of TJs, cholesterol normally accumulated in the vicinity of the apical junctions. Assembly of claudins at TJs is thought to require binding to zonula occludens (ZO) proteins; however, a claudin mutant that cannot bind to ZO proteins still formed TJ strands. ZO proteins were however necessary for cholesterol accumulation at the apical junctions through their effect on the junctional actomyosin cytoskeleton. We propose that ZO proteins not only function as scaffolds for claudins but also promote TJ formation of cholesterol-rich membrane domains at apical junctions.

    DOI: 10.1073/pnas.2217561120

    Web of Science

    Scopus

    PubMed

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  • Effects of hemicelluloses on dehydrogenative polymerization of monolignols with cationic cell wall-bound peroxidase

    Lyu, Y; Suzuki, S; Nagano, H; Shigetomi, K; Tamai, Y; Tsutsumi, Y; Uraki, Y

    CARBOHYDRATE POLYMERS   301 ( Pt A )   120305   2023.2   ISSN:0144-8617 eISSN:1879-1344

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  • Tricellulin secures the epithelial barrier at tricellular junctions by interacting with actomyosin. International journal

    Yuma Cho, Daichi Haraguchi, Kenta Shigetomi, Kenji Matsuzawa, Seiichi Uchida, Junichi Ikenouchi

    The Journal of cell biology   221 ( 4 )   2022.3   ISSN:0021-9525 eISSN:1540-8140

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    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)  

    The epithelial cell sheet functions as a barrier to prevent invasion of pathogens. It is necessary to eliminate intercellular gaps not only at bicellular junctions, but also at tricellular contacts, where three cells meet, to maintain epithelial barrier function. To that end, tight junctions between adjacent cells must associate as closely as possible, particularly at tricellular contacts. Tricellulin is an integral component of tricellular tight junctions (tTJs), but the molecular mechanism of its contribution to the epithelial barrier function remains unclear. In this study, we revealed that tricellulin contributes to barrier formation by regulating actomyosin organization at tricellular junctions. Furthermore, we identified α-catenin, which is thought to function only at adherens junctions, as a novel binding partner of tricellulin. α-catenin bridges tricellulin attachment to the bicellular actin cables that are anchored end-on at tricellular junctions. Thus, tricellulin mobilizes actomyosin contractility to close the lateral gap between the TJ strands of the three proximate cells that converge on tricellular junctions.

    DOI: 10.1083/jcb.202009037

    Web of Science

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  • MAGIs regulate aPKC to enable balanced distribution of intercellular tension for epithelial sheet homeostasis. International journal

    Kenji Matsuzawa, Hayato Ohga, Kenta Shigetomi, Tomohiro Shiiya, Masanori Hirashima, Junichi Ikenouchi

    Communications biology   4 ( 1 )   337 - 337   2021.3

     More details

    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)  

    DOI: 10.1038/s42003-021-01874-z

  • Cell Adhesion Structures in Epithelial Cells Are Formed in Dynamic and Cooperative Ways. International journal

    Kenta Shigetomi, Junichi Ikenouchi

    BioEssays : news and reviews in molecular, cellular and developmental biology   41 ( 7 )   e1800227   2019.7

     More details

    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)  

    DOI: 10.1002/bies.201800227

  • Adherens junctions influence tight junction formation via changes in membrane lipid composition. International journal

    Kenta Shigetomi, Yumiko Ono, Tetsuichiro Inai, Junichi Ikenouchi

    The Journal of cell biology   217 ( 7 )   2373 - 2381   2018.7

     More details

    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)  

    DOI: 10.1083/jcb.201711042

  • Regulation of the epithelial barrier by post-translational modifications of tight junction membrane proteins. International journal

    Kenta Shigetomi, Junichi Ikenouchi

    Journal of biochemistry   163 ( 4 )   265 - 272   2018.4

     More details

    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)  

    DOI: 10.1093/jb/mvx077

  • Emphatic visualization of sphingomyelin-rich domains by inter-lipid FRET imaging using fluorescent sphingomyelins. International journal

    Masanao Kinoshita, Hikaru Ano, Michio Murata, Kenta Shigetomi, Junichi Ikenouchi, Nobuaki Matsumori

    Scientific reports   7 ( 1 )   16801 - 16801   2017.12

     More details

    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)  

    DOI: 10.1038/s41598-017-16361-x

  • DAAM1 stabilizes epithelial junctions by restraining WAVE complex-dependent lateral membrane motility. International journal

    Tamako Nishimura, Shoko Ito, Hiroko Saito, Sylvain Hiver, Kenta Shigetomi, Junichi Ikenouchi, Masatoshi Takeichi

