建石 寿枝 (タテイシ ヒサエ)
TATEISHI Hisae
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職名 |
准教授 |
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学位 |
博士（理学）(甲南大学) |
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専門分野 |
生命分子化学, 生体化学 |
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外部リンク |
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学内職務経歴 【 表示 ／ 非表示 】
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甲南大学 先端生命工学研究所 准教授
2020年4月 - 現在
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甲南大学 先端生命工学研究所 講師
2016年4月 - 2020年3月
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甲南大学 先端生命工学研究所 助教
2010年7月 - 2016年3月
学外略歴 【 表示 ／ 非表示 】
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株式会社ファイン
2008年4月 - 2009年2月
国名：日本国
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米国イリノイ大学
2008年4月 - 2008年6月
国名：アメリカ合衆国
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日本学術振興会
2005年4月 - 2008年3月
国名：日本国
所属学協会 【 表示 ／ 非表示 】
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日本化学会
2002年11月 - 現在
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日本核酸化学会
2019年 - 現在
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日本核酸医薬学会
2015年 - 現在
研究経歴 【 表示 ／ 非表示 】
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非ワトソン-クリックワールドの核酸化学の確立と国際核酸化学研究拠点の形成
研究期間： 2024年4月 - 現在
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核酸非二重らせん構造が転写変異に及ぼす影響の定量的解析
科学研究費補助金
研究期間： 2012年4月 - 現在
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イオン液体を用いた新規機能性核酸の開発
（選択しない）
研究期間： 2010年1月 - 現在
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分子環境変化に応答する新規核酸マテリアルの構築
（選択しない）
研究期間： 2005年4月 - 現在
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疑似細胞内環境下における核酸構造の定量的解析
（選択しない）
研究期間： 2002年4月 - 現在
論文 【 表示 ／ 非表示 】
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In-Cell Stability Prediction of RNA/DNA Hybrid Duplexes for Designing Oligonucleotides Aimed at Therapeutics. 国際誌
Dipanwita Banerjee, Hisae Tateishi-Karimata, Maria Toplishek, Tatsuya Ohyama, Saptarshi Ghosh, Shuntaro Takahashi, Marko Trajkovski, Janez Plavec, Naoki Sugimoto
Journal of the American Chemical Society 145 ( 43 ) 23503 - 23518 2023年11月
In cells, the formation of RNA/DNA hybrid duplexes regulates gene expression and modification. The environment inside cellular organelles is heterogeneously crowded with high concentrations of biomolecules that affect the structure and stability of RNA/DNA hybrid duplexes. However, the detailed environmental effects remain unclear. Therefore, the mechanistic details of the effect of such molecular crowding were investigated at the molecular level by using thermodynamic and nuclear magnetic resonance analyses, revealing structure-dependent destabilization of the duplexes under crowded conditions. The transition from B- to A-like hybrid duplexes due to a change in conformation of the DNA strand guided by purine-pyrimidine asymmetry significantly increased the hydration number, which resulted in greater destabilization by the addition of cosolutes. By quantifying the individual contributions of environmental factors and the bulk structure of the duplex, we developed a set of parameters that predict the stability of hybrid duplexes with conformational dissimilarities under diverse crowding conditions. A comparison of the effects of environmental conditions in living cells and in vitro crowded solutions on hybrid duplex formation using the Förster resonance energy transfer technique established the applicability of our parameters to living cells. Moreover, our derived parameters can be used to estimate the efficiency of transcriptional inhibition, genome editing, and silencing techniques in cells. This supports the usefulness of our parameters for the visualization of cellular mechanisms of gene expression and the development of nucleic acid-based therapeutics targeting different cells.
