Organization
School of Medicine (Life Sciences and Social Medicine) Department of Biochemistry Assistant Professor
Title
Assistant Professor
NAGAI Tomoaki
Degree
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博士 (生命科学) ( 2013.7 東北大学 )
Research Interests
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Cell biology, Cytoskeleton, Centrosome, Cell polarity, Cancer
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Cancer
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一次繊毛
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Centrosome
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細胞分裂
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Cell polarity
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Cell biology
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Cell migration
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Cytoskeleton
Research Areas
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Life Science / Cell biology
Education
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Tohoku University
- 2013.7
Country： Japan
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Tohoku University
- 2013.7
Country： Japan
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Tohoku University Faculty of Science
- 2008.3
Country： Japan
Research History
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Fukushima Medical University School of Medicine (Life Sciences and Social Medicine) Department of Biochemistry Assistant Professor
2019.10 - Now
Papers
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miR-200c-141 induces a hybrid E/M state and promotes collective cell migration in MDA-MB-231 cells.
Nagai T, Sato M, Nishita M
Biochemical and biophysical research communications 709 149829 2024.3（ ISSN:0006-291X ）
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Tactics of cancer invasion: Solitary and collective invasion
Nagai T., Ishikawa T., Minami Y., Nishita M.
Journal of Biochemistry 167 ( 4 ) 347 - 355 2021.1（ ISSN:0021924X ）
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Takashi Yamazoe, Tomoaki Nagai, Shinya Umeda, Yuko Sugaya, Kensaku Mizuno
The Journal of biological chemistry 295 ( 43 ) 14723 - 14736 2020.10（ ISSN:0021-9258 ）
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Tactics of cancer invasion: solitary and collective invasion(和訳中)
Nagai Tomoaki, Ishikawa Tomohiro, Minami Yasuhiro, Nishita Michiru
The Journal of Biochemistry 167 ( 4 ) 347 - 355 2020.4（ ISSN:0021-924X ）
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Furry protein suppresses nuclear localization of yes-associated protein (YAP) by activating NDR kinase and binding to YAP
Irie, K., Nagai, T., Mizuno, K.
J. Biol. Chem. 295 3017 - 3028 2020.3
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Furry protein suppresses nuclear localization of yes-associated protein (YAP) by activating NDR kinase and binding to YAP.
Irie K, Nagai T, Mizuno K
The Journal of biological chemistry 2020.1（ ISSN:0021-9258 ）
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Tactics of cancer invasion: solitary and collective invasion.
Nagai T, Ishikawa T, Minami Y, Nishita M
Journal of biochemistry 2020.1（ ISSN:0021-924X ）
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Human-specific mutations in VMAT1 confer functional changes and multi-directional evolution in the regulation of monoamine circuits.
Sato DX, Ishii Y, Nagai T, Ohashi K, Kawata M
BMC evolutionary biology 19 ( 1 ) 220 2019.12
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Cullin-3-KCTD10-mediated CEP97 degradation promotes primary cilium formation.
Nagai T, Mukoyama S, Kagiwada H, Goshima N, Mizuno K
Journal of cell science 131 ( 24 ) 2018.12（ ISSN:0021-9533 ）
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Nagai T.
Journal of Cell Science 131 ( 24 ) 2018.12（ ISSN:00219533 ）
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【タンパク質・核酸の分子修飾】細胞質/オルガネラでの分子修飾 微小管 アセチル化,脱アセチル化
永井 友朗, 水野 健作
生体の科学 69 ( 5 ) 484 - 485 2018.10（ ISSN:0370-9531 ）
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Glucose deprivation induces primary cilium formation through mTORC1 inactivation.
Takahashi K, Nagai T, Chiba S, Nakayama K, Mizuno K
Journal of cell science 131 ( 1 ) 2018.1（ ISSN:0021-9533 ）
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Localization of Protein Kinase NDR2 to Peroxisomes and Its Role in Ciliogenesis.
Abe S, Nagai T, Masukawa M, Okumoto K, Homma Y, Fujiki Y, Mizuno K
The Journal of biological chemistry 292 ( 10 ) 4089 - 4098 2017.3（ ISSN:0021-9258 ）
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A pleckstrin homology-like domain is critical for F-actin binding and cofilin-phosphatase activity of Slingshot-1.
Takahashi K, Okabe H, Kanno SI, Nagai T, Mizuno K
Biochemical and biophysical research communications 482 ( 4 ) 686 - 692 2017.1（ ISSN:0006-291X ）
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Jasplakinolide induces primary cilium formation through cell rounding and YAP inactivation.
Nagai T, Mizuno K
PloS one 12 ( 8 ) e0183030 2017
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Localization of NDR2 to peroxisomes and its role in ciliogenesis.
Abe S., Nagai T., Masukawa M., Okumoto K., Homma Y., Fujiki Y., Mizuno K.
J. Biol Chem. 2017
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Pharmacological Inhibition of Centrosome Clustering by Slingshot-Mediated Cofilin Activation and Actin Cortex Destabilization.