    The Journal of cell biology   215 ( 4 )   559 - 573   2016.11

     More details

    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)  

  • CaMKII regulates the strength of the epithelial barrier. International journal

    Ryo Shiomi, Kenta Shigetomi, Tetsuichiro Inai, Masami Sakai, Junichi Ikenouchi

    Scientific reports   5   13262 - 13262   2015.8

     More details

    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)  

    DOI: 10.1038/srep13262

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Presentations

Professional Memberships

  • 日本細胞生物学会

  • 日本生化学会

  • 日本分子生物学会

Research Projects

  • タイトジャンクション形成における細胞膜脂質の集積機構と機能の解析

    2023 - 2024

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究

      More details

    Authorship:Principal investigator  Grant type:Scientific research funding

  • タイトジャンクション形成における細胞膜脂質の集積機構と機能の解析

    Grant number:23K14183  2023 - 2024

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究

    重富 健太

      More details

    Authorship:Principal investigator  Grant type:Scientific research funding

    Tight Junction (TJ)は、上皮細胞のバリア機能を担う細胞接着構造であり、Claudinなどのタンパク質や細胞膜脂質が集積し形成される超分子複合体である。TJ形成に、コレステロールや極長鎖脂肪酸鎖を有するスフィンゴミエリン等の特定の脂質分子種の集積が必要であることが明らかになった。しかしながら、TJ領域に特定の脂質が集積する分子機構やTJ形成における脂質の役割は不明なままである。本研究提案では、(1)TJに特定の脂質分子種が集積するメカニズムの解明と(2)リポソームを用いたTJの試験管内再構成によってタイトジャンクション形成における脂質の機能解明を目指す。

    CiNii Research

  • Study of turn over mechanisms of tight junction

    Grant number:21K15089  2021 - 2022

    Japan Society for the Promotion of Science  Grants-in-Aid for Scientific Research  Early-Career Scientists

    Shigetomi Kenta

      More details

    Authorship:Principal investigator  Grant type:Scientific research funding

    It has been widely accepted that the formation of tight junctions (TJ) requires ZO proteins, a scaffold protein. However, I found that proteasome inhibitors can induce TJ formation even in cell loss of ZO proteins. This result indicated that factors other than ZO proteins exist in TJ formation. Further analysis revealed a mechanism of TJ formation in which ZO proteins accumulate cholesterol and claudin accumulates in the cholesterol-rich membrane regions.

    CiNii Research

  • Claudinの翻訳後修飾の網羅的解析

    2021

    QRプログラム(わかばチャレンジ)

      More details

    Authorship:Principal investigator  Grant type:On-campus funds, funds, etc.

  • タイトジャンクション形成における細胞膜脂質の機能解析

    Grant number:20K22632  2020 - 2021

    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

    重富 健太

      More details

    Authorship:Principal investigator  Grant type:Scientific research funding

    タイトジャンクションは、Claudinなどのタンパク質や細胞膜脂質が集積した細胞接着に関わる超分子複合体である。申請者はこれまで、タイトジャンクションの形成に、コレステロ ールや極長鎖脂肪酸鎖を有するスフィンゴミエリン等の特定の脂質分子種の集積が必要であることを明らかにした。本研究提案では、脂質を人為的に調整することができる人工脂質二重膜を用い、タイトジャンクションの試験管内再構成を行うことで、タイトジャンクション形成における特定の脂質分子種の役割やタイトジャンクションの形成機構を明らかにする。

    CiNii Research

  • タイトジャンクションの形成機構の解明

    2017 - 2019

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  特別研究員奨励費

      More details

    Authorship:Principal investigator  Grant type:Scientific research funding

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Class subject

  • 応用生物化学実験

    2024.4 - 2024.9   First semester

  • 基礎科学実習

    2023.12 - 2024.2   Winter quarter

  • 自然科学総合実験

    2023.10 - 2023.12   Fall quarter

  • 応用生物化学実験

    2023.4 - 2023.9   First semester

  • 自然科学総合実験

    2022.12 - 2023.2   Winter quarter

  • 応用生物化学実験

    2022.4 - 2022.9   First semester

  • 自然科学総合実験

    2021.10 - 2021.12   Fall quarter

  • 応用生物化学実験

    2021.4 - 2021.9   First semester

  • 自然科学総合実験

    2020.12 - 2021.2   Winter quarter

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FD Participation

  • 2023.3   Role:Participation   Title:【生物学科】大学発明の出願・権利化に関するFD

    Organizer:Undergraduate school department