河合 克宏 (カワアイ カツヒロ)

Kawaai, Katsuhiro

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所属(所属キャンパス)

医学部 総合医科学研究センター (信濃町)

職名

助教(有期)

外部リンク

 

著書 【 表示 / 非表示

  • 分子細胞生物学辞典, 第2版

    河合克宏, 東京化学同人, 2008年10月

    担当範囲: 「4.1」「ドーパミントランスポーター」「Parkin」「Pax」「VEGF受容体」「スクランブラーマウス」「ヨタリマウス」「disabled homolog 1」「リーラーマウス」「小脳プルキンエ細胞欠失ミュータントマウス」「スタゲラーマウス」「ナーバスマウス」「pcdマウス」「シナプス後肥厚部」「バーグマングリア」

論文 【 表示 / 非表示

  • Transient appearance of Ca2+ -permeable AMPA receptors is crucial for the production of repetitive LTP-induced synaptic enhancement (RISE) in cultured hippocampal slices.

    Keiko Tominaga-Yoshino, Tomoyoshi Urakubo, Yukiko Ueno, Katsuhiro Kawaai, Shinichi Saito, Tomoko Tashiro, Akihiko Ogura

    Hippocampus 30 ( 7 ) 763 - 769 2020年04月

    共著, 査読有り,  ISSN  1050-9631

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    We have previously shown that repetitive induction of long-term potentiation (LTP) by glutamate (100 μM, 3 min, three times at 24-hr intervals) provoked long-lasting synaptic enhancement accompanied by synaptogenesis in rat hippocampal slice cultures, a phenomenon termed RISE (repetitive LTP-induced synaptic enhancement). Here, we examined the role of Ca2+ -permeable (CP) AMPA receptors (AMPARs) in the establishment of RISE. We first found a component sensitive to the Joro-spider toxin (JSTX), a blocker of CP-AMPARs, in a field EPSP recorded from CA3-CA1 synapses at 2-3 days after stimulation, but this component was not found for 9-10 days. We also observed that rectification of AMPAR-mediated current appeared only 2-3 days after stimulation, using a whole-cell patch clamp recording from CA1 pyramidal neurons. These findings indicate that CP-AMPAR is transiently expressed in the developing phase of RISE. The blockade of CP-AMPARs by JSTX for 24 hr at this developing phase inhibited RISE establishment, accompanied by the loss of small synapses at the ultrastructural level. These results suggest that transiently induced CP-AMPARs play a critical role in synaptogenesis in the developing phase of long-lasting hippocampal synaptic plasticity, RISE.

  • Trans-pairing between osteoclasts and osteoblasts shapes the cranial base during development

    Edamoto M., Kuroda Y., Yoda M., Kawaai K., Matsuo K.

    Scientific Reports (Scientific Reports)  9 ( 1 ) 1956 2019年12月

    共著, 査読有り

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    © 2019, The Author(s). Bone growth is linked to expansion of nearby organs, as is the case for the cranial base and the brain. Here, we focused on development of the mouse clivus, a sloping surface of the basioccipital bone, to define mechanisms underlying morphological changes in bone in response to brain enlargement. Histological analysis indicated that both endocranial and ectocranial cortical bone layers in the basioccipital carry the osteoclast surface dorsally and the osteoblast surface ventrally. Finite element analysis of mechanical stress on the clivus revealed that compressive and tensile stresses appeared mainly on respective dorsal and ventral surfaces of the basioccipital bone. Osteoclastic bone resorption occurred primarily in the compression area, whereas areas of bone formation largely coincided with the tension area. These data collectively suggest that compressive and tensile stresses govern respective localization of osteoclasts and osteoblasts. Developmental analysis of the basioccipital bone revealed the clivus to be angled in early postnatal wild-type mice, whereas its slope was less prominent in Tnfsf11 −/− mice, which lack osteoclasts. We propose that osteoclast-osteoblast “trans-pairing” across cortical bone is primarily induced by mechanical stress from growing organs and regulates shape and size of bones that encase the brain.

  • Innervation of the tibial epiphysis through the intercondylar foramen

    Matsuo K., Ji S., Miya A., Yoda M., Hamada Y., Tanaka T., Takao-Kawabata R., Kawaai K., Kuroda Y., Shibata S.

