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• Hokkaido University   Ph.D. (Science)

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• 2019.04

  -

  Now

  日本生化学会

Research Areas 【 display / non-display 】

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• Life sciences   Structural biochemistry  

• Nanotechnology/Materials   Molecular biochemistry  

• Life sciences   Applied biochemistry  

• Life sciences   Medical biochemistry  

Affiliation 【 display / non-display 】

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• Sapporo Medical University   School of Medicine, Department of Biochemistry  

Research Interests 【 display / non-display 】

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• 糖鎖生物学

• 複合糖質

• 医化学

• 翻訳後修飾

• glycosylation

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Papers 【 display / non-display 】

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• N-glycosylation regulates MET processing and signaling.

  Atsushi Saitou, Yoshihiro Hasegawa, Naoki Fujitani, Shigeru Ariki, Yasuaki Uehara, Ukichiro Hashimoto, Atsushi Saito, Koji Kuronuma, Kunio Matsumoto, Hirofumi Chiba, Motoko Takahashi

  Cancer science   113 ( 4 ) 1292 - 1304  2022.01  [Refereed]  [International journal]

  　View Summary

  MET, the receptor for the hepatocyte growth factor (HGF), is strongly associated with resistance to tyrosine kinase inhibitors, key drugs that are used in the therapy of non-small cell lung cancer. MET contains 11 potential N-glycosylation sites, but the site-specific roles of these N-glycans have not been elucidated. We report herein that these N-glycans regulate the proteolytic processing of MET and HGF induced MET signaling, and that this regulation is site specific. Inhibitors of N-glycosylation were found to suppress the processing and trafficking of endogenous MET in H1975 and EBC-1 lung cancer cells and exogenous MET in CHO-K1 cells. We purified the recombinant extracellular domain of human MET and determined the site-specific N-glycan structures and occupancy using mass spectrometry. The results indicated that most sites were fully glycosylated and that the dominant population was the complex-type. To examine the effects of the deletion of N-glycans of MET, we prepared endogenous-MET-knockout Flp-In CHO cells and transfected them with a series of N-glycan deletion mutants of MET. The results showed that several N-glycans are implicated in the processing of MET. The findings also suggested that the N-glycans of the SEMA domain of MET positively regulate HGF signaling, and the N-glycans of the region other than the SEMA domain negatively regulate HGF signaling. Processing, cell surface expression, and signaling were significantly suppressed in the case of the all-N-glycan deletion mutant. The overall findings suggest that N-glycans of MET affect the status and the function of the receptor in a site-specific manner.

  DOI PubMed

• Integrated Structural Analysis of N-Glycans and Free Oligosaccharides Allows for a Quantitative Evaluation of ER Stress

  Naoki Fujitani, Shigeru Ariki, Yoshihiro Hasegawa, Yasuaki Uehara, Atsushi Saito, Motoko Takahashi

  Biochemistry ( American Chemical Society (ACS) )  60 ( 21 ) 1708 - 1721  2021.06  [International journal]

  Authorship：   Lead author  , Corresponding author

  　View Summary

  Endoplasmic reticulum (ER) stress has been reported in a variety of diseases. Although ER stress can be detected using specific markers, it is still difficult to quantitatively evaluate the degree of stress and to identify the cause of the stress. The ER is the primary site for folding of secretory or transmembrane proteins as well as the site where glycosylation is initiated. This study therefore postulates that tracing the biosynthetic pathway of asparagine-linked glycans (N-glycans) would be a reporter for reflecting the state of the ER and serve as a quantitative descriptor of ER stress. Glycoblotting-assisted mass spectrometric analysis of the HeLa cell line enabled quantitative determination of the changes in the structures of N-glycans and degraded free oligosaccharides (fOSs) in response to tunicamycin- or thapsigargin-induced ER stress. The integrated analysis of neutral and sialylated N-glycans and fOSs showed the potential to elucidate the cause of ER stress, which cannot be readily done by protein markers alone. Changes in the total amount of glycans, increase in the ratio of high-mannose type N-glycans, increase in fOSs, and changes in the ratio of sialylated N-glycans in response to ER stress were shown to be potential descriptors of ER stress. Additionally, drastic clearance of accumulated N-glycans was observed in thapsigargin-treated cells, which may suggest the observation of ER stress-mediated autophagy or ER-phagy in terms of glycomics. Quantitative analysis of N-glycoforms composed of N-glycans and fOSs provides the dynamic indicators reflecting the ER status and the promising strategies for quantitative evaluation of ER stress.

