九州大学-研究者情報 [加生和寿 (助教) 薬学研究院臨床薬学部門]

1.	Kazutoshi Kasho, Taku Oshima, Onuma Chumsakul, Kensuke Nakamura, Kazuki Fukamachi, Tsutomu Katayama, Whole-Genome Analysis Reveals That the Nucleoid Protein IHF Predominantly Binds to the Replication Origin oriC Specifically at the Time of Initiation., Frontiers in microbiology, 10.3389/fmicb.2021.69771, 12, 697712-697712, 2021.07.
2.	Kazutoshi Kasho, Lukas Krasauskas, Vytautas Smirnovas, Gorazd Stojkovič, Ludmilla A Morozova-Roche, Sjoerd Wanrooij, Human Polymerase δ-Interacting Protein 2 (PolDIP2) Inhibits the Formation of Human Tau Oligomers and Fibrils., International journal of molecular sciences, 10.3390/ijms22115768, 22, 11, 2021.05.
3.	Kazutoshi Kasho, Gorazd Stojkovič, Cristina Velázquez-Ruiz, Maria Isabel Martínez-Jiménez, Mara Doimo, Timothée Laurent, Andreas Berner, Aldo E Pérez-Rivera, Louise Jenninger, Luis Blanco, Sjoerd Wanrooij, A unique arginine cluster in PolDIP2 enhances nucleotide binding and DNA synthesis by PrimPol., Nucleic acids research, 10.1093/nar/gkab049, 49, 4, 2179-2191, 2021.02.
4.	Ryo Sugiyama, Kazutoshi Kasho, Kenya Miyoshi, Shogo Ozaki, Wataru Kagawa, Hitoshi Kurumizaka, Tsutomu Katayama, A novel mode of DnaA-DnaA interaction promotes ADP dissociation for reactivation of replication initiation activity., Nucleic acids research, 10.1093/nar/gkz795, 47, 21, 11209-11224, 2019.12.
5.	Kazutoshi Kasho, Hiroyuki Tanaka, Ryuji Sakai, Tsutomu Katayama, Cooperative DnaA Binding to the Negatively Supercoiled datA Locus Stimulates DnaA-ATP Hydrolysis., The Journal of biological chemistry, 10.1074/jbc.M116.762815, 292, 4, 1251-1266, 2017.01.
6.	Yukie Inoue, Hiroyuki Tanaka, Kazutoshi Kasho, Taku Oshima, Tsutomu Katayama, Chromosomal location of the DnaA-reactivating sequence DARS2 is important to regulate timely initiation of DNA replication in Escherichia coli, Genes to Cells, 10.1111/gtc.12395, 21, 9, 1015-1023, 2016.09.
7.	Kazutoshi Kasho, Kazuyuki Fujimitsu, Toshihiro Matoba, Taku Oshima, Tsutomu Katayama, Timely binding of IHF and Fis to DARS2 regulates ATP-DnaA production and replication initiation., Nucleic acids research, 10.1093/nar/gku1051, 42, 21, 13134-49, 2014.12, In Escherichia coli, the ATP-bound form of DnaA (ATP-DnaA) promotes replication initiation. During replication, the bound ATP is hydrolyzed to ADP to yield the ADP-bound form (ADP-DnaA), which is inactive for initiation. The chromosomal site DARS2 facilitates the regeneration of ATP-DnaA by catalyzing nucleotide exchange between free ATP and ADP bound to DnaA. However, the regulatory mechanisms governing this exchange reaction are unclear. Here, using in vitro reconstituted experiments, we show that two nucleoid-associated proteins, IHF and Fis, bind site-specifically to DARS2 to activate coordinately the exchange reaction. The regenerated ATP-DnaA was fully active in replication initiation and underwent DnaA-ATP hydrolysis. ADP-DnaA formed heteromultimeric complexes with IHF and Fis on DARS2, and underwent nucleotide dissociation more efficiently than ATP-DnaA. Consistently, mutant analyses demonstrated that specific binding of IHF and Fis to DARS2 stimulates the formation of ATP-DnaA production, thereby promoting timely initiation. Moreover, we show that IHF-DARS2 binding is temporally regulated during the cell cycle, whereas Fis only binds to DARS2 in exponentially growing cells. These results elucidate the regulation of ATP-DnaA and replication initiation in coordination with the cell cycle and growth phase..
8.	Kazutoshi Kasho, Tsutomu Katayama, DnaA binding locus datA promotes DnaA-ATP hydrolysis to enable cell cycle-coordinated replication initiation., Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 10.1073/pnas.1212070110, 110, 3, 936-41, 2013.01, The initiation of chromosomal DNA replication is rigidly regulated to ensure that it occurs in a cell cycle-coordinated manner. To ensure this in Escherichia coli, multiple systems regulate the activity of the replication initiator ATP-DnaA. The level of ATP-DnaA increases before initiation after which it drops via DnaA-ATP hydrolysis, yielding initiation-inactive ADP-DnaA. DnaA-ATP hydrolysis is crucial to regulation of initiation and mainly occurs by a replication-coupled feedback mechanism named RIDA (regulatory inactivation of DnaA). Here, we report a second DnaA-ATP hydrolysis system that occurs at the chromosomal site datA. This locus has been annotated as a reservoir for DnaA that binds many DnaA molecules in a manner dependent upon the nucleoid-associated factor IHF (integration host factor), resulting in repression of untimely initiations; however, there is no direct evidence for the binding of many DnaA molecules at this locus. We reveal that a complex consisting of datA and IHF promotes DnaA-ATP hydrolysis in a manner dependent on specific inter-DnaA interactions. Deletion of datA or the ihf gene increased ATP-DnaA levels to the maximal attainable levels in RIDA-defective cells. Cell-cycle analysis suggested that IHF binds to datA just after replication initiation at a time when RIDA is activated. We propose a model in which cell cycle-coordinated ATP-DnaA inactivation is regulated in a concerted manner by RIDA and datA..

