Organization
School of Medicine Medical Course Basic Medicine Pharmacology
External link
NAKAYAMA Koh
Degree
-
Ph.D. ( The University of Tokyo )
Research Interests
-
drug resistance
-
cancer drug development
-
hypoxia response
-
metabolism
-
intracellular signal transduction
-
oncology
Research Areas
-
Life Science / Tumor biology
-
Life Science / Pharmacology
-
Life Science / Medical biochemistry / Oxygen Biology
-
Life Science / Cell biology
Research History
-
Asahikawa Medical College Department of Pharmacology, School of Medicine Professor
2020.9
-
Tokyo Medical and Dental University Medical Research Institute Advanced Molecular Medicine Oxygen Biology Associate Professor
2011.4 - 2020.8
-
Tokyo Medical and Dental University Medical Research Institute Medical Top Track Program Project Junior Associate Professor
2007.1 - 2011.3
Professional Memberships
-
日本薬理学会
-
日本分子生物学会
-
日本生化学会
-
The American Society for Cell Biology
Committee Memberships
-
日本薬理学会 編集委員
2024.4
Committee type：Academic society
Papers
-
Satoshi Sueoka, Azusa Kai, Yukino Kobayashi, Masaoki Ito, Shinsuke Sasada, Akiko Emi, Noriko Gotoh, Koji Arihiro, Koh Nakayama, Morihito Okada, Takayuki Kadoya
Scientific Reports 15 ( 1 ) 2025.3
-
Fragile X mental retardation protein regulates glycolytic gene expression under chronic hypoxia in HCT116 cells Reviewed
Ogura Y., Sun X., Zhang Z., Kawata K., Wu J., Matsubara R., Nakanishi-Ozeki A., Taniue K., Onoguchi-Mizutani R., Adachi S., Nakayama K., Goda N., Akimitsu N.
Scientific Reports in press 2025.2
-
Hypoxia-Targeted Immunotherapy with PD-1 Blockade in Head and Neck Cancer. Reviewed International journal
Risa Wakisaka, Hidekiyo Yamaki, Michihisa Kono, Takahiro Inoue, Ryosuke Sato, Hiroki Komatsuda, Kenzo Ohara, Akemi Kosaka, Takayuki Ohkuri, Toshihiro Nagato, Kan Kishibe, Koh Nakayama, Hiroya Kobayashi, Takumi Kumai, Miki Takahara
Cancers 16 ( 17 ) 2024.8
-
Large-scale mapping of positional changes of hypoxia-responsive genes upon activation. Reviewed International journal
Koh Nakayama, Sigal Shachar, Elizabeth H Finn, Hiroyuki Sato, Akihiro Hirakawa, Tom Misteli
Molecular Biology of the Cell 33 ( 8 ) ar72 2022.7
-
Effect of Wnt5a on drug resistance in estrogen receptor-positive breast cancer. Reviewed
Ai Amioka, Takayuki Kadoya, Satoshi Sueoka, Yoshie Kobayashi, Shinsuke Sasada, Akiko Emi, Norio Masumoto, Masaoki Ito, Koh Nakayama, Morihito Okada
Breast cancer (Tokyo, Japan) 28 ( 5 ) 1062 - 1071 2021.9
-
Prolonged hypoxia decreases nuclear pyruvate dehydrogenase complex and regulates the gene expression. Reviewed
Eguchi K, Nakayama K
Biochemical and biophysical research communications 520 ( 1 ) 128 - 135 2019.11
-
Pyruvate Dehydrogenase PDH-E1β Controls Tumor Progression by Altering the Metabolic Status of Cancer Cells. Reviewed International journal
Ryo Yonashiro, Kayoko Eguchi, Masaki Wake, Norihiko Takeda, Koh Nakayama
Cancer research 78 ( 7 ) 1592 - 1603 2018.4
-
SpotLearn: Convolutional Neural Network for Detection of Fluorescence In Situ Hybridization (FISH) Signals in High-Throughput Imaging Approaches. Reviewed
Gudla PR, Nakayama K, Pegoraro G, Misteli T
Cold Spring Harbor symposia on quantitative biology 82 57 - 70 2017
-
CD73 as a therapeutic target for pancreatic neuroendocrine tumor stem cells Reviewed
Eriko Katsuta, Shinji Tanaka, Kaoru Mogushi, Shu Shimada, Yoshimitsu Akiyama, Arihiro Aihara, Satoshi Matsumura, Yusuke Mitsunori, Daisuke Ban, Takanori Ochiai, Atsushi Kudo, Hiroshi Fukamachi, Hiroshi Tanaka, Koh Nakayama, Shigeki Arii, Minoru Tanabe