DOI： 10.1021/jacs.3c06706
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Nearest-neighbor parameters for the prediction of RNA duplex stability in diverse in vitro and cellular-like crowding conditions. 査読あり 国際誌
Saptarshi Ghosh, Shuntaro Takahashi, Dipanwita Banerjee, Tatsuya Ohyama, Tamaki Endoh, Hisae Tateishi-Karimata, Naoki Sugimoto
Nucleic acids research 51 ( 9 ) 4101 - 4111 2023年5月
RNA performs various spatiotemporal functions in living cells. As the solution environments significantly affect the stability of RNA duplexes, a stability prediction of the RNA duplexes in diverse crowded conditions is required to understand and modulate gene expression in heterogeneously crowded intracellular conditions. Herein, we determined the nearest-neighbor (NN) parameters for RNA duplex formation when subjected to crowding conditions with an ionic concentration relevant to that found in cells. Determination of the individual contributions of excluded volume effect and water activity to each of the NN parameters in crowded environments enabled prediction of the thermodynamic parameters and their melting temperatures for plenty of tested RNA duplex formation in vitro and in cell with significant accuracy. The parameters reported herein will help predicting RNA duplex stability in different crowded environments, which will lead to an improved understanding of the stability-function relationship for RNAs in various cellular organelles with different molecular environments.
DOI： 10.1093/nar/gkad020
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Simple and fast screening for structure-selective G-quadruplex ligands 査読あり
Y. Hashimoto, Y. Imagawa, K. Nagano, R. Maeda, N. N.agahama, T. Torii, N. Kinoshita, N. Takamiya, K. Kawauchi, H. Tateishi-Karimata, N. Sugimoto and D. Miyoshi
Chem. Commun. 59 4891 - 4894 2023年4月
DOI： 10.1039/D3CC00556A
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High-temperature adaptation of an OsNRT2.3 allele is thermoregulated by small RNAs. 査読あり 国際共著 国際誌
Yong Zhang, Hisae Tateishi-Karimata, Tamaki Endoh, Qiongli Jin, Kexin Li, Xiaoru Fan, Yingjun Ma, Limin Gao, Haiyan Lu, Zhiye Wang, Art E Cho, Xuefeng Yao, Chunming Liu, Naoki Sugimoto, Shiwei Guo, Xiangdong Fu, Qirong Shen, Guohua Xu, Luis Rafael Herrera-Estrella, Xiaorong Fan
Science advances 8 ( 47 ) eadc9785 2022年11月
Climate change negatively affects crop yield, which hinders efforts to reach agricultural sustainability and food security. Here, we show that a previously unidentified allele of the nitrate transporter gene OsNRT2.3 is required to maintain high yield and high nitrogen use efficiency under high temperatures. We demonstrate that this tolerance to high temperatures in rice accessions harboring the HTNE-2 (high temperature resistant and nitrogen efficient-2) alleles from enhanced translation of the OsNRT2.3b mRNA isoform and the decreased abundance of a unique small RNA (sNRT2.3-1) derived from the 5' untranslated region of OsNRT2.3. sNRT2.3-1 binds to the OsNRT2.3a mRNA in a temperature-dependent manner. Our findings reveal that allelic variation in the 5' untranslated region of OsNRT2.3 leads to an increase in OsNRT2.3b protein levels and higher yield during high-temperature stress. Our results also provide a breeding strategy to produce rice varieties with higher grain yield and lower N fertilizer input suitable for a sustainable agriculture that is resilient against climate change.
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DNA methylation is regulated by both the stability and topology of G-quadruplex. 査読あり 国際誌
Saki Matsumoto, Hisae Tateishi-Karimata, Naoki Sugimoto
Chemical communications (Cambridge, England) 58 ( 89 ) 12459 - 12462 2022年11月
Since DNA methylation alters the chromatin state and regulates gene expression, elucidating the regulatory mechanisms of DNA methylation in response to environmental changes in the cell is crucial and urgent in understanding and regulating DNA methylation. G-quadruplex (G4) regulates transcription, translation and replication. Although it has recently been suggested that G4 regulates methylation, the detailed regulatory mechanism remains unclear. Here, we systematically analysed the effect of G4 formation on DNA methylation using G4s with various stabilities and topologies. The methylation efficiency decreased as the stability of G4 increased. Moreover, the degree of methylation suppression can be also controlled by G4 topology. Furthermore, our results showed the possibility of regulating methylation by modulating G4 stability and topology.