主要総説, 論評, 解説, 書評, 報告書等

全てを見る→

Kazutoshi Kasho, Shogo Ozaki, Tsutomu Katayama, IHF and Fis as Escherichia coli Cell Cycle Regulators: Activation of the Replication Origin oriC and the Regulatory Cycle of the DnaA Initiator., International journal of molecular sciences, 10.3390/ijms241411572, Vol.24, No.14, 2023.07, This review summarizes current knowledge about the mechanisms of timely binding and dissociation of two nucleoid proteins, IHF and Fis, which play fundamental roles in the initiation of chromosomal DNA replication in Escherichia coli. Replication is initiated from a unique replication origin called oriC and is tightly regulated so that it occurs only once per cell cycle. The timing of replication initiation at oriC is rigidly controlled by the timely binding of the initiator protein DnaA and IHF to oriC. The first part of this review presents up-to-date knowledge about the timely stabilization of oriC-IHF binding at oriC during replication initiation. Recent advances in our understanding of the genome-wide profile of cell cycle-coordinated IHF binding have revealed the oriC-specific stabilization of IHF binding by ATP-DnaA oligomers at oriC and by an initiation-specific IHF binding consensus sequence at oriC. The second part of this review summarizes the mechanism of the timely regulation of DnaA activity via the chromosomal loci DARS2 (DnaA-reactivating sequence 2) and datA. The timing of replication initiation at oriC is controlled predominantly by the phosphorylated form of the adenosine nucleotide bound to DnaA, i.e., ATP-DnaA, but not ADP-ADP, is competent for initiation. Before initiation, DARS2 increases the level of ATP-DnaA by stimulating the exchange of ADP for ATP on DnaA. This DARS2 function is activated by the site-specific and timely binding of both IHF and Fis within DARS2. After initiation, another chromosomal locus, datA, which inactivates ATP-DnaA by stimulating ATP hydrolysis, is activated by the timely binding of IHF. A recent study has shown that ATP-DnaA oligomers formed at DARS2-Fis binding sites competitively dissociate Fis via negative feedback, whereas IHF regulation at DARS2 and datA still remains to be investigated. This review summarizes the current knowledge about the specific role of IHF and Fis in the regulation of replication initiation and proposes a mechanism for the regulation of timely IHF binding and dissociation at DARS2 and datA..

片山勉、加生和寿、川上宏宣, The DnaA cycle in _{Escherichia coli}: activation, function, and inactivation of the initiator protein, doi: 10.3389/fmicb.2017.02496, 2017.12.