Konotop G, Bausch E, Nagai T, Turchinovich A, Becker N, Benner A, Boutros M, Mizuno K, Krämer A, Raab MS
Cancer research 76 ( 22 ) 6690 - 6700 2016.11（ ISSN:0008-5472 ）
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Oda T., Chiba S., Nagai T., Mizuno K.
Cilia ( SUPPLEMENT 1 ) 2015.7
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Binding to Cep164, but not EB1, is essential for centriolar localization of TTBK2 and its function in ciliogenesis.
Oda T, Chiba S, Nagai T, Mizuno K
Genes to cells : devoted to molecular & cellular mechanisms 19 ( 12 ) 927 - 40 2014.12（ ISSN:1356-9597 ）
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【広がるHippo pathway研究-癌から各種疾患へ】基礎編 哺乳類NDRキナーゼの細胞機能 もうひとつのHippo下流キナーゼ
永井 友朗, 水野 健作
医学のあゆみ 251 ( 5 ) 365 - 370 2014.11（ ISSN:0039-2359 ）
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無脊椎動物及び脊椎動物におけるFurryタンパク質の多様な機能(Multifaceted roles of Furry proteins in invertebrates and vertebrates)
Nagai Tomoaki, Mizuno Kensaku
The Journal of Biochemistry 155 ( 3 ) 137 - 146 2014.3（ ISSN:0021-924X ）
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Multifaceted roles of Furry proteins in invertebrates and vertebrates.
Nagai T, Mizuno K
Journal of biochemistry 155 ( 3 ) 137 - 46 2014.3（ ISSN:0021-924X ）
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TTBK2はCep164と結合することで中心体に局在し,一次繊毛形成を促進する
小田聡明, 千葉秀平, 永井友朗, 水野健作
日本分子生物学会年会プログラム・要旨集(Web) 37th 2014
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Tomoaki Nagai, Masanori Ikeda, Shuhei Chiba, Shin-ichiro Kanno, Kensaku Mizuno
Journal of Cell Science 126 ( Pt 19 ) 4369 - 80 2013.10（ ISSN:0021-9533 ）
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Furryによるチューブリン脱アセチル化酵素SIRT2の活性制御と分裂期紡錘体微小管のアセチル化に対する役割
永井友朗, 池田真教, 千葉秀平, 菅野新一郎, 水野健作
日本分子生物学会年会プログラム・要旨集(Web) 36th 2013
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微小管結合蛋白質Furryによる微小管アセチル化制御機構
永井 友朗, 千葉 秀平, 池田 真教, 菅野 新一郎, 水野 健作
生化学 84 ( 6 ) 507 - 507 2012.6（ ISSN:0037-1017 ）
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微小管結合蛋白質Furryによる微小管アセチル化制御機構
永井 友朗, 千葉 秀平, 池田 真教, 菅野 新一郎, 水野 健作
生化学 84 ( 6 ) 507 - 507 2012.6（ ISSN:0037-1017 ）
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Live-cell imaging of G-actin dynamics using sequential FDAP.
Tai Kiuchi, Tomoaki Nagai, Kazumasa Ohashi, Naoki Watanabe, Kensaku Mizuno
BioArchitecture 1 240 - 244 2011
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Measurements of spatiotemporal changes in G-actin concentration reveal its effect on stimulus-induced actin assembly and lamellipodium extension.
Tai Kiuchi, Tomoaki Nagai, Kazumasa Ohashi, Kensaku Mizuno
Journal of Cell Biology 193 ( 2 ) 365 - 380 2011（ ISSN:0021-9525 ）
Presentations
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マイクロパターニング技術を用いた上皮細胞の極性形成機構の解析
日仏生物学会第193会例会
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マイクロパターニング技術を用いた上皮細胞の極性形成機構の解析
日仏生物学会第193会例会
Research Projects
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一次繊毛先端部におけるアンテナ機能制御と繊毛病発症の分子機構
Grant number：21K06084 2021.4 - 2024.3
基盤研究(C)
永井 友朗
Grant amount：\4160000 （ Direct Cost: \3200000 、 Indirect Cost：\960000 ）
一次繊毛は細胞外の様々なシグナルを受容するアンテナとして機能し、その欠損は繊毛病と呼ばれる遺伝性疾患群を引き起こす。一次繊毛のアンテナ機能を担う受容体などのタンパク質は、基部の基底小体で選別されて繊毛内輸送(IFT)によって先端方向へ輸送される。一次繊毛先端部ではIFTの輸送方向の切り替えと、受容体から下流分子へのシグナル伝達が行われていると考えられるが、一次繊毛先端に集積するタンパク質がどの様に繊毛のアンテナ機能を制御しているかは不明であり、それらのタンパク質の変異による繊毛病発症機構もほとんど分かっていない。申請者は以前に一次繊毛先端タンパク質CEP104が一次繊毛の伸長と一次繊毛依存的なヘッジホッグシグナルの伝達に必須であることを見出した。CEP104は繊毛病の一つであるジュベール症候群の原因であり、CEP104が変異した患者では嚢胞腎や肝線維化など、極性異常や上皮間葉転換(EMT)などの上皮組織の恒常性破綻が見られることが明らかになっている。本研究は、CEP104をはじめとする一次繊毛先端タンパク質によるアンテナ機能の制御機構と、上皮細胞の恒常性維持における役割を明らかにすることで、一次繊毛先端タンパク質の変異による繊毛病発症の分子機序の解明を目指す。