DOI： 10.1039/d2cc04383a
書籍等出版物 【 表示 ／ 非表示 】
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CSJカレントレビュー「進化を続ける核酸化学―ゲノム編集，非二重らせん，核酸医薬」
神谷 真子, 建石 寿枝, 永 次史, 山吉 麻子, 杉本 直己（ 担当： 共著 , 範囲: 第1章フロントランナーに聞く「令和の時代も進化を続ける核酸化学」）
2021年10月
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相分離生物学の全貌（現代化学増刊46)
建石寿枝, 杉本直己（ 担当： 共著 , 範囲: 第Ⅳ部 生物学的相分離の理論）
東京化学同人 2020年11月 （ ISBN:9784807913466 ）
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生体分子化学―基礎から応用まで (エキスパート応用化学テキストシリーズ)
杉本 直己, 内藤 昌信, 橋詰 峰雄, 高橋 俊太郎, 田中 直毅, 建石 寿枝, 遠藤 玉樹, 津本 浩平, 長門石 曉, 松原 輝彦, 上田 実, 朝山 章一郎
講談社 2017年1月 （ ISBN:406156806X ）
総説・解説記事（Misc） 【 表示 ／ 非表示 】
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グアニン四重らせん構造選択的化合物の開発に向けたスクリーニングシステムの構築
橋本佳樹, 取井猛流, 藤田ひな, 川内敬子, 建石寿枝, 杉本直己, 三好大輔
日本化学会春季年会講演予稿集(Web) 102nd 2022年
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核小体ストレスにより形成するrDNA G-quadruplex集合体とその機能
杉本 渉, 桑本 慎, 建石 寿枝, 岩根 敦子, 高橋 宏隆, 三好 大輔, 川内 敬子
日本薬学会年会要旨集 141年会 29V05 - am10S 2021年3月
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rDNAの四重らせん構造形成の分子機構の解明
取井猛流, 杉本渉, 建石寿枝, 鶴田充生, 月生雅也, 村嶋貴之, 西方敬人, 杉本直己, 三好大輔, 川内敬子
日本分子生物学会年会プログラム・要旨集(Web) 44th 2021年
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rDNA由来のDNA G4とRGGペプチドの相互作用による液-液相分離現象の解析
月生雅也, 取井猛流, 建石寿枝, 西方敬人, 杉本直己, 三好大輔, 川内敬子
日本分子生物学会年会プログラム・要旨集(Web) 44th 2021年
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脱ワトソン・クリックの核酸化学(69):神経変性疾患に関連するRNA四重鎖とジペプチドリピートの分子シミュレーションによる相互作用の解析
大山達也, 建石寿枝, 田中成典, 杉本直己, 杉本直己
日本化学会春季年会講演予稿集(Web) 101st 2021年
講演・口頭発表等 【 表示 ／ 非表示 】
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「核酸の姿と病気の関わり」 招待あり
建石 寿枝
日本薬学会関西支部主催：市民公開講座「環境によって変わる核酸の姿と病気：ヒトからウイルスまでを標的とした創薬を目指して」 2022年12月
開催年月日： 2022年12月
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生物種を超えた多元応答機構の解明を目指した核酸構造の解析
建石寿枝
第95回日本生化学会大会 シンポジム「非二重らせん核酸の多元機能」 2022年11月
開催年月日： 2022年11月
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Quantitative analysis for G-quadruplex and i-motif formations in malignant cancers
Hisae Tateishi-Karimata, Naoki Sugimoto
第49回国際核酸化学シンポジウム 2022年11月
開催年月日： 2022年11月
産業財産権 【 表示 ／ 非表示 】