International Journal of Oncology 48 ( 2 ) 657 - 669 2016.2
-
CREB is activated by ER stress and modulates the unfolded protein response by regulating the expression of IRE1α and PERK Reviewed
Daisuke Kikuchi, Kousuke Tanimoto, Koh Nakayama
Biochemical and Biophysical Research Communications 469 ( 2 ) 243 - 250 2016.1
-
Prolyl-hydroxylase PHD3 interacts with pyruvate dehydrogenase (PDH)-E1β and regulates the cellular PDH activity. Reviewed International journal
Daisuke Kikuchi, Yoji Andrew Minamishima, Koh Nakayama
Biochemical and biophysical research communications 451 ( 2 ) 288 - 94 2014.8
-
CAMP-response element-binding protein (CREB) and NF-κB transcription factors are activated during prolonged hypoxia and cooperatively regulate the induction of matrix metalloproteinase MMP1 Reviewed
Koh Nakayama
Journal of Biological Chemistry 288 ( 31 ) 22584 - 22595 2013.8
-
Visualization of stem cell features in human hepatocellular carcinoma reveals in vivo significance of tumor-host interaction and clinical course Reviewed
Shunsuke Muramatsu, Shinji Tanaka, Kaoru Mogushi, Rama Adikrisna, Arihiro Aihara, Daisuke Ban, Takanori Ochiai, Takumi Irie, Atsushi Kudo, Noriaki Nakamura, Koh Nakayama, Hiroshi Tanaka, Shoji Yamaoka, Shigeki Arii
Hepatology 58 ( 1 ) 218 - 228 2013.7
-
Acetylcholine receptors regulate gene expression that is essential for primitive streak formation in murine embryoid bodies Reviewed
Norie Arima, Yoshimi Uchida, Ruoxing Yu, Koh Nakayama, Hiroshi Nishina
Biochemical and Biophysical Research Communications 435 ( 3 ) 447 - 453 2013.6
-
Hypoxia-inducible factor and signal transducer and activators of transcription 3: Two central regulators meet to regulate kidney pathophysiology Reviewed
Koh Nakayama, Masaomi Nangaku
Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology 40 ( 4 ) 251 - 252 2013
-
Human PRP19 interacts with prolyl-hydroxylase PHD3 and inhibits cell death in hypoxia Reviewed
Masuhiro Sato, Miki Sakota, Koh Nakayama
Experimental Cell Research 316 ( 17 ) 2871 - 2882 2010.10
-
Siah2-Dependent Concerted Activity of HIF and FoxA2 Regulates Formation of Neuroendocrine Phenotype and Neuroendocrine Prostate Tumors Reviewed
Jianfei Qi, Koh Nakayama, Robert D. Cardiff, Alexander D. Borowsky, Karen Kaul, Roy Williams, Stan Krajewski, Dan Mercola, Philip M. Carpenter, David Bowtell, Ze'ev A. Ronai
Cancer Cell 18 ( 1 ) 23 - 38 2010.7
-
The Ubiquitin Ligase Siah2 and the Hypoxia Response Reviewed
Koh Nakayama, Jianfei Qi, Ze&apos, ev Ronai
Molecular Cancer Research 7 ( 4 ) 443 - 451 2009.4
-
The ubiquitin ligase Siah2 regulates tumorigenesis and metastasis by HIF-dependent and -independent pathways Reviewed
Jianfei Qi, Koh Nakayama, Supriya Gaitonde, James S. Goydos, Stan Krajewski, Alexey Eroshkin, Dafna Bar-Sagi, David Bowtell, Ze'ev Ronai
PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA 105 ( 43 ) 16713 - 16718 2008.10
-
Hypoxia-induced assembly of prolyl hydroxylase PHD3 into complexes: implications for its activity and susceptibility for degradation by the E3 ligase Siah2 Reviewed
Koh Nakayama, Stefan Gazdoiu, Robert Abraham, Zhen-Qiang Pan, Ze'ev Ronai
Biochemical Journal 401 217 - 226 2007.1
-
Regulation of the ring finger E3 ligase Siah2 by p38 MAPK Reviewed
Ashwani Khurana, Koh Nakayama, Scott Williams, Roger J. Davis, Tomas Mustelin, Ze'ev Ronai
JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY 281 ( 46 ) 35316 - 35326 2006.11
-
[Ubiquitin system in hypoxia response].