    Bone (Bone)  120   297 - 304 2019年03月

    共著, 査読有り,  ISSN  87563282

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    © 2018 The Authors The periosteum and mineralized bone are innervated by nerves that sense pain. These include both myelinated and unmyelinated neurons with either free nerve endings or bearing nociceptors. Parasympathetic and sympathetic autonomic nerves also innervate bone. However, little is known about the route sensory nerves take leaving the epiphyses of long bones at the adult knee joint. Here, we used transgenic mice that express fluorescent Venus protein in Schwann cells (Sox10-Venus mice) to visualize myelinated and unmyelinated nerves in the tibial epiphysis. Immunofluorescence to detect a pan-neuronal marker and the sensory neuron markers calcitonin gene-related peptide (CGRP) and tropomyosin receptor kinase A (TrkA) also revealed Schwann cell-associated sensory neurons. Foramina in the intercondylar area of the tibia were conserved between rodents and primates. Venus-labeled fibers were detected within bone marrow of the proximal epiphysis, exited through foramina along with blood vessels in the intercondylar area of the tibia, and joined Venus-labeled fibers of the synovial membrane and meniscus. These data suggest that innervation of the subchondral plate and trabecular bone within the tibial epiphysis carries pain signals from the knee joint to the brain through intercondylar foramina.

  • Remodeling of Ca<sup>2+</sup> signaling in cancer: Regulation of inositol 1,4,5-trisphosphate receptors through oncogenes and tumor suppressors

    Ando H., Kawaai K., Bonneau B., Mikoshiba K.

    Advances in Biological Regulation (Advances in Biological Regulation)  68   64 - 76 2018年05月

    共著, 査読有り,  ISSN  22124926

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    © 2017 Elsevier Ltd The calcium ion (Ca2+) is a ubiquitous intracellular signaling molecule that regulates diverse physiological and pathological processes, including cancer. Increasing evidence indicates that oncogenes and tumor suppressors regulate the Ca2+ transport systems. Inositol 1,4,5-trisphosphate (IP3) receptors (IP3Rs) are IP3-activated Ca2+ release channels located on the endoplasmic reticulum (ER). They play pivotal roles in the regulation of cell death and survival by controlling Ca2+ transfer from the ER to mitochondria through mitochondria-associated ER membranes (MAMs). Optimal levels of Ca2+ mobilization to mitochondria are necessary for mitochondrial bioenergetics, whereas excessive Ca2+ flux into mitochondria causes loss of mitochondrial membrane integrity and apoptotic cell death. In addition to well-known functions on outer mitochondrial membranes, B-cell lymphoma 2 (Bcl-2) family proteins are localized on the ER and regulate IP3Rs to control Ca2+ transfer into mitochondria. Another regulatory protein of IP3R, IP3R-binding protein released with IP3 (IRBIT), cooperates with or counteracts the Bcl-2 family member depending on cellular states. Furthermore, several oncogenes and tumor suppressors, including Akt, K-Ras, phosphatase and tensin homolog (PTEN), promyelocytic leukemia protein (PML), BRCA1, and BRCA1 associated protein 1 (BAP1), are localized on the ER or at MAMs and negatively or positively regulate apoptotic cell death through interactions with IP3Rs and regulation of Ca2+ dynamics. The remodeling of Ca2+ signaling by oncogenes and tumor suppressors that interact with IP3Rs has fundamental roles in the pathology of cancers.

  • Splicing variation of Long-IRBIT determines the target selectivity of IRBIT family proteins

    Kawaai Katsuhiro, Ando Hideaki, Satoh Nobuhiko, Yamada Hideomi, Ogawa Naoko, Hirose Matsumi, Mizutani Akihiro, Bonneau Benjamin, Seki George, Mikoshiba Katsuhiko

    Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (NATL ACAD SCIENCES)  114 ( 15 ) 3921 - 3926 2017年

    研究論文(学術雑誌), 共著, 査読有り,  ISSN  0027-8424

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    IRBIT [inositol 1,4,5-trisphosphate receptor (IP3R) binding protein released with inositol 1,4,5-trisphosphate (IP3)] is a multifunctional protein that regulates several target molecules such as ion channels, transporters, polyadenylation complex, and kinases. Through its interaction with multiple targets, IRBIT contributes to calcium signaling, electrolyte transport, mRNA processing, cell cycle, and neuronal function. However, the regulatory mechanism of IRBIT binding to particular targets is poorly understood. Long-IRBIT is an IRBIT homolog with high homology to IRBIT, except for a unique N-terminal appendage. Long-IRBIT splice variants have different N-terminal sequences and a common C-terminal region, which is involved in multimerization of IRBIT and Long-IRBIT. In this study, we characterized IRBIT and Long-IRBIT splice variants (IRBIT family). We determined that the IRBIT family exhibits different mRNA expression patterns in various tissues. The IRBIT family formed homo-and heteromultimers. In addition, N-terminal splicing of Long-IRBIT changed the protein stability and selectivity to target molecules. These results suggest that N-terminal diversity of the IRBIT family and various combinations of multimer formation contribute to the functional diversity of the IRBIT family.