  DOI PubMed

• Total cellular glycomics allows characterizing cells and streamlining the discovery process for cellular biomarkers

  Naoki Fujitani, Jun-ichi Furukawa, Kayo Araki, Tsuyoshi Fujioka, Yasuhiro Takegawa, Jinhua Piao, Taiki Nishioka, Tomohiro Tamura, Toshio Nikaido, Makoto Ito, Yukio Nakamura, Yasuro Shinohara

  Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America   110 ( 6 ) 2105 - 2110  2013.02  [Refereed]  [International journal]

  Authorship：   Lead author

  　View Summary

  Although many of the frequently used pluripotency biomarkers are glycoconjugates, a glycoconjugate-based exploration of novel cellular biomarkers has proven difficult due to technical difficulties. This study reports a unique approach for the systematic overview of all major classes of oligosaccharides in the cellular glycome. The proposed method enabled mass spectrometry-based structurally intensive analyses, both qualitatively and quantitatively, of cellular N- and O-linked glycans derived from glycoproteins, glycosaminoglycans, and glycosphingolipids, as well as free oligosaccharides of human embryonic stem cells (hESCs), induced pluripotent stem cells (hiPSCs), and various human cells derived from normal and carcinoma cells. Cellular total glycomes were found to be highly cell specific, demonstrating their utility as unique cellular descriptors. Structures of glycans of all classes specifically observed in hESCs and hiPSCs tended to be immature in general, suggesting the presence of stemcell-specific glycosylation spectra. The current analysis revealed the high similarity of the total cellular glycome between hESCs and hiPSCs, although it was suggested that hESCs are more homogeneous than hiPSCs from a glycomic standpoint. Notably, this study enabled a priori identification of known pluripotency biomarkers such as SSEA-3, -4, and -5 and Tra-1-60/81, as well as a panel of glycans specifically expressed by hESCs and hiPSCs.

  DOI PubMed

• Site-specific glycosylation analysis of epidermal growth factor receptor 2 (ErbB2): exploring structure and function toward therapeutic targeting.

  Naoki Fujitani, Yasuaki Uehara, Shigeru Ariki, Ukichiro Hashimoto, Jo Mukai, Yoshihiro Hasegawa, Motoko Takahashi

  Glycobiology   34 ( 3 )  2024.04  [Refereed]  [International journal]

  Authorship：   Lead author  , Corresponding author

  　View Summary

  Glycans found on receptor tyrosine kinases (RTKs) have emerged as promising targets for cancer chemotherapy, aiming to address issues such as drug resistance. However, to effectively select the target glycans, it is crucial to define the structure and function of candidate glycans in advance. Through mass spectrometric analysis, this study presents a "glycoform atlas" of epidermal growth factor receptor 2 (ErbB2), an RTK targeted for the treatment of ErbB2-positive cancers. Our analysis provides an in-depth and site-specific glycosylation profile, including both asparagine- and serine/threonine-linked glycosylation. Molecular dynamics simulations of N-glycosylated ErbB2 incorporating the identified glycan structures suggested that the N-glycan at N124 on the long flexible loop in the N-terminal region plays a role in stabilizing the ErbB2 structure. Based on the model structures obtained from the simulations, analysis employing an ErbB2 mutant deficient in N-glycosylation at N124 exhibited a significantly shorter intracellular half-life and suppressed autophosphorylation compared to wild-type ErbB2. Moreover, a structural comparison between the N-glycosylated forms of ErbB2 and its structurally homologous receptor, epidermal growth factor receptor (EGFR), demonstrated distinct variations in the distribution and density of N-glycans across these two molecules. These findings provide valuable insights into the structural and functional implications of ErbB2 glycosylation and will contribute to facilitating the establishment of glycan-targeted therapeutic strategies for ErbB2-positive cancers.

  DOI PubMed

• N-glycan on N262 of FGFR3 regulates the intracellular localization and phosphorylation of the receptor.

  Ukichiro Hashimoto, Naoki Fujitani, Yasuaki Uehara, Hiromi Okamoto, Atsushi Saitou, Fumie Ito, Shigeru Ariki, Akiko Shiratsuchi, Yoshihiro Hasegawa, Motoko Takahashi

  Biochimica et biophysica acta. General subjects   1868 ( 4 ) 130565 - 130565  2024.04  [Refereed]  [International journal]

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  N-glycosylation and proper processing of N-glycans are required for the function of membrane proteins including cell surface receptors. Fibroblast growth factor receptor (FGFR) is involved in a wide variety of biological processes including embryonic development, osteogenesis, angiogenesis, and cell proliferation. Human FGFR3 contains six potential N-glycosylation sites, however, the roles of glycosylation have not been elucidated. The site-specific profiles of N-glycans of the FGFR3 extracellular domain expressed and secreted by CHO-K1 cells were examined, and glycan occupancies and structures of four sites were determined. The results indicated that most sites were fully occupied by glycans, and the dominant populations were the complex type. By examining single N-glycan deletion mutants of FGFR3, it was found that N262Q mutation significantly increased the population with oligomannose-type N-glycans, which was localized in the endoplasmic reticulum. Protein stability assay suggested that fraction with oligomannose-type N-glycans in the N262Q mutant is more stable than those in the wild type and other mutants. Furthermore, it was found that ligand-independent phosphorylation was significantly upregulated in N262Q mutants with complex type N-glycans. The findings suggest that N-glycans on N262 of FGFR3 affect the intracellular localization and phosphorylation status of the receptor.