Koh Nakayama, Ze'ev Ronai
Tanpakushitsu kakusan koso. Protein, nucleic acid, enzyme 51 ( 10 Suppl ) 1309 - 15 2006.8
-
Siah2 regulates stability of prolyl-hydroxylases, controls HIF1 alpha abundance, and modulates physiological responses to hypoxia Reviewed
K Nakayama, IJ Frew, M Hagensen, M Skals, H Habelhah, A Bhoumik, T Kadoya, H Erdjument-Bromage, P Tempst, PB Frappell, DD Bowtell, Z Ronai
Cell 117 ( 7 ) 941 - 952 2004.6
-
RNF5, a RING finger protein that regulates cell motility by targeting paxillin ubiquitination and altered localization Reviewed
C Didier, L Broday, A Bhoumik, S Israeli, S Takahashi, K Nakayama, SM Thomas, CE Turner, S Henderson, H Sabe, Z Ronai
MOLECULAR AND CELLULAR BIOLOGY 23 ( 15 ) 5331 - 5345 2003.8
-
A novel nuclear zinc finger protein EZI enhances nuclear retention and transactivation of STAT3 Reviewed
K Nakayama, KW Kim, A Miyajima
EMBO Journal 21 ( 22 ) 6174 - 6184 2002.11
-
A novel oncostatin M-inducible gene OIG37 forms a gene family with MyD118 and GADD45 and negatively regulates cell growth Reviewed
K Nakayama, T Hara, M Hibi, T Hirano, A Miyajima
Journal of Biological Chemistry 274 ( 35 ) 24766 - 24772 1999.8
Books
-
2-oxoglutarate-dependent dioxygenase family as a molecular sensor for cellular oxygen and metabolic sensing Reviewed
Koh Nakayama, Yoji Andrew Minamishima
The Japanese Pharmacological Society 2025.7
-
低酸素センサー
中山 恒（ Role： Sole author）
先端医学社 2016.4
-
多彩な生命現象に働く低酸素応答システム
中山 恒, 合田 亘人（ Role： Joint author）
羊土社 2012.5
-
低酸素応答システム―HIF・PHDの新機能と疾患―
中山 恒, 合田 亘人（ Role： Joint editor）
羊土社 2012.5
-
PHDによって制御される低酸素応答シグナル HIF経路とHIF非依存的経路の役割
中山 恒（ Role： Sole author）
羊土社 2012.5
MISC
-
Regulation of Gene Expression under Hypoxic Conditions. Reviewed International journal
Koh Nakayama, Naoyuki Kataoka
International Journal of Molecular Sciences 20 ( 13 ) 2019.7
-
低酸素刺激特異的な選択的スプライシング機構の解明
片岡直行, 伊藤美佳子, 増田章男, 大野欽司, 江口加代子, 伯野史彦, 高橋伸一郎, 中山恒
日本分子生物学会年会プログラム・要旨集(Web) 41st 2018
-
CREB regulates the expression of PERK and IRE1a, and controls unfolded protein response under hypoxic conditions
Koh Nakayama
FASEB JOURNAL 30 2016.4
-
CD73: A therapeutic target for pancreatic neuroendocrine tumor stem cells
Eriko Katsuta, Shinji Tanaka, Kaoru Mogushi, Shu Shimada, Yoshimitsu Akiyama, Arihiro Aihara, Satoshi Matsumura, Yusuke Mitsunori, Daisuke Ban, Takanori Ochiai, Atsushi Kudo, Hiroshi Fulcamachi, Hiroshi Tanaka, Koh Nakayama, Shigeki Arii, Minoru Tanabe
INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR MEDICINE 38 S5 - S5 2016
-
Visualization of stem cell features in human hepatocellular carcinoma; tumor-host interaction and clinical imapct
Shinji Tanaka, Shunsuke Muramatsu, Arihiro Aihara, Rama Adikrisna, Kaoru Mogushi, Satoshi Matsumura, Daisuke Ban, Takanori Ochiai, Takumi Irie, Atsushi Kudo, Noriaki Nakamura, Koh Nakayama, Hiroshi Tanaka, Shoji Yamaoka, Minoru Tanabe, Shigeki Arii
HEPATOLOGY 58 1083A - 1083A 2013.10
-
Growth and progression of melanoma and non-melanoma skin cancers regulated by ubiquitination Reviewed
Koh Nakayama
Pigment Cell & Melanoma Research 23 ( 3 ) 338 - 351 2010.6
-
Cellular Signal Transduction of the Hypoxia Response Reviewed
Koh Nakayama
Journal of Biochemistry 146 ( 6 ) 757 - 765 2009.12
-
Siah: new players in the cellular response to hypoxia. Reviewed International journal
Koh Nakayama, Ze'ev Ronai
Cell Cycle 3 ( 11 ) 1345 - 1347 2004.11
-
A novel oncostatin M-inducible zinc finger protein ZIO suppresses hematopoiesis in primary AGM culture.