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KOARA(リポジトリ)収録論文等 【 表示 / 非表示

総説・解説等 【 表示 / 非表示

  • IRBITは脂肪細胞分化初期の細胞増殖を制御している

    関口藍理, 浜田浩一, 佐藤聖子, 高橋透泰, 下田沙弥, 波多野直哉, 河合克宏, 御子柴克彦, 水谷顕洋

    聖マリアンナ医科大学雑誌(Web) (聖マリアンナ医科大学医学会)  44 ( 3 ) 183 (WEB ONLY) - 183 2016年11月

    その他記事, 共著,  ISSN  2189-0285

研究発表 【 表示 / 非表示

  • 内軟骨性骨化における軟骨原基と骨の関係 -タルボX線位相トモグラフィー顕微鏡による形態解析-

    松尾光一, 姫シュウテイ, 黒田有希子, 河合克宏, 呉彦霖, 高野秀和, 百生敦

    第19回東北大学多元物質科学研究所研究発表会, 2019年12月, ポスター(一般)

  • 内軟骨性骨化で形成される耳小骨は軟骨原基より小さい

    姫しゅうてい, 黒田有希子, 河合克宏, 百生 敦, 松尾光一

    第37回日本骨代謝学会学術集会, 2019年10月, 口頭(一般)

  • 超石灰化骨芽細胞によって形成された骨は II 型コラー ゲンを含み骨密度が高くなる

    黒田有希子, 河合克宏, 松尾光一

    第37回日本骨代謝学会学術集会, 2019年10月, 口頭(一般)

  • Osteoclast-Osteoblast "Trans-pairing" across Cortical Bone Shapes Developing Long Bones

    Koichi Matsuo, Masaki Yoda, Yukiko Kuroda, Katsuhiro Kawaai, Yanlin Wu, Hidekazu Takano, Atsushi Momose

    The American Society for Bone and Mineral Research 2019, 2019年09月, ポスター(一般)

  • Splicing variation of Long-IRBIT determines the target selectivity of IRBIT family.

    Kawaai K, Ando H, Satoh N, Yamada H, Ogawa N, Hirose M, Mizutani A, Bonneau B, Seki G, Mikoshiba K.

    第60回日本神経化学会大会, 2017年09月, ポスター(一般)

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競争的資金等の研究課題 【 表示 / 非表示

  • 骨芽細胞動態解析による軟骨原基を起点とした骨形成過程の解明と応用

    2019年04月
    -
    2022年03月

    慶應義塾大学, 河合 克宏, 基盤研究(C)

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    申請者は、軟骨内骨化組織を詳細に解析した結果、石灰化軟骨が骨形成の優れた基質となる可能性を見出した。申請者が独自に開発した骨芽細胞特異的にGFPを発現するマウスを用いることで、骨形成過程における骨芽細胞の増殖、移動、骨細胞分化といった動的指標を計測することが可能となる。そこで、より生体に近い骨片組織培養を用いて、骨形成過程における骨芽細胞の増殖能、移動能、骨細胞分化能、細胞死といった動的指標を解析することで、骨芽細胞がいかにして、骨形成が必要な状況を感知し骨形成を行うのかを明らかにし、骨形成を促す骨芽細胞の生着性の高い新たなインプラント表面の形状、およびコート素材を開発する。

  • IRBITファミリーによるpH・塩素イオン濃度制御が神経機能に果たす役割の解明

    2016年04月
    -
    2019年03月

    国立研究開発法人理化学研究所, 河合 克宏, 基盤研究(C)