  DOI PubMed

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Misc 【 display / non-display 】

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• ErbB2(HER2)の分子安定性に関与するN-glycansの機能の評価

  藤谷 直樹, 上原 康昭, 長谷川 喜弘, 橋本 宇吉郎, 有木 茂, 高橋 素子

  日本生化学会大会プログラム・講演要旨集 ( (公社)日本生化学会 )  96回   [1P - 008]  2023.10

• FGFR3のN型糖鎖は細胞膜への発現と活性を制御する

  橋本 宇吉郎, 藤谷 直樹, 上原 康昭, 長谷川 喜弘, 有木 茂, 高橋 素子

  日本生化学会大会プログラム・講演要旨集 ( (公社)日本生化学会 )  96回   [1P - 009]  2023.10

• FGFR1のN型糖鎖はレセプターの細胞内輸送と自己リン酸化を制御する

  岡本 弘美, 藤谷 直樹, 上原 康昭, 長谷川 喜弘, 橋本 宇吉郎, 有木 茂, 白土 明子, 高橋 素子

  日本生化学会大会プログラム・講演要旨集 ( (公社)日本生化学会 )  96回   [1P - 044]  2023.10

• RANK C175R変異はERストレスを誘導し大理石骨病を引き起こす

  上原 康昭, 藤谷 直樹, 長谷川 喜弘, 有木 茂, 橋本 宇吉郎, 高橋 素子

  日本生化学会大会プログラム・講演要旨集 ( (公社)日本生化学会 )  96回   [1P - 137]  2023.10

• Structural and functional analysis of N-glycans of growth factor receptors

  高橋素子, 岡本弘美, 藤谷直樹, 上原康昭, 橋本宇吉郎, 長谷川喜弘

  日本糖質学会年会要旨集   42nd  2023

  J-GLOBAL

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• ラクトバチルス属の乳酸菌を有効成分とするSRCAP発現抑制用組成物

  特許第7224114号

  藤谷 直樹, 江口 慧, 宮崎 忠昭

  Rights holder： 雪印メグミルク株式会社

  Patent

  J-GLOBAL

• ラクトバチルス属の乳酸菌を有効成分とするSRCAP発現抑制用組成物

  藤谷 直樹, 江口 慧, 宮崎 忠昭

  Patent

  J-GLOBAL

• 多能性幹細胞の選別方法

  篠原 康郎, 古川 潤一, 藤谷 直樹, 荒木 香代, 中村 幸夫

  Patent

• 多能性幹細胞の選別方法

  特許第5979452号

  篠原 康郎, 古川 潤一, 藤谷 直樹, 荒木 香代, 中村 幸夫

  Patent

  J-GLOBAL

• 多能性幹細胞の選別方法

  篠原 康郎, 古川 潤一, 藤谷 直樹, 荒木 香代, 中村 幸夫

  Patent

  J-GLOBAL

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Awards 【 display / non-display 】

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• Outstanding Award

  2018.10   IDF World Dairy Summit 2018   Prevention of respiratory syncytial virus infection with probiotic lactic acid bacterium Lactobacillus gasseri SBT2055

  Winner： Eguchi K, Fujitani N, Nakagawa H, Miyazaki T

Research Projects 【 display / non-display 】

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• 蛋白アセチル化修飾を標的としたサルコペニア発症機序の解明と治療法開発

  基盤研究(C)

  Project Year :

  2022.04

  -

  2025.03

   

  細田 隆介, 岩原 直敏, 藤谷 直樹, 野島 伊世里, 久野 篤史, 山田 崇史

• ErbB4の部位特異的糖鎖解析による糖鎖機能の解明

  基盤研究(C)

  Project Year :

  2021.04

  -

  2024.03

   