K Nakayama, A Miyajima
BLOOD 96 ( 11 ) 682A - 682A 2000.11
-
A novel oncostatin M-inducible gene OIG37 forms a gene family with MyD118 and Gadd45 and negatively regulates cell growth.
K Nakayama, T Hara, A Miyajima
BLOOD 92 ( 10 ) 476A - 476A 1998.11
Presentations
-
Expression and processing of GDF15 during prolonged hypoxia Invited
Koh Nakayama
2025.11
-
慢性的な低酸素環境への適応機構：遺伝子発現制御と創薬展望 Invited
中山 恒
APPW2025(解剖・生理・薬理合同年会） 2025.3
-
低酸素微小環境で炎症応答性サイトカインGDF15の発現を制御する ストレス応答シグナルの解析
水野愛子, 谷内秀輔, 中山 恒
第47回 日本分子生物学会年会 2024.11
-
2-OG-dependent dioxygenases in hypoxic response: functional analysis of histone demethylase KDM2A Invited
Koh Nakayama
2024.11
-
長期低酸素下における低酸素応答シグナルと小胞体ストレス応答シグナルの相互作用 Invited
中山 恒
第４６回 日本分子生物学会年会 2023.12
-
ピルビン酸脱水素酵素PDHによるヒストンアセチル化を介した遺伝子発現制御機構の解析
中山 恒
第９４回日本薬理学会年会 2021.3
-
Repositioning of hypoxia-responsive genes in the nucleus under prolonged hypoxic conditions
Koh Nakayama, Sigal Shachar, Elizabeth Finn, Hiroyuki Sato, Akihiro Hirakawa, Tom Misteli
2022.3
-
慢性的低酸素環境はピルビン酸脱水素酵素PDHの発現を低下させてがん細胞の解糖系に依存した代謝を誘導する
與那城 亮, 和氣 正樹, 武田 憲彦, 中山 恒
生命科学系学会合同年次大会 2017.12 生命科学系学会合同年次大会運営事務局
-
ピルビン酸脱水素酵素PDHの新しい活性制御機構の解明とそれを標的としたがん性代謝抑制法の開発
中山 恒
日本応用酵素協会誌 2018.3 (公財)日本応用酵素協会
-
Induction of Nuclear Gene Repositioning in response to Hypoxia –a Large Scale Analysis of Hypoxia-Responsive Genes-
Koh Nakayama, Elizabeth H. Finn, Tom Misteli
CellBio2023 2023.12
-
がんの早期と長期の低酸素応答における遺伝子発現制御機構の解析
中山 恒
第７４回日本薬理学会北部会 2023.9
-
早期と長期の低酸素応答を制御する分子機構 Invited
中山 恒
第９６回日本生化学会大会 2023.11
-
Regulatory mechanism of gene expression during early and late phase of hypoxic response Invited
Koh Nakayama
2022.12
-
Gene regulation during early and late phase of hypoxic response in cancer cells
Koh Nakayama
2022.12
-
長期の低酸素応答によるNF-kB/CREB経路の活性化はマトリックスメタロプロテアーゼMMP1の発現誘導を介してがん細胞の浸潤能を亢進する
中山 恒
第86回日本生化学会大会 2013.9 日本生化学会
-
NF-κB/CREB pathway is activated during chronic hypoxia and induces Matrix Metalloproteinase (MMP)1 expression to promote the invasive ability of cancer cells.
