Last Updated:
2014.09.08

生化学分野 -Department of Biochemistry-

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本研究室の現在までの研究成果内容 -神経機能における糖鎖の役割-





本研究室で獲得した学外研究助成金の一覧


本研究室の受賞


本研究室の学会参加・発表


本研究室に進学を考えている方へ


平成26年度神経勉強会のお知らせ

 生化学講座では、神経勉強会を開催しています。神経や脳機能の基礎的な知識を習得することを目的としています。県大の学生であれば学年・学部を問わずどなたでも参加可能です。参加を希望される方は、気軽に南までお問い合わせ下さい。
開催日:毎週土曜日13時から1時間程度 方針:自由参加・飲食可

現在までの研究成果内容


神経機能における糖鎖の役割

・シアリダーゼについて
 シアリダーゼは糖鎖からシアル酸を遊離させる加水分解酵素です(図1)。シアリダーゼには、NEU1、NEU2、NEU3、NEU4の4種類のアイソザイムがあります(図2)。酸性糖であるシアル酸は、神経伝達や記憶の基礎過程であるシナプス可塑性に関わることが分かっています。従って、シアリダーゼによるシアル酸脱離は神経機能の調節に深くかかわっていると考えられます。

図1
             図1 シアリダーゼによるシアル酸脱離

図2
             図2 シアリダーゼアイソザイム


・新しい糖鎖機能分析ツールの開発
 ほ乳動物におけるシアリダーゼ活性はウイルスやバクテリアなどと比較して弱く、組織学的にシアリダーゼ活性の分布をイメージングすることは困難でした。そこで、シアリダーゼ活性の分布を高感度でイメージングできる分析ツールを開発しました。その内、新規蛍光プローブ(BTP-Neu5Ac)はシアリダーゼによって加水分解を受けると脂溶性の高い蛍光物質(BTP)が遊離し、BTPが組織に沈着することによってイメージングすることができます(図3)。

図3
             図3 BTP-Neu5Acの染色原理


・脳におけるシアリダーゼ活性の分布
 BTP-Neu5Acを利用して、ラット脳切片を染色したところ、白質領域に強いシアリダーゼ活性が検出されることが分かりました(図4)。また、記憶に関与する海馬では、グルタミン酸作動性神経である苔状線維の神経終末に比較的強いシアリダーゼ活性が検出されました。現在、これらの領域でシアリダーゼがどのように働いているのか、調べています。

図4
             図4 脳切片におけるシアリダーゼ活性分布


・ヒト大腸癌の検出
 大腸癌などいくつかの癌ではシアリダーゼ活性が異常に高いことが報告されています。そこで、BTP-Neu5Acを利用してヒト大腸癌組織を染色したところ、癌部位がはっきりと区別できることが分かりました。大腸癌の検査などでの利用が期待されます(図5)。

図5
             図5 ヒト大腸癌の検出


・うつに効果のあるエストロゲン様 物質の探索
 糖鎖機能の解析の他にも、更年期のうつや物忘れに効果のある化合物の探索を行っています。男性の神経細胞にもエストロゲン受容体が発現していることから、女性のみならず男性にも効果が期待されます。

図6
             図6 更年期障害モデルラット



----研究室配属を希望する方へ----
 現在、糖鎖の視点から記憶の仕組みを明らかにすることを目指しています。また、てんかん、アルツハイマー病、統合失調症、痴呆などにおける糖鎖の作用を明らかにして、これらの病気の原因究明や治療法の開発を目指しています。第3の生命鎖である糖鎖の機能は未知の部分が多く、特に糖鎖化学と神経科学を組み合わせた新たな研究領域である糖鎖神経学は今後の主要な研究分野です。
 当研究室では、以下の様な技術を習得することができます。また、多数の共同研究を行っており、多くの研究者との交流の機会があります。当研究室に興味のある方は、南(aminami(ここに@を入れる)u-shizuoka-ken.ac.jp)まで気軽にご連絡下さい。研究室の見学も歓迎します。

・研究技術

図7

 その他にも、インビボ電気生理、神経・グリア初代培養、組織染色、透過型電子顕微鏡、カルシウムイメージング、質量分析など

・共同研究先
 広島国際大学、名古屋大学、東北薬科大学、シンガポール国立大学(シンガポール)、理化学研究所脳科学総合研究センター、マラヤ大学(マレーシア)、静岡県立総合病院、本学看護学部機能形態学、本学薬学部医薬品製造化学分野、本学薬学部医薬生命化学分野、本学薬学部統合生理学分野分野など