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    新規IRBIT結合蛋白質として同定したAnion Exchanger 2/3 (AE2/3)へのIRBITおよびLongIRBITスプライシングバリアントの結合および活性制御への寄与について解析を進めた結果、IRBITおよびLongIRBITのスプライシングバリアント(IRBIT ファミリー)は、AE2/3に対して異なる結合親和性を示す事を見出した。さらに、AE3部分欠損蛋白質を発現するコンストラクトを作成し、細胞株を用いた共免疫沈降法により解析した結果、IRBITファミリー結合部位がAE3のN末端細胞内部位の複数の領域にわたる事が分かった。このことは、IRBITファミリーとAE3が立体的な結合面を形成していると考えられ、IRBITファミリーとAE3の比較的強固な結合の理由と推測される。また、IRBITファミリーの中でAE3に対して最も親和性の高いLongIRBIT バリアント3 (LongV3)は、過剰発現によりAE3の細胞内局在に影響を与え、細胞表面に存在するAE3の量を減少させる事を表面ビオチン化法により明らかにした。また、細胞内部に取り込まれたAE3とLongV3の複合体は、初期エンドソームのマーカーと共局在することがわかった。さらに、LongV3の過剰発現系と細胞内pH イメージおよび細胞内塩素イオンイメージングにより、LongV3の過剰発現が、AE3の活性を有意に低下させる事がわかった。これらの結果から、LongV3はAE3細胞内局在制御を介してAE3の活性調節に寄与する事を明らかにした。また、東京大学神経ネットワーク分野との共同研究により、IRBITノックアウトマウスの電気生理学的解析を進めた結果、特定の条件下においてIRBITノックアウトマウスは僅かだが、有意に長期可塑性に異常がある事を、明らかにした。
    IRBITファミリーによるAE2/3の活性への影響および制御機構について、結論付けるに十分な結果を得ることができた。また、IRBITノックアウトマウスの電気生理学的解析に関しても解析を終了し、IRBITノックアウトマウスにおける異常を見出すに至った。現在、これまでの研究結果をまとめて論文を準備中である。さらに、新たなIRBITファミリーの結合蛋白質として、異なる制御機構の塩素イオンチャンネルを同定しており、これについても最終年度で解析を進める予定である。
    IRBITファミリーの新規相互作用分子として同定した塩素イオンチャネルに関して、IRBITファミリー発現の効果を検討する。さらに、IRBITおよびLongIRBITノックアウトマウス由来の海馬神経細胞を用いて、細胞内塩素イオン動態をFRETを用いたイメージにより解析を進める。また、IRBITおよびLongIRBITダブルノックアウトマウスの胎児は胎生致死であり、発生段階における奇形を示すことを見出したので、その原因となる分子機構解明を試みる。

  • IRBITによるアストロサイト内のpH-カルシウムシグナル連動調節機構解明

    2012年04月
    -
    2015年03月

    昭和薬科大学, 水谷 顕洋, 関 常司, 河合 克宏, 基盤研究(C)

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    我々がその存在を予想していたIRBITを介した細胞内HCO3-濃度(細胞内pH)と細胞内Ca2+動態との連関した調節機構が、生体内、特に中枢神経系シナプス周囲を被覆するグリア細胞の突起部分で働いている可能性が示唆された。IP3受容体に高親和性に結合するHP-IRBITのリン酸化を担う酵素とそのリン酸化部位は同定できたが、IP3受容体に高親和性を示す真のHP-IRBITには、未だ同定されていない修飾反応の存在が示唆された。今後は、IRBITのグリア細胞における細胞内pHと細胞内Ca2+の連関的制御機構が、シナプス伝達、及び脳機能にどういう役割を果たしているかを、明らかにして行きたい。

  • IRBIT欠損マウスにおける精神神経疾患に類する行動異常の発症機序に関する研究

    2012年04月
    -
    2014年03月

    独立行政法人理化学研究所, 河合 克宏, 若手研究(B)

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    IRBITノックアウトマウスにおいて見られる種々の行動異常の発症機構を解明するため、モノアミン産生および細胞内pH制御へのIRBITの寄与に関して検討を行った。その結果、モノアミン産生の鍵となるTyrosine hydroxylaseのリン酸化をCaMKIIαの活性を介してIRBITが制御している事がわかった。また、神経細胞およびグリア細胞においてIRBIT欠失が細胞内pH制御の機能異常を引き起こす事も明らかにした。

  • IP3受容体疑似リガンド分子IRBITによるCaMKIIa活性制御機構の解明

    2010年
    -
    2011年

    独立行政法人理化学研究所, 河合 克宏, 若手研究(B)

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    IRBITによるCaMKIIα活性制御の分子機構およびその生理的意義を明らかにし、脳神経系におけるIRBITの役割を解明するため、in vitro kinase assay,細胞株発現系、培養神経細胞およびIRBITを全身で欠損したIRBIT KOマウスを用いてIRBITがCaMKIIα活性に及ぼす効果を検討した。いずれの実験系においてもIRBITがCaMKIIα活性を抑制する事を明らかにした。さらにIRBIT KOマウスが学習行動試験や社会性行動試験等の行動実験において行動異常を示す事を明らかにした。

 

担当授業科目 【 表示 / 非表示

  • メディカル・プロフェッショナリズムⅢ

    2021年度