本年度は、上皮細胞の機能の指標となる極性や細胞間接着依存的な集団移動を測定するためのマイクロパターニング培養法を導入・確立した。中心体と核の位置変化の測定を通じて、実験的なEMT誘導に応じた上皮極性の消失を定量化した。さらに、細胞集団のパターニング培養によって、従来の解析法では困難であった細胞集団の数や移動方向を均一化することに成功し、当研究課題の遂行に必要な実験系を確立することができた。 -
Mechanisms of growth arrest-induced TTBK2 activation and its role for ciliogenesis
Grant number：16K20910 2016.4 - 2018.3
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
Nagai Tomoaki
Grant amount：\4160000 （ Direct Cost: \3200000 、 Indirect Cost：\960000 ）
Primary cilia are formed from the mother centriole in cellular quiescence. TTBK2 is a serine-threonine kinase that is essential for growth arrest-induced ciliogenesis, but its regulatory mechanism is largely unknown. In this study, I investigated the role of Cep164, a mother centriole protein known to recruit TTBK2 to the mother centriole, and ATR, a DNA damage response-related kinase, for TTBK2 activation. This study showed that an auto-interaction of TTBK2 between C-terminus and N-terminal kinase domain inhibits its kinase activity and that Cep164 interacts with the C-terminal region of TTBK2 and activate it through suppressing its autoinhibitory interaction. These results suggest that Cep164 plays an important role for not only the localization but also the activation of TTBK2.
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Grant number：26840060 2014.4 - 2016.3
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
Nagai Tomoaki
Grant amount：\4160000 （ Direct Cost: \3200000 、 Indirect Cost：\960000 ）
Furry (Fry) is a large protein that is evolutionarily conserved from yeast to human. Fry and its orthologues are implicated in the control of cell growth and morphogenesis. Mammalian Fry is essential for the formation of mitotic spindle. In this study, we investigated the role of Fry in the formation of mitotic spindle and identified CCT complex and Sav1 as novel Fry-binding proteins. Although Fry directly binds to CCT, it is not involved in the regulation of folding activity of CCT. We also investigated the role of Fry mutant (R1197X), which is the causal mutation in recessive mental retardation. This mutant (N-1196) cannot bind to Plk1, an essential kinase for the formation of bipolar mitotic spindle, due to lack of C-terminal binding region of Fry. Moreover, although Fry binds to microtubules and NDR via its N-terminal region, Fry N-1196 cannot bind to them. These results suggest that Fry R1197X mutation lacks the specific function of its wild-type.
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Dronpaを用いたライブイメージングによる細胞内G－アクチン濃度の時空間的測定
Grant number：11J07828 2011 - 2012
特別研究員奨励費
永井 友朗
Grant amount：\1300000 （ Direct Cost: \1300000 ）
本年度は、細胞内におけるG-アクチン濃度の空間分布を評価するための測定系として多点FDAP測定を行い、ラメリポディア形成時における細胞内G-アクチン濃度の空間分布を測定した。以下に成果内容を示す。
ラメリポディア形成細胞における細胞内G-アクチン濃度分布の測定
ラメリポディアは、先導端におけるアクチン重合を駆動力として細胞膜が押し出される事によって形成される突起構造である。ラメリポディアのF-アクチンは、先導端において盛んに重合し、後方で速やかに脱重合されG-アクチンが生成される。このようなアクチン重合・脱重合の空間的な差異によって、細胞内G-アクチン濃度分布にも勾配が生じている事が予想される。しかし、これまでにラメリポディアを伸ばしている細胞で細胞内G-アクチン濃度の空間分布を実測した報告は無く、空間的なアクチン重合・脱重合制御と細胞内G-アクチン濃度の相関関係は不明であった。
そこで、ラメリポディアを伸ばしている細胞においてFDAP測定を多点的に行い、細胞内G-アクチン濃度の空間分布の評価を試みた。測定には活性型Racの強制発現により安定的にラメリポディアを形成するマウス神経芽細胞腫由来N1E-115細胞を用いた。Dronpa-アクチン、活性型Rac及びmCherryを共発現させたN1E-115細胞のラメリポディアに2点、細胞体に3点の関心領域を設定し、FDAP測定及びDronpa・アクチンとmCherryの蛍光強度の測定を行った。Dronpa-アクチン、mCherryの蛍光強度から各関心領域におけるGIF-アクチン総量及び体積を見積もり、FDAP測定によりG/F-アクチン比を求めた。
さらに、これらの測定値から各関心領域のG-アクチン濃度を算出した結果、ラメリポディアの前後やラメリポディアと細胞体のG-アクチン濃度の分布との間に有意な差は見られなかった。この事から、ラメリポディアの局所的なアクチン重合・脱重合が細胞内G-アクチン濃度の空間分布に与える影響は極めて小さい事が明らかとなり、アクチン重合に対する細胞全体のG-アクチン濃度の重要性が示唆された。