Koh Nakayama
第36回日本分子生物学会年会 2013.12 日本分子生物学会
-
Activation of NF-κB/CREB pathway during chronic hypoxia induces Matrix Metalloproteinase (MMP)1 expression and promotes the invasive ability of cancer cells. International conference
Koh Nakayama
Gordon Research Conference: Matrix Metalloproteinases 2013.5 Gordon Research Conference
-
HIFプロリン水酸化酵素Phd3が形成するタンパク質複合体を介した細胞内エネルギー代謝機構の解析 Invited
中山 恒
日本蛋白質科学会年会 2017.6 日本蛋白質科学会
-
低酸素環境における解糖系に依存したエネルギー代謝を制御する新たな分子機構の解析 Invited
中山 恒
第３９回日本分子生物学会年会 2016.11 日本分子生物学会
-
がんの代謝を規定するピルビン酸脱水素酵素PDHの新しい制御機構の解明とがん抑制への応用
中山 恒
日本応用酵素協会誌 2017.3 (公財)日本応用酵素協会
-
CREB regulates the expression of PERK and IRE1a, and controls unfolded protein response under hypoxic conditions. International conference
Koh Nakayama
Experimental Biology2016(ASBMB annual meeting) 2016.4 American Society of Biochemistry and Molecular Biology
-
CREB regulates the expression of PERK and IRE1a and modulates the unfolded protein response under hypoxic conditions
Koh Nakayama
第89回生化学会大会 2016.9 日本生化学会
-
Activation of NF-kB/CREB pathway during prolonged hypoxia induces Matrix Metalloproteinase (MMP)1 expression and promotes the invasive ability of cancer cells. International conference
Koh Nakayama
Keystone Symposia: Sensing and Signaling of Hypoxia 2014.1 Keystone Symposia
-
HIFプロリン水酸化酵素PHD3とピルビン酸脱水素酵素PDHの相互作用を介したエネルギー代謝制御機構
中山 恒
第87回日本生化学会大会 2014.10 日本生化学会
-
長期低酸素応答におけるNF-κB/CREB経路の活性化はマトリックスメタロプロテアーゼMMP1の発現を誘導してがん細胞の浸潤能を亢進する
中山 恒
第35回日本分子生物学会年会 2012.12 日本分子生物学
-
急性期と慢性期の低酸素応答において活性化される転写因子の機能解析 Invited
中山 恒
第85回日本生化学会大会 2012.12 日本生化学会
-
Regulation of matrix metalloproteinase MMP1 expression by NF-κB pathway during prolonged hypoxic conditions International conference
Koh Nakayama
Keystone Symposia:Advances in Hypoxic Signaling 2012.2 Keystone Symposia
Research Projects
-
Regulation of tumor growth mediated by pyruvate dehydrogenase PDH
Grant number：21K06815 2021.4 - 2024.3
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C) Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Grant amount：\4,160,000 （ Direct Cost: \3,200,000 、 Indirect Cost：\960,000 ）
-
慢性低酸素環境に注目した乳がんの抗アンドロゲン薬抵抗性獲得機序の解明
Grant number：21K08545 2021.4 - 2024.3
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C) 基盤研究(C)
今道 力敬, 中山 恒
Grant amount：\4,290,000 （ Direct Cost: \3,300,000 、 Indirect Cost：\990,000 ）
はじめに、短期間および長期間の低酸素曝露における低酸素誘導因子（HIF）の転写活性の変動を評価するために、低酸素応答配列（HRE）を導入したレポーターベクターを用いたルシフェラーゼレポーターアッセイ系を構築した。このアッセイ系により、塩化コバルト（CoCl2）溶液添加による疑似的な低酸素環境下だけでなく、実際の低酸素（1％酸素濃度）環境下でのHIF転写活性を検出することが可能になった。次に、アンドロゲン受容体（AR）陽性乳がんの微小環境を模するため、ARを高発現しており、加えてアンドロゲン依存的な増殖能をもつ乳がん細胞株 MDA-MB453を用いて、細胞凝集により形成される3次元的な多細胞モデルであるスフェロイドの作成を試みた。MDA-MB453を低接着性の96ウェルプレートを用いて長期培養することにより、スフェロイド様の細胞集塊を作成することができた。続いて、乳がんスフェロイドの中心部に形成される低酸素環境の可視化のための細胞系構築を試みた。この細胞系ではCre-loxP システムを用いており、低酸素曝露により分解が抑制され安定化したHIFタンパク質がHRE下流のCreの発現を促進する。同時に細胞へloxP-DsRed-loxP-eGFP を導入することで、Creにより低酸素曝露された細胞が不可逆的にeGFP標識し、スフェロイド中心部の低酸素環境にある細胞を検出可能と考えられる。そのため、293T細胞およびレンチウイルスベクターを用いてloxP-DsRed-loxP-eGFPおよびHRE-CREを発現するレンチウイルスを作成した。各々のウイルスをMDA-MB453に感染させ目的のクローンを選択中である。
-
Comprehensive analysis of 3D nuclear gene position involved in malignant transformation of hypoxic cancer