  高橋 素子, 藤谷 直樹, 上原 康昭, 長谷川 喜弘

  　View Summary

  ErbBファミリーは、EGFR、ErbB2、ErbB3、ErbB4の４つの分子からなる増殖因子受容体ファミリーである。いずれもがんの発症・進展に深く関与していると考えられている。研究代表者はこれまでにEGFRとErbB3の糖鎖解析を行い、特定の糖鎖構造が機能に関係している可能性を見出した。本研究では、ErbB4の部位特異的糖鎖構造解析を行い、糖鎖によるシグナル制御機構を明らかにすることを目的とする。令和3年度の研究では、以下の結果が得られた。 １）ErbB4の部位特異的糖鎖付加率および糖鎖構造：CHOK1細胞で発現させたErbB4細胞外ドメインを精製し、LC-ESI-MS/MSを用いて11か所の糖鎖付加部位における糖鎖付加率と糖鎖構造を解析した。N113、N333、N523の３か所はほぼ100%の糖鎖付加率を示した。また、N113、N228、N523の３か所は高マンノース型糖鎖、それ以外の８か所は複合型糖鎖が付加することがわかった。N333上の糖鎖は、他の複合型糖鎖と比較してフコース付加が少ないという特徴がみられた。 ２）ErbB4の機能に重要な糖鎖の同定：CHOK1細胞を用いてErbBの野生型および糖鎖欠損変異体の安定発現細胞を樹立した。ヘレグリン刺激に対するシグナルを比較する予定である。 ３）ErbB4細胞外ドメインの糖鎖欠損変異体の性質の評価：ErbB4の細胞外ドメインの野生型および糖鎖欠損変異体の大量調製を行った。ErbB4の細胞外ドメインはEGFシグナルとヘレグリンシグナルの両方を抑制することを確認した。野生型と糖鎖欠損変異体の比較を行う予定である。

• 高性能イミュノトキシンを用いた小細胞肺がんの標的化治療法の開発

  基盤研究(C)

  Project Year :

  2021.04

  -

  2024.03

   

  山口 美樹, 高橋 素子, 佐久間 裕司, 藤谷 直樹, 内田 宏昭

  　View Summary

  本研究は小細胞肺がんに対する抗体薬物複合体（antibody drug conjugate: ADC）型抗体薬の開発を目的としたモノクローナル抗体の樹立と新規標的の探索である。初年度は、これまでに私たちが樹立したモノクローナル抗体（免疫原：膵臓癌、前立腺癌、肺腺癌、悪性中皮腫、悪性黒色腫、骨髄性白血病、その他の難治性腫瘍、抗原数：68個、抗体数：1200クローン以上）について小細胞肺がん治療における有効性を調査した。小細胞肺がん細胞株であるSBC3、SBC5、NCI-H1092、NCI-H1439、STC1、Lu134AH、MS1L、Lu135、KHM3SおよびNCI-H69について網羅的にフローサイトメトリー（FCM）解析を行った。公共データベースから正常組織および血液系細胞で発現が認められる標的（抗原）について除外した。その結果、調査した全てで強陽性を示したCD#05、CD#55、A#AM10およびJ#M3の4つの抗原が小細胞肺がんに対するADC型抗体薬開発における有望な標的と考えられた。これらの標的に対する内在化能を有するモノクローナル抗体の樹立を現在進めADC型抗体薬の開発に結びつけたい。また、同時に小細胞肺がん細胞株であるSBC5を免疫原とするモノクローナル抗体の樹立も進行中であり、こちらは現時点で内在化能を有する抗体を50個以上樹立出来ており、現在抗原同定を進めているところである。

• チロシンキナーゼ受容体ErbB2(HER2)の糖鎖構造による機能制御の解明

  一般

  Project Year :

  2020.06

  -

  2021.03

   

  藤谷 直樹

  Authorship： Principal investigator

• 心不全におけるオートファジー障害の機序解明と治療への応用

  基盤研究(C)

  Project Year :

  2020.04

  -

  2023.03

   

  久野 篤史, 藤谷 直樹, 野島 伊世里, 堀尾 嘉幸, 矢野 俊之

  　View Summary

  令和3年度の本研究の目的は、1) SIRT1によるオートファジー調節の分子機序を明らかにすること、2) ヒト病的心におけるSIRT1活性やオートファジー活性の評価、である。 1) これまでの申請者による研究成果により、SIRT1はオートファゴソームの分解、つまりオートファゴソームとリソソームの融合の調節に重要な枠割を果たすことがわかっていた。従って、H9c2心筋細胞においてSIRT1と既知のオートファゴソーム・リソソーム融合に関わる因子の結合を評価した。(A) SIRT1とUVRAGの結合は確認できた。しかしSIRT1をノックダウンしてもUVRAGの機能調節に重要なリン酸化のレベルは変化しなかった。またSIRT1によるUVRAGの脱アセチル化が確認できなかった。以上から、SIRT1のオートファジー調節にUVRAGが関与する可能性が少ないことが示唆された。(B)免疫沈降法を用いて、SIRT1とオートファゴソーム・リソソーム融合に関与する既知の蛋白が結合するかを評価した。いくつかSIRT1と結合する蛋白を同定できた。 2) ヒト心筋組織切片（正常心および弁膜症などの病的心）を入手して、SIRT1の免疫染色を行った。病的心でもSIRT1の発現はある程度保たれているが、定量性に課題が残った。またオートファジーの指標の一つでもあるp62の染色にも成功したが、どのように定量を行うかの検討を行う必要があった。

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