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核酸の立体構造を制御する方法及びその用途、並びに、細胞内分子クラウディング環境を再現するための組成物
建石 寿枝、高橋 俊太郎、川内 敬子、杉本 直己
出願番号：2022-189538
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核酸塩基対の安定性を塩基対選択的に変える方法
建石 寿枝、 杉本 直己
出願番号：特願2011-117381
出願国：国内
学術関係受賞 【 表示 ／ 非表示 】
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日本化学会第94春季年会 優秀講演賞（学術）
2014年3月 日本化学会
建石寿枝
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5th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry ポスター優秀賞 (Nucleic Acids Research賞)
2007年11月 ａ
狩俣 寿枝 （建石の旧姓 ）
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日本化学会第87春季年会 学生講演賞
2007年11月 ａ
狩俣 寿枝 （建石の旧姓 ）
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第18回生命分子化学研究会若手サマースクール ポスター賞
2006年11月 ａ
狩俣 寿枝 （建石の旧姓 ）
科研費（文科省・学振）獲得実績 【 表示 ／ 非表示 】
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いつ、どこで、どのように、核酸の高次構造は形成し機能するのかを予測する
2022年4月 - 2027年3月
学術振興機構 科学研究費助成事業 基盤研究(S)
杉本 直己, 松浦 和則, 沼田 圭司, 遠藤 玉樹, 高橋 俊太郎, 建石 寿枝
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細胞内環境評価系を用いた多元応答機構の解明と多元応答ゲノムバンクの開発
2021年8月 - 2024年3月
学術振興機構 科学研究費助成事業 学術変革領域研究(B)
建石 寿枝, 鶴岡 孝章
本領域研究では、多様な生物種における核酸の非二重らせん構造を網羅的に解析し、核酸構造に制御されるゲノムの多元的な発現機構（多元応答ゲノム機構）を解明する。そのため、本計画研究(A02班)では、下記の研究を推進する。
[1] 細胞内の核酸構造を定量的に解析するため、実細胞のタンパク質などを用いて究極の細胞内環境評価系を構築する（模する研究）。[2] ヒト、植物、菌類など様々な生物種の細胞内における核酸構造を解析し、得られたデータをフィードバックして細胞内環境評価系を最適化する（磨く研究）。[3] 様々な生物種の核酸“構造”情報を集約したデータバンクを構築する（創る研究）。このデータバンクにA01班、A03班に解析されたトランスクリプトーム解析等を組み込み、ゲノムの高次情報として遺伝子発現を制御し得る配列を予測できる多元応答ゲノムバンク（DiR-GB）を創製することを目指す。
2021年度は、模する研究として、実細胞内の環境を中性高分子や有機金属錯体（MOF）によって模倣した実験系を構築することを試みた。まず、中性高分子によって細胞内環境の生体分子で込み合った分子クラウディング環境下を構築し、分子クラウディング環境下における多元応答を示す核酸構造の挙動を解析し、核酸構造に及ぼす周辺環境の重要性を示した(Chem. Commun., 58, 48 (2021), RSC Adv., 11, 37205 (2021))。さらに、細胞小器官などの細胞内の特殊な空間を模倣するため、MOFの形態や物性を制御する技術を開発した（CrystEngComm, 23, 8498 (2021））。さらに、多元応答を示す核酸構造であるG四重らせん構造が遺伝子発現機構に及ぼす影響についても解析し、核酸構造の重要性を示した（J. Am. Chem. Soc., 143, 16458 (2021)）。 -
多元応答ゲノム機構の解明
2021年8月 - 2024年3月
学術振興機構 科学研究費助成事業 学術変革領域研究(B)
建石 寿枝, 今西 未来, 遠藤 玉樹
総括班は、領域の運営（研究計画、領域会議やシンポジウムの開催、広報活動）ならびに領域研究全体の研究連携の支援を担当する。2021年度は、領域研究代表者を統括班の代表とし、甲南大学内に多元応答ゲノム領域推進センター（領域事務局を兼務）を設立し、領域の運営ならびに研究連携を推進した。