Grant number：18KK0233 2018.10 - 2022.3
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B)) Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
Grant amount：\17,940,000 （ Direct Cost: \13,800,000 、 Indirect Cost：\4,140,000 ）
-
水酸化酵素Phdの新規基質の同定を基盤とした低酸素応答システムの解明
Grant number：17H05523 2017.4 - 2019.3
日本学術振興会 科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型) 新学術領域研究(研究領域提案型)
中山 恒
Grant amount：\5,330,000 （ Direct Cost: \4,100,000 、 Indirect Cost：\1,230,000 ）
細胞は低酸素環境にさらされると、低酸素応答を引き起こし、適応する。この適応過程では、代謝をはじめとして様々な細胞応答を調節する必要がある。前年度から引き続き、低酸素応答におけるピルビン酸脱水素酵素PDHの活性制御機構の解析を進めた。PDHの活性が低酸素下で減弱することを前年度までの研究で明らかにしていたことから、そのメカニズムを明らかにするための解析を進めた。細胞にPDHを強制発現させた後に精製して、質量分析を行ったところ、PDHはリン酸化をはじめとして様々な翻訳後修飾を受けることが判明したが、その中にはプロリン水酸化も含まれることが明らかになった。この翻訳後修飾を受ける領域を詳しく検証したところ、PDHの既知基質であるHIFの水酸化部位に存在するモチーフとは相同ではなかったことから、プロリン水酸化には既存のモチーフには依存しない様式でおこるものも存在する可能性が考察された。次に、PDHのプロリン水酸化の生理的意義を明らかにするために、水酸化されるプロリン残基の変異体を作製した。この変異体を細胞内に発現させたところ、変異体は野生型と比べて不安定なタンパク質であり、さらに、PDH複合体の他のサブユニットとの結合能も低下していることが明らかになった。したがって、このプロリン水酸化は、他のサブユニットとの会合を促進して、PDHの複合体の安定化に作用する役割を担うことが考えられた。そこで、PDHがノックダウンされPDH活性が抑制されている細胞株に、野生型およびプロリン水酸化の変異型のPDHを導入して、その酵素活性の回復能を検証した。その結果、野生型と変異型PDHを導入したどちらの細胞でもPDHの酵素活性の回復は認められたが、変異型PDHの方がその活性が低い傾向があることが明らかになった。今後、この解析を細胞系や導入する量を変化させて行い、PDHのプロリン水酸化の役割と、低酸素応答におけるその生理的意義を明らかにしたい。
-
Grant number：15KK0298 2016 - 2017
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research) Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research)
NAKAYAMA Koh, Misteli Tom
Grant amount：\14,300,000 （ Direct Cost: \11,000,000 、 Indirect Cost：\3,300,000 ）
We investigated the molecular machinery of gene expression during acute and prolonged phase of hypoxia by focusing on its nuclear position. We first picked up about 200 genes which is up-regulated during hypoxic response in a HIF- or CREB-dependent manner. Probes for these genes were synthesized and their nuclear positions were determined by HIPMap method. This analysis indicated that multiple genes which change expressions in hypoxia, also change their nuclear position. These results indicate that dynamic changes in the gene expression during hypoxia are also co-related with their nuclear positions.
-
Selective gene expression machinary during prolonged phase of hypoxia
Grant number：15K08260 2015.4 - 2018.3
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C) Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
NAKAYAMA Koh
Grant amount：\4,940,000 （ Direct Cost: \3,800,000 、 Indirect Cost：\1,140,000 ）
We have identified that CREB becomes activated during prolonged phase of hypoxia. In this study, we aimed to understand how CREB regulates its target genes specifically under the prolonged hypoxic condition. I first compared control and CREB-KD cells, and identified a gene set which is specifically induced during prolonged phase of hypoxia. GO analysis of the gene set revealed many gene groups which are involved in malignant transformation of cancer. Finally, lung metastasis was highly inhibited in CREB-KD cells, indicating that CREB activation is involved in tumor metastasis.