・研究成果(原著論文・総説)
  1. Yuriko Ohyama, Hiroshi Matsushita, Akira Minami, Hiroaki Kanazawa, Takashi Suzuki, Watanabe Kazushi, Akihiko Wakatsuki: Effect of the ethanol extract of Pleurotus eryngii on bone metabolism in ovariectomized rats. Climacteric, in press (2014).
  2. Akira Minami, Tadamune Otsubo, Daisuke Ieno, Kiyoshi Ikeda, Hiroaki Kanazawa, Kosuke Shimizu, Ko Ohata, Tsunehiro Yokochi, Yuuki Horii, Hokuto Fukumoto, Risa Taguchi, Tadanobu Takahashi, Naoto Oku and Takashi Suzuki: Visualization of sialidase activity in mammalian tissues and cancer detection with a novel fluorescent sialidase substrate. PLoS ONE, 9(1), e81941 (2014).
  3. Akira Minami, Hiroshi Matsushita, Yuuki Horii, Daisuke Ieno, Yukino Matsuda, Masakazu Saito, Hiroaki Kanazawa, Yuriko Ohyama, Akihiko Wakatsuki, Atsushi Takeda, Kazuya I.P.J. Hidari, Vikineswary Sabaratnam, and Takashi Suzuki: Improvement of depression-like behavior and memory impairment with the ethanol extract of Pleurotus eryngii in ovariectomized rats. Biol. Pharm. Bull., 36, 1990-1995 (2013).
  4. Tadanobu Takahashi, Tatsuya Kawakami, Takashi Mizuno, Akira Minami, Yuko Uchida, Takehiko Saito, Shigeyuki Matsui, Makoto Ogata, Taichi Usui, Nongluk Sriwilaijaroen, Hiroaki Hiramatsu, Yasuo Suzuki, and Takashi Suzuki: Sensitive and direct detection of receptor binding specificity of highly pathogenic avian influenza A virus in clinical samples. PLoS ONE, 8, e78125 (2013)
  5. Akira Minami, Sayaka Ishibashi, Kiyoshi Ikeda, Erika Ishitsubo, Takanori Hori, Hiroaki Tokiwa, Risa Taguchi, Daisuke Ieno, Tadamune Otsubo, Yukino Matsuda, Saki Sai, Mari Inada and Takashi Suzuki: Catalytic preference of Salmonella typhimurium LT2 sialidase for N-acetylneuraminic acid residue over N-glycolylneuraminic acid residue. FEBS Open Bio, 3, 231-236 (2013).
  6. Tadamune Otsubo, Akira Minami, Haruna Fujii, Risa Taguchi, Tadanobu Takahashi, Takashi Suzuki, Fumiteru Teraoka, Kiyoshi Ikeda. 2-(Benzothiazol-2-yl)-phenyl-β-d-galactopyranoside derivatives as fluorescent pigment dyeing substrates and their application for the assay of β-d-galactosidase activities. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, Bioorg. Med. Chem. Lett., 23, 2245-2249 (2013).
  7. Akira Minami, Takashi Suzuki. Distribution of sialidase activity and the role of sialidase in the brain. Trends in Glycoscience and Glycotechnology, 24(137), 112–121 (2012).
  8. Akira Minami, Hirotaka Shimizu, Yuko Meguro, Naoki Shibata, Hiroaki Kanazawa, Kiyoshi Ikeda, Takashi Suzuki. Imaging of sialidase activity in rat brain sections by a highly sensitive fluorescent histochemical method. Neuroimage, 58(1), 34-40 (2011).
  9. Keijo Fukushima, Tadanobu Takahashi, Masahiro Takaguchi, Hiroo Ueyama, Seigo Ito, Yuuki Kurebayashi, Tomohiro Kawanishi, Jennifer Lois Mckimm-breschkin, Toru Takimoto, Akira Minami, Takashi Suzuki. Plaque formation assay for human parainfluenza virus type 1. Biological and Pharmaceutical Bulletin, 34 (7), 996-1000 (2011).
  10. Repon Kumer Saha, Tadanobu Takahashi, Yuuki Kurebayashi, Keijo Fukushima, Akira Minamia, Noriaki Kinbara, Masaki Ichitani, Yuko M. Sagesaka, Takashi Suzuki. Antiviral effect of strictinin on influenza virus replication. Antiviral Research, 88(1), 10-18 (2010).
  11. Akira Minami, Robert S. Zucker. Increased Ca2+ influx through Na+/Ca2+ exchanger during long-term facilitation at crayfish neuromuscular junctions. Journal of Physiology, 585 (2), 413-427 (2007).