まず、領域メンバーの研究打ち合わせでは、新型コロナウイルス感染拡大による行動制限のため、オンライン会議を活用し、定期的に研究の進捗を報告し、連携が滞りなく推進されているか確認した。本年度は、多元応答ゲノム機構の解明を目指し、遺伝子発現に関わる核酸構造やタンパク質について、定量的に解析した。その結果、核酸非二重らせん構造（i-モチーフおよびG四重らせん）形成におよぼす、溶液環境の効果（ RSC Adv., 11, 37205 (2021)）、G四重らせん構造とメチル化酵素の相互作用(Nucleic Acids Res. 50, 449 (2022))を明らかにした。さらに、核酸構造変化に応答した遺伝子発現機構として、G四重らせん構造の形態が複製におよぼす影響（J. Am. Chem. Soc., 143, 16458 (2021)）や、翻訳反応を調節し得るシュードノット構造の形成機構 (Chem. Commun., in press (2022))を明らかにした。
また、領域発足にあたり、領域アドバイザーをお招きし、領域のコンセプトを広く周知できるようキックオフシンポジウムを開催した。シンポジウムでは、核酸非二重らせん構造の機能解析の第一人者であるPurdue University（米国）のDanzhou Yang教授とNanyang Technological University（シンガポール）のAnh Tuan Phan教授をお招きし、領域への応援メッセージとともに特別講演を行っていただいた。 -
イオンチャネルは核酸の非二重らせん構造の形成と遺伝子発現を制御しているのか
2020年7月 - 2022年3月
学術振興機構 科学研究費助成事業 挑戦的研究(挑戦)
杉本 直己, 建石 寿枝
近年、核酸の非二重らせん構造が形成されると複製・転写・翻訳などの生体反応の変異が誘発されるなど、生体機能に摂動を与えることが見出され、細胞内での非二重らせん構造と疾患発症の相関が議論されはじめている。
非二重らせん構造は、特定のカチオンとの結合によって劇的に安定化する。興味深いことに、がん、神経変性疾患など疾患細胞内では、疾患特有の“イオンチャネル”タンパク質の過剰発現（または不活性化）により、細胞内のイオン濃度は正常細胞と異なると推察される。つまり、疾患に関わる遺伝子発現において、“イオン”濃度の変化が核酸の構造を変化させ、生体反応の変異が誘起されている可能性がある。本研究では、上記の仮説を検証し（基盤研究）、イオンー核酸相互作用を介した遺伝子発現を制御する手法を開発する（応用研究）ことを目的とする。
本年度は、細胞内のイオン環境下におい、DNA/DNA二重らせん構造（Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 117, 14194-14201 (2020)）、RNA/DNA二重らせん構造、 （Nucleic Acids Res., 48, 12042-12054 (2020)）、がん遺伝子上の四重らせん構造の構造や安定性を解析し（Biochemistry, 59, 2640-2649 (2020)）、細胞内の分子環境やイオン濃度が核酸構造に大きく影響を及ぼすことを明らかにした。さらに、ヒトの乳がん細胞 (MCF-7)、悪性乳がん細胞 (MDA-MB-231)内において、四重らせん構造をもつ鋳型から転写される転写量を解析した結果、イオンチャネルの発現量に応じて、転写量が変化することを見出した（日本化学会第101回春季年会で発表）。
科研費以外の競争的資金獲得実績 【 表示 ／ 非表示 】
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極限環境により誘起されるDNA特殊構造を活用したDNAスイッチの開発
2014年4月 - 2015年3月
公益財団法人ひょうご科学技術協会 公益財団法人ひょうご科学技術協会 平成26年度学術研究助成
研究シーズへのリンク 【 表示 ／ 非表示 】
共同研究希望テーマ 【 表示 ／ 非表示 】
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機能性核酸および酵素の活性を溶液環境で制御することを活用したナノマテリアル（センサーなど）の開発
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細胞内で活用できる機能性核酸の開発
研究費にかかる研究（調査）活動報告書 【 表示 ／ 非表示 】
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2020年度 細胞内の核酸構造の定量的解析を目指した疾患細胞モデル系の構築とその活用
研究費の種類： 科研費