主要学会発表等

全てを見る→

1.	加生和寿、伊藤孝輔、里村龍音、吉田瑞希、中薗奨、片山勉, 大腸菌の複製開始タイミング制御に必須の核様体因子 IHF を細胞周期に応じて制御する新規因子の探索, 令和5年度日本生化学会九州支部例会, 2023.06.
2.	加生和寿、伊藤孝輔、里村龍音、吉田瑞希、中薗奨、片山勉, ⼤腸菌染⾊体の複製開始を制御するDNA因⼦datA、DARS2への核様体因⼦IHFの適時的結合を⽀えるメカニズムの解析, 第27 回 DNA 複製・組換え・修復ワークショップ, 2023.06.
3.	加生和寿、片山　勉, 脊椎動物型ミトコンドリアゲノム複製開始の進化的起源に迫る, 第45回　日本分子生物学会年会, 2022.12.
4.	加生和寿, Anais Lamy, Andreas Berner, Tran Nguyen, Gorazd Stojkovic, Cristina Velazquez-Ruiz, Maria Isabel Martinez-Jimenez, Mara Doimo, Timothee Laurent, Aldo E. Perez-Rivera, Ronnie Berntsson, Luis Blanco, and Sjoerd Wanrooij, ユニークな多機能蛋白質PolDIP2によるPrimPol依存的ミトコンドリアゲノム維持の新規制御機構, 第44回　日本分子生物学会年会, 2021.12.
5.	加生和寿, 大島拓, Onuma Chumsakul, 中村建介, 深町和貴, 片山勉, 大腸菌の核様体蛋白質 IHFはゲノム複製開始時期において複製開始点 oriCと特異的に結合する, 第94回日本生化学会大会, 2021.11.
6.	加生和寿, Gorazd Stojkovic, Mara Doimo, Berner Andreas, Cristina Velazquez-Ruiz, Maria I. Martinez-Jimenez, Timothee Laurent, Aldo E. Perez-Rivera, Luis Blanco, Sjoerd Wanrooij, PrimPol-PolDIP2 複合体によるミトコンドリアゲノム維持の分⼦機構, 第26 回 DNA 複製・組換え・修復ワークショップ, 2021.10.
7.	加生和寿, Gorazd Stojkovic, Mara Doimo, Berner Andreas, Cristina Velazquez-Ruiz, Maria I. Martinez-Jimenez, Timothee Laurent, Aldo E. Perez-Rivera, Luis Blanco, Sjoerd Wanrooij, PrimPol-PolDIP2 複合体によるミトコンドリアゲノム品質維持の制御, 令和3年度日本生化学会九州支部例会, 2021.06.
8.	Kazutoshi Kasho, Yukie Inoue, Kazuyuki Fujimitsu, Taku Oshima, Tsutomu Katayama, Regulation of timely replication initiation by a nucleoid protein IHF on DnaA activating and inactivating DNA elements, DARS2 and datA in Escherichia coli, The 10th 3R Symposium, 2016.11.
9.	加生和寿, 大島　拓, 片山勉, 核様体蛋白質IHFと特異的なDNA部位との複合体形成・解離による複製開始タイミング制御, 日本遺伝学会第88回大会, 2016.09, [URL].
10.	加生和寿, 田中　宏幸, 酒井　隆至, 片山勉, 大腸菌染色体datA配列による複製開始蛋白質DnaA不活性化機構のDNA超らせんに応じた制御の解析, 平成２8年度日本生化学会九州支部例会, 2016.05, [URL].
11.	加生和寿, 田中宏幸, 片山勉, 大腸菌染色体datA領域による複製開始蛋白質DnaAの不活性化機構はDNA超らせん構造依存的に制御される, 第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会合同大会, 2015.12.
12.	加生和寿, 村谷周悟, 毛谷村賢司, 片山勉, 大腸菌の複製起点における複製開始複合体の形成と複製タイミング調節因子の集合の動的な制御, 第23回DNA複製・組換え・修復ワークショップ, 2015.10.
13.	Kazutoshi Kasho, Kazuyuki Fujimitsu, Tsutomu Katayama, Regulation for timely activation of the E. coli replication initiator DnaA by a specific DNA element DARS2, The 9th 3R Symposium, 2014.11.
14.	加生和寿, 藤光和之, 片山勉, 大腸菌の複製開始を促進するDNA 因子DARS2 の解析；核様体蛋白質との結合を介した細胞周期と増殖相に応じた制御, 第26 回微生物シンポジウム微生物科学と医療のシンフォニー -双方向の発展と大学の使命-, 2014.09, [URL].
15.	加生和寿, 藤光和之, 片山勉, 複製開始を促進するDNA因子DARS2を制御する新規因子の探索, 日本遺伝学会第86回大会, 2014.09, [URL].
16.	加生和寿, 藤光和之, 片山勉, 複製開始因子DnaAを活性化する非コード型DNA因子DARS2（DnaA-reactivating sequence 2）の核様体蛋白質による細胞周期制御, 平成２６年度日本生化学会九州支部例会, 2014.05, [URL].
17.	加生和寿, 藤光和之, 片山勉, 複製開始を調節する機能性DNA因子datA及びDARS2（DnaA-reactivating sequence 2）の核様体蛋白質による細胞周期制御, 第36回日本分子生物学会年会, 2013.12.
18.	加生和寿, 藤光和之, 片山勉, 複製開始を調節する機能性DNA因子：核様体蛋白質による細胞周期制御, 日本遺伝学会第85回大会, 2013.09.