  12. Atsushi Takeda, Sayuri Fuke, Akira Minami, Naoto Oku. Role of zinc influx via AMPA/kainate receptor activation in metabotropic glutamate receptor-mediated calcium release. Journal of Neuroscience Reserch, 85, 1310-1317 (2007).
  13. Atsushi Takeda, Akira Minami, Naomi Sakurada, Satoko Nakajima, Naoto Oku, Response of hippocampal mossy fiber zinc to excessive glutamate release. Neurochemistry International, 50, 322-327 (2007).
  14. Atsushi Takeda, Naomi Sakurada, Shingo Kanno, Akira Minami, Naoto Oku. Response of extracelluar zinc in the ventral hippocampus against novelty stress. Journal of Neurochemistry, 99, 670-676, (2006).
  15. Akira Minami, Naomi Sakurada, Sayuri Fuke, Kazuya Kikuchi, Tetsuo Nagano, Naoto Oku, Atsushi Takeda, Inhibition of presynaptic activity by zinc released from mossy fiber terminals during tetanic stimulation. Journal of Neuroscience Reserch, 83, 167-176 (2006).
  16. Atsushi Takeda, Satoko Nakajima, Sayuri Fuke, Naomi Sakurada, Akira Minami, Naoto Oku, Zinc release from Schaffer collaterals and its significance. Brain Research Bulletin, 68, 442-447 (2006).
  17. Atsushi Takeda, Kohei Yamada, Akira Minami, Tetsuo Nagano, Naoto Oku, Enhanced excitability of hippocampal mossy fibers and CA3 neurons under dietary zinc deficiency. Epilepsy Research, 63(2-3), 77-84 (2005) .
  18. 彰、シナプス小胞の開口放出と回収の形式を決めるシナプトタグミン、ファルマシア、40(8)765-766 (2004).
  19. Atsushi Takeda, Akira Minami, Yumiko Seki, Satoko Nakajima, Naoto Oku, Release of amino acids by zinc in the hippocampus. Brain Research Bulletin, 63(3), 253-257 (2004).
  20. Atsushi Takeda, Akira Minami, Rie Yamaide, Naoto Oku, Involvement of amygdalar extracellular zinc in rat behavior for passive avoidance. Neuroscience Letter, 358(2), 119-122 (2004).
  21. Atsushi Takeda, Akira Minami, Yumiko Seki, Naoto Oku, Differential effects of zinc on glutamatergic and GABAergic neurotransmitter systems in the hippocampus. Journal of Neuroscience Research, 75(2), 225-229 (2004).
  22. Atsushi Takeda, Akira Minami, Yumiko Seki, Naoto Oku, Inhibitory function of zinc against excitation of hippocampal glutamatergic neurons. Epilepsy Research, 57(2-3), 169-174 (2003).
  23. Atsushi Takeda, Akira Minami, Naoto Oku, Neuromodulatory action of zinc in the release of neurotransmitters, Biomedical Research on Trace Elements, 14(4), 287-289 (2003).
  24. Akira Minami, Atsushi Takeda, Yamaide Rie, Naoto Oku, Relationship between zinc and neurotransmitters released into the amygdalar extracellular space. Brain Research, 936(1-2), 91-94 (2002).
  25. Atsushi Takeda, Akira Minami, Sachiyo Takefuta, Minoru Tochigi, Naoto Oku, Zinc homeostasis in the brain of adult rats fed zinc-deficient diet. Journal of Neuroscience Research, 63(5), 447-452 (2001).
  26. Akira Minami, Atsushi Takeda, Daisuke Nishibaba, Sachiyo Takefuta, Naoto Oku, Cadmium toxicity in synaptic neurotransmission in the brain. Brain Research, 894(2), 336-339 (2001).
  27. Atsushi Takeda, Maki Hirate, Akira Minami, Naoto Oku, Enhanced susceptibility to epileptic seizures under zinc deficiency. Neuroscience Research, supplement 25, S174 (2001).
  28. Akira Minami, Atsushi Takeda, Naoto Oku, Zinc functions in synapses in the brain, Biomedical Research on Trace Elements, 12(4), 263-264 (2001).
  29. Atsushi Takeda, Akira Minami, Tomonori Hanajima, Sachiyo Takefuta, Naoto Oku, Learning and behavior under zinc deficiency. Biomedical Research on Trace Elements, 11, 397-398 (2000).