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2021年度 細胞内の核酸構造の定量的解析を目指した疾患細胞モデル系の構築とその活用
研究費の種類： 科研費
その他教育活動及び特記事項 【 表示 ／ 非表示 】
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2011年4月-現在
レポートの提出やアンケート調査による授業内容の改善
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2011年4月-現在
授業の予習および復習資料の作成
社会貢献活動 【 表示 ／ 非表示 】
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なでしこscientistトーク
役割：出演, 司会
甲南大学 先端生命工学研究所 なでしこscientistトーク 甲南大学先端生命工学研究所 2014年6月 - 現在
対象： 高校生, 大学生, 大学院生, 教育関係者, 保護者, 研究者, 社会人・一般
最先端の科学技術について、女性研究者がわかりやすく解説する講演会。
学術貢献活動 【 表示 ／ 非表示 】
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第95回日本生化学会大会のシンポジウム 2S09e 「非二重らせん核酸の多元機能」
役割：企画立案・運営等, パネル司会・セッションチェア等
日本生化学会 ・ 今西 未来（京都大学化学研究所)・建石 寿枝（甲南大学先端生命工学研究所(FIBER)) ・学術変革領域研究(B)「多元応答ゲノム」 （ 名古屋国際会議場 第9会場（222） ） 2022年11月
種別：大会・シンポジウム等
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B領域横断研究会（糖化学ノックイン・多元応答ゲノム）
役割：企画立案・運営等, パネル司会・セッションチェア等
学術変革領域（B）「糖化学ノックイン」「多元応答ゲノム」 （ グランフロント大阪北館 アクティブスタジオ ） 2022年10月
種別：大会・シンポジウム等
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ひらめき☆ときめきサイエンス～ようこそ大学の研究室へ～ＫＡＫＥＮＨＩ
役割：企画立案・運営等, パネル司会・セッションチェア等
甲南大学先端生命工学研究所 （ 甲南大学ポートアイランドキャンパス ） 2022年8月
遺伝子を観て、新しい機能について学ぼう～mRNAワクチンやPCR検査のしくみ～
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ひらめき☆ときめきサイエンス～ようこそ大学の研究室へ～ＫＡＫＥＮＨＩ
役割：企画立案・運営等, パネル司会・セッションチェア等
甲南大学先端生命工学研究所 （ 甲南大学ポートアイランドキャンパス ） 2022年8月
体験しよう PCR 検査！学ぼう遺伝子の仕組み！
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FIBER核酸化学ユニバース９
役割：パネル司会・セッションチェア等
甲南大学先端生命工学研究所 学術変革領域（B）「多元応答ゲノム」多元応答ゲノム領域推進センター （ オンライン ） 2022年2月
種別：大会・シンポジウム等
提供可能な資源 【 表示 ／ 非表示 】
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外部因子による核酸塩基認識能の制御
外部因子（特に共存溶質や溶媒）により、核酸の塩基認識力を制御する
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化粧品および健康食品開発の化学的アプローチ
化粧品および健康食品開発の化学的アプローチ
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機能性核酸（リボザイム、アプタマー、アンチセンス核酸など）の配列設計
機能性核酸（リボザイム、アプタマー、アンチセンス核酸など）の配列設計
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溶液環境変化による機能性核酸、酵素などの活性制御（活性の向上）
溶液環境変化による機能性核酸、酵素などの活性制御（活性の向上）
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生体高分子（特に核酸）の物性解析（構造解析、熱力学的安定性解析、速度解析など）
生体高分子（特に核酸）の物性解析（構造解析、熱力学的安定性解析、速度解析など）