学会活動

所属学会名

日本生化学会

日本分子生物学会

日本遺伝学会

学会大会・会議・シンポジウム等における役割

2023.06.05～2023.06.07, 第27 回 DNA 複製・組換え・修復ワークショップ, 座長.

2021.12.01～2021.12.03, 第44回日本分子生物学会, シンポジウム主要オーガナイザー.

2020.12.02～2020.12.04, 第43回日本分子生物学会, ワークショップ主要オーガナイザー.

2016.05.14～2016.05.15, 平成２8年度日本生化学会九州支部例会, 座長（Chairmanship）.

2014.09.19～2014.09.20, 第26 回微生物シンポジウム微生物科学と医療のシンフォニー -双方向の発展と大学の使命-, 座長（Chairmanship）.

2014.05.17～2014.05.18, 平成２６年度日本生化学会九州支部例会, 座長（Chairmanship）.

学会誌・雑誌・著書の編集への参加状況

2022.08～2023.02, Frontiers in Microbiology, 国際, 編集委員.

学術論文等の審査

年度	外国語雑誌査読論文数	日本語雑誌査読論文数	国際会議録査読論文数	国内会議録査読論文数	合計
2023年度	2	0	0	0	2
2022年度	1				1
2021年度	1				1

その他の研究活動

海外渡航状況, 海外での教育研究歴

Umea University, Sweden, 2017.11～2021.04.

Keystone Symposia, Canada, 2013.03～2013.03.

受賞

第20回柿内三郎記念奨励研究賞, 公益社団法人日本生化学会, 2023.10.

日本遺伝学会第83回大会Best Papers賞、2011, 日本遺伝学会, 2011.09.

研究資金

科学研究費補助金の採択状況(文部科学省、日本学術振興会)

2022年度～2024年度, 基盤研究(C), 代表, ミトコンドリアゲノムの数と遺伝情報を維持するための制御因子探索と分子機構解析.

2021年度～2022年度, 研究活動スタート支援, 代表, NLRP3依存的炎症応答に必須なミトコンドリアゲノム複製促進の分子機構の解明.

2015年度～2016年度, 若手研究(B), 代表, 複製開始を促進するDNA因子DARS2の適時的な活性化と局在制御の分子機構の解析.

2014年度～2016年度, 挑戦的萌芽研究, 新規な長鎖逆方向反復配列の役割と分子機構に対するゲノムワイド解析.

2011年度～2013年度, 特別研究員奨励費, 複製開始因子を活性化する新規DNA配列の増殖相、細胞周期と協調した制御機構.

日本学術振興会への採択状況(科学研究費補助金以外)

2018年度～2019年度, 海外特別研究員, 代表, ヒトミトコンドリアゲノム品質維持と細胞周期との共役を制御する分子機構の解明.

寄附金の受入状況

2023年度, 第34回　加藤記念研究助成／人工ミトコンドリア創生に向けた外来DNA導入法の確立.

2022年度, 臨床研究助成／アミロイドTau相互作用因子群によるTau高次構造体の形成制御.

2022年度, 2022年度稲盛研究助成／ミトコンドリアゲノムの数と遺伝情報を正確に維持するための制御因子探索と分子機構解析.

2022年度, 2021年度かなえ医薬振興財団研究助成金／ミトコンドリアゲノム複製の異常や大規模欠損を回避するための制御機構の解析.

2022年度, 上原記念生命科学財団2021年度研究奨励金／ミトコンドリアゲノムを正確に複製する制御機構の解析.

学内資金・基金等への採択状況

2016年度～2016年度, 九州大学ＱＲプログラム　わかばチャレンジ, 代表, RNAによる核様体因子IHFのDNA結合制御の解析.

2014年度～2014年度, 九州大学教育研究プログラム・研究拠点形成プロジェクト（Ｐ＆Ｐ）ＦＳタイプ, 代表, 大腸菌の複製開始因子を活性化するDNA配列DARS2の細胞周期と環境に応じた制御.

九大関連コンテンツ

pure2017年10月2日から、「九州大学研究者情報」を補完するデータベースとして、Elsevier社の「Pure」による研究業績の公開を開始しました。

QIR　九州大学学術情報リポジトリシステム情報科学研究院

薬学部・薬学研究院


	※ 研究者情報全体を検索する場合は右端の「すべて」を選択して下さい。