研究成果(最近の学会発表)
 【2014年】
 ・後藤 純 他、日本薬学会第134年会(熊本)、3月30日
 ・播摩 沙希 他、日本薬学会第134年会(熊本)、3月30日
 ・榛葉すみか 他、日本薬学会第134年会(熊本)、3月30日
 ・南 彰 他、第78回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム(名古屋)、5月24日
 ・後藤 純 他、第78回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム(名古屋)、5月24日
 ・播摩 沙希 他、第78回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム(名古屋)、5月24日
 ・榛葉すみか 他、第78回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム(名古屋)、5月24日
 ・南 彰 他、第60回日本薬学会東海支部 総会・大会(三重)、7月5日(学術奨励賞受賞)
 ・南 彰 他、第33回日本糖質学会(名古屋)、8月10日

【2013年】
 ・家野太輔 他、日本薬学会第133年会(横浜)、3月28日
 ・田口理紗 他、日本薬学会第133年会(横浜)、3月29日
 ・南 彰 他、第77回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム(名古屋)、5月25日
 ・田口理紗 他、第77回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム(名古屋)、5月25日
 ・堀井雄樹 他、第77回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム(名古屋)、5月25日
 ・間々田奨 他、第77回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム(名古屋)、5月25日
 ・松田夕妃乃 他、第77回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム(名古屋)、5月25日
 ・南 彰 他、第59回日本薬学会東海支部 総会・大会(名古屋)、7月6日
 ・南 彰 他、第32回日本糖質学会年会(大阪)、8月6日
 ・南 彰 他、第86回日本生化学大会(横浜)、9月11日
 ・南 彰 他、USフォーラム 2013(静岡)、9月25日
 ・Risa Taguchi 他、第18回静岡・健康長寿学術フォーラム(静岡)、11月1日
 ・Daisuke Ieno 他、第18回静岡・健康長寿学術フォーラム(静岡)、11月1日(ポスター賞受賞)
 ・園田健展 他、第18回静岡・健康長寿学術フォーラム(静岡)、11月1日
 ・鈴木 隆 他、平成25年度中部乳酸菌研究会総会(静岡)、11月12日

【2012年】
 ・南 彰 他、日本薬学会第132年会(札幌)、3月29日
 ・齋藤 正和 他、日本薬学会第132年会(札幌)、3月29日
 ・田口理紗 他、日本薬学会第132年会(札幌)、3月29日
 ・田口理紗 他、第58回日本薬学会東海支部総会・大会、7月7日
 ・稲田真里 他、第58回日本薬学会東海支部総会・大会、7月7日
 ・崔 紗希 他、第58回日本薬学会東海支部総会・大会、7月7日
 ・福元北斗 他、第58回日本薬学会東海支部総会・大会、7月7日
 ・稲田真里 他、糖鎖科学中部拠点 第10回若手の力フォーラム(静岡)、9月6日
 ・福元北斗 他、糖鎖科学中部拠点 第10回若手の力フォーラム(静岡)、9月6日
 ・田口理紗 他、糖鎖科学中部拠点 第10回若手の力フォーラム(静岡)、9月6日
 ・南 彰 他、糖鎖科学中部拠点 第10回若手の力フォーラム(静岡)、9月6日
 ・崔 紗希 他、糖鎖科学中部拠点 第10回若手の力フォーラム(静岡)、9月6日
 ・田口理沙 他、第11回次世代を担う若手ファーマ・バイオフォーラム2012(博多)、9月15日
 ・南 彰 他、第27回日本女性医学学会学術集会(山形)、10月13日
 ・Akira Minami 他、The 1st International Conference on Pharma and Food (Shizuoka), 16 November.

【2011年】
 ・柴田 直紀 他、日本薬学会第131年会(静岡)、3月31日
 ・稲田 真里 他、第75回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム(静岡)、5月28日
 ・田口 理紗 他、第75回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム(静岡)、5月28日
 ・福元 北斗 他、第75回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム(静岡)、5月28日
 ・齋藤 正和 他、第75回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム(静岡)、5月28日
 ・崔 紗希 他、第75回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム(静岡)、5月28日
 ・南 彰 他、第75回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム(静岡)、5月28日(奨励賞受賞)
 ・南 彰 他、USフォーラム2011(静岡)、要旨集p. 113、9月27日
 ・Akira Minami et al., The 4th International Conference on Health and Longevity Sciences (Shizuoka), 21 October.
 ・家野太輔 他、第9回若手の力フォーラム(岐阜)、10月22日

【2010年】
 ・清水裕貴 他、日本薬学会第130年会(岡山)、3月28日
 ・南 彰 他、日本薬学会第130年会(岡山)、3月30日
 ・Akira Minami 他、The 28th Naito Conference Glycan Expression and Regulation [I] (Shonan), July 29.(ポスター賞受賞)
 ・南 彰 他、フォーラム2010(静岡)、8月3日
 ・南 彰 他、フォーラム2010(静岡)、8月3日
 ・Akira Minami 他、Sialoglyco 2010, 13th International Conference on Biology and Chemistry of Sialic Acids (Potsdam)、August 22
 ・南 彰 他、平成22年度中部乳酸菌研究会(松本)、11月26日
 ・石橋さやか 他、平成22年度日本薬学会東海支部例会(静岡市)、11月28日
 ・目黒裕芙子 他、平成22年度日本薬学会東海支部例会(静岡市)、11月28日
 ・目黒裕芙子 他、第83回日本生化学会大会(神戸)、12月10日