-
Analysis of in vivo niches and therapeutic targets for cancer stem cells based on the visualization mechanism
Grant number：15K15491 2015.4 - 2017.3
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
Tanaka Shinji
Grant amount：\3,640,000 （ Direct Cost: \2,800,000 、 Indirect Cost：\840,000 ）
Identification and purification of cancer stem cells (CSCs) lead to the discovery of novel therapeutic molecules of pancreatic neuroendocrine tumor (pNET). In this study, we identified CD73 overexpressed in pNET CSCs. The CD73-inhibitor APCP significantly attenuated in vitro sphere formation and cell motility, as well as in vivo tumorigenicity of pNET CSCs. Immunohistochemical analysis of clinical samples demonstrated CD73 expression was significantly correlated with the tumor invasion.
In addition, our genome editing studies revealed that pNET can acquire CSC potentials with tumorigenicity by knockout of tumor suppressor gene X. We identified "Y" as one of the direct targets of tumor suppressor X. In clinical samples, significantly frequent recurrence was recognized in pNETs with low X and high Y expression.
Recently, CD73 was reported as a potential inducer of PD-1 immune checkpoint factor. As a result of our studies, CD73 and Y might be promising therapeutic targets for pNET. -
低酸素応答における転写因子の核輸送制御機構の解明－水酸化酵素PHDの新しい機能－
Grant number：15H01396 2015.4 - 2017.3
日本学術振興会 科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型) 新学術領域研究(研究領域提案型)
中山 恒
Grant amount：\5,720,000 （ Direct Cost: \4,400,000 、 Indirect Cost：\1,320,000 ）
これまでにプロテオミクス的手法を用いて網羅的に同定したプロリン水酸化酵素PHD3と結合するタンパク質群の解析を進めた。このアプローチにより得られた核輸送因子AはPHD3と細胞内で結合することが確認された。さらに、同じ質量分析のデータからPHD3は別な酵素Bとも相互作用することが判明したため、分子AとBの間での結合を検証したところ、両者の間にも結合が存在することが明らかになり、PHD3-A-Bの三者で複合体が形成されていることが示唆された。核輸送因子Aが酵素Bと結合することによりその細胞内局在を制御している可能性が考えられたことから、酵素Bの細胞内局在を細胞分画実験により検討したところ、通常は核内に存在する酵素Bが、この複合体が効率的に形成される低酸素環境では有意に減少することが明らかになった。さらに、PHD3と酵素Bの相互作用により、Bが水酸化修飾を受ける可能性を質量分析を用いて検証したところ、水酸化される可能性のある複数の部位の同定に成功した。また、これらの水酸化候補部位に変異を導入した変異体を作製し、解析を進めたところ、いくつかの変異体ではその安定性が著明に低下することが明らかになった。今後は、ここまでの研究成果をまとめるとともに、核輸送因子Aおよび酵素BがPHD3により水酸化を受けることを実証し、その部位を、質量分析を用いて精確に同定したい。また、この水酸化がどのような低酸素条件（酸素濃度、時間）によって変化するのかについても検証したい。最終的に、代表的な低酸素性がんのマウスモデルを用いて、これらの水酸化変異体の解析を実施することで、低酸素性の疾患の発症・発展におけるこれらの分子の生理的意義を明確にしたい。
-
Molecular mechanism of transcriptional regulation during chronic hypoxic response
Grant number：24590343 2012.4 - 2015.3
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C) Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
NAKAYAMA Koh
Grant amount：\5,460,000 （ Direct Cost: \4,200,000 、 Indirect Cost：\1,260,000 ）
Hypoxic response plays an important role to maintain homeostasis under hypoxic condition. HIF is a transcription factor which has a central role during hypoxic response. I have identified that the activity of HIF becomes decreased in the chronic phase of hypoxia.
In this study, we tried to identify and characterize the transcription factor(s) which will substitute HIF during the chronic phase. As a result, we identified CREB and NF-κB as such molecules. Further, these factors had a critical role to regulate the tumor metastasis in a mouse transplantation model. -
Characterization of the' oxygen sensor' machinery regulating the hypoxia response
Grant number：22790274 2010 - 2011
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Young Scientists (B) Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
NAKAYAMA Koh
Grant amount：\3,900,000 （ Direct Cost: \3,000,000 、 Indirect Cost：\900,000 ）
Organisms regulate multiple physiological functions such as respiration and metabolism under hypoxic conditions to maintain homeostasis. It still remains to be understood what is the molecule playing a role as an' oxygen sensor' in vivo. In the present study, we have focused on the hypoxia-dependent protein complex(hypoxia complex) and characterized one of its components, PRP19. We are able to demonstrate the molecular mechanism underlying i) the hypoxic cell death which is inhibited by PRP19 and ii) the transcriptional suppression which leads to the downregulation of PRP19.
-
Characterization of the cellular oxygen sensing machinery
Grant number：20790223 2008 - 2009
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Young Scientists (B) Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
NAKAYAMA Koh
Grant amount：\4,290,000 （ Direct Cost: \3,300,000 、 Indirect Cost：\990,000 ）
Organisms respond to hypoxia condition by regulating respiration and metabolism to maintain homeostasis. It is not clear yet what is the 'oxygen sensor' molecule in vivo. In the present study, we have characterized the hypoxia complex which is formed by prolyl-hydroxylase PHD3. As a result, we identified several different molecules which would play roles in oxygen sensing. PDH regulated the metabolism, while PRP19 suppressed the cell death in hypoxia treated cells.
-
低酸素応答における細胞内酸素センサーの同定と解析
Grant number：19890060 2007 - 2008
日本学術振興会 科学研究費助成事業 若手研究(スタートアップ) 若手研究(スタートアップ)
中山 恒
Grant amount：\3,095,000 （ Direct Cost: \2,690,000 、 Indirect Cost：\405,000 ）
低酸素応答における低酸素コンプレックスの決定
低酸素応答におけるシグナル伝達機構の解析を、プロリン水酸化酵素PHD3が形成する低酸素コンプレックスに着目して進めた。培養細胞にPHD3を外来的に発現させ、免疫沈降法によりPHD3コンプレックスを精製した。精製したコンプレックスを二次元電気泳動で展開し、質量分析法により構成タンパク質の決定を行った。一連の解析11回の試行で108のタンパク質スポットを決定した。これらのスポットの情報をデータベースと照合し、繰り返し得られるもの、異なるアプローチで同様に得られるものを指標として、三つの分子を主たる解析対象として絞り込んだ。これら三分子に関して遺伝子クローニングを行い、その発現とPHD3との結合を培養細胞の系で検証した。本研究で得られた成果の一部は、BMB2007学会(2007年12月 横浜)において発表した。
酸素センシング機構に働くタンパク質
生物の酸素センシング機構にはPHD3低酸素コンプレックスの形成が関与していることを仮説として、ゲル濾過法を用いて、低酸素コンプレックスを分子量ごとに分画した。質量分析により得られた候補タンパク質の発現をゲル濾過分画内で確認し、低酸素コンプレックス形成への関与を示した。 -
低酸素応答のシグナル伝達機構
Grant type：Competitive
Teaching Experience
-
Molecular Pharmacology
2018 - 2020 Institution：Hosei University
-
Pharmacology Practice Courseractice Course
2018 Institution：Tokyo Medical and Dental University
-
Pharmacology
Institution：Asahikawa Medical College
Social Activities
-
ひらめき☆ときめきサイエンス
Role(s)： Organizing member, Demonstrator
旭川医科大学・医学部・薬理学講座 ひらめき☆ときめきサイエンス 中学生向け実験講座 2024.7
-
開学50周年記念 市民公開講座
Role(s)： Lecturer, Informant
旭川医科大学 開学50周年記念 市民公開講座 2023.9
Academic Activities
-
シンポジウム「タンパク質のプロセシング機構の解明からめざす疾患バイオマーカーの創生」のオーガナイズ（第98回日本生化学会大会）
Role(s)： Planning, management, etc.
中山 恒・白壁恭子 2025.11
-
シンポジウム「領域横断的アプローチで解き明かす低酸素応答システム―低酸素創薬への展望―」のオーガナイズ（APPW2025:日本解剖・生理・薬理学会合同年会）
Role(s)： Planning, management, etc.
中山 恒・冨田修平 2025.3