イオン輸送を伴うトランスポーターの輸送分子機構の解明

• 研究課題/領域番号: 23590062
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物理系薬学
• 研究機関: 東邦大学
• 研究代表者: 宮内 正二 東邦大学, 薬学部, 教授 (30202352)
• 研究分担者: 菊川 峰志 北海道大学, 生端生命科学研究科(研究院), 講師 (20281842)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2012年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2011年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: トランスポーター / 分子弁 / オリゴペプチドトランスポーター / 光駆動性イオンポンプ / 水素結合ネットワーク / pKaシフト / 輸送サイクル

研究概要

本研究では、イオン輸送を伴う起電性輸送担体の分子機構の解明を目的として研究を行い、以下の結果を得た。
（１）光駆動性クロライドポンプにおけるCl- の細胞外から細胞内へのタンパク内移動には、Ser130とレチナールシッフ塩基に形成される水素結合が 分子弁の役割を果たし、細胞質側から細胞外側に逆流が起こらないよう機能していた。
（２）H+/オリゴペプチド共輸送担体における，第二膜貫通領域に存在する輸送活性中心His57と水素結合ネットワークを介して相互作用し、輸送活性調節に関与するアミノ酸残基Ser302を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Thermodynamic parameters of anion binding to halorhodopsin from Natronomonas pharaonis by isothermal titration calorimetry (2013)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, S., Tamogami, J., Kikukawa, T., Okamoto, H., Shimono, K., Miyauchi, S., Demura, M., Nara, T., and Kamo, N.
  • 雑誌名: Biophys Chem 巻: 172 ページ: 61-67
  • 査読あり
• [雑誌論文] A study of the interaction of drugs with liposomes with isothermal titration calorimetry (2013)
  • 著者名/発表者名: Osanai H., Ikehara T., Miyauchi S., Shimono K., Tamogami J., Nara T., Kamo N.
  • 雑誌名: J Biophys Chem 巻: 4 ページ: 11-21
  • 査読あり
• [雑誌論文] Salt bridge in the conserved His-Asp cluster in Gloeobacter rhodopsin contributes to trimer formation (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsukamoto, T., Kikukawa, T., Kurata, T., Jung, K. H., Kamo, N., and Demura, M.
  • 雑誌名: F EBS Lett 巻: 587 ページ: 322-327
  • NAID: 120005228320
  • 査読あり
• [雑誌論文] A study of the interaction of drugs with liposomes with isothermal titration calorimetry (2013)
  • 著者名/発表者名: Osanai H, Ikehara T, Miyauchi S1, Shimono K, Tamogami J, Nara T, Kamo N
  • 雑誌名: Journal of Biophysical Chemistry 巻: 4 号: 01 ページ: 11-21
  • DOI: 10.4236/jbpc.2013.41002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermodynamic parameters of anion binding to halorhodopsin from Natronomonas pharaonis by isothermal titration calorimetry (2013)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, Saori
  • 雑誌名: Biophysical Chemistry 巻: 172 ページ: 61-67
  • DOI: 10.1016/j.bpc.2013.01.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoinduced proton release in proteorhodopsin at low pH : the possibility of a decrease in the pK(a) of Asp227 (2012)
  • 著者名/発表者名: Tamogami, J., Kikukawa, T., Nara, T., Shimono, K., Demura, M., and Kamo, N.
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 51 ページ: 9290-9301
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of halide binding on the hydrogen bonding network in the active site of Salinibacter sensory rhodopsin I (2012)
  • 著者名/発表者名: Reissig, L., Iwata, T., Kikukawa, T., Demura, M., Kamo, N., Kandori, H., and Sudo, Y.
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 51 ページ: 8802-8813
  • 査読あり
• [雑誌論文] Homotrimer formation and dissociation of pharaonis halorhodopsin in detergent system (2012)
  • 著者名/発表者名: Tsukamoto, T., Sasaki, T., Fujimoto, K. J., Kikukawa, T., Kamiya, M., Aizawa, T., Kawano, K., Kamo, N., and Demura, M.
  • 雑誌名: Biophys J 巻: 102 ページ: 2906-2915
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expression of salinarum halorhodopsin in Escherichia coli cells : solubilization in the presence of retinal yields the natural state (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, Y., Kikukawa, T., Tsukamoto, T., Kamiya, M., Aizawa, T., Kawano, K., Miyauchi, S., Kamo, N., and Demura, M.
  • 雑誌名: Biochim Biophys Acta 巻: 1808 ページ: 2905-2912
  • NAID: 120003762628
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structure of the eukaryotic light-driven proton-pumping rhodopsin, Acetabularia rhodopsin II, from marine alga (2011)
  • 著者名/発表者名: Wada, T., Shimono, K., Kikukawa, T., Hato, M., Shinya, N., Kim, S. Y., Kimura-Someya, T., Shirouzu, M., Tamogami, J., Miyauchi, S., Jung, K. H., Kamo, N., and Yokoyama, S.
  • 雑誌名: J Mol Biol 巻: 411 ページ: 986-998
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photochemistry of Acetabularia rhodopsin II from a marine plant, Acetabularia acetabulum (2011)
  • 著者名/発表者名: Kikukawa, T., Shimono, K., Tamogami, J., Miyauchi, S., Kim, S. Y., Kimura- Someya, T., Shirouzu, M., Jung, K. H., Yokoyama, S., and Kamo, N.
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 50 ページ: 8888-8898
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spectroscopic evidence for the formation of an N intermediate during the photocycle of sensory rhodopsin II (phoborhodopsin) from Natronobacterium pharaonis (2011)
  • 著者名/発表者名: Tateishi, Y., Abe, T., Tamogami, J., Nakao, Y., Kikukawa, T., Kamo, N., and Unno, M.
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 50 ページ: 2135-2143
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photochemistry of acetabularia rhodopsin II from a marine plant, Aceta bularia acetabulum (2011)
  • 著者名/発表者名: Kikukawa Takashi
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 50 号: 41 ページ: 8888-8898
  • DOI: 10.1021/bi2009932
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expression of salinarum halorhodopsin in Escherichia coli cells : Solubilization in the presence of retinal yields the natural state (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamashita Yasutaka
  • 雑誌名: Biochimica et Biophysica Acta-Biomembranes 巻: 1808 号: 12 ページ: 2905-2912
  • DOI: 10.1016/j.bbamem.2011.08.035
  • 査読あり
• [学会発表] アフリカツメガエル卵母細胞発現系を用いたヒト・ナトリウム依存性胆汁酸輸送担体(hNTCP)の機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 増田雅行,下野和実,真坂亙,宮内正二
  • 学会等名: 第134年会日本薬学会
  • 発表場所: 日熊本市総合体育館,熊本
  • 年月日: 2014-03-30
• [学会発表] The protonation state of a crucial residue, His57 in human oligopeptide transporter (hPEPT1) regulates the transport activity? (2013)
  • 著者名/発表者名: Miyauchi Seiji
  • 学会等名: The Asian Federation for Pharmaceutical Sciences (AFPS) 2013
  • 発表場所: Ramada Plaza, Jeju, South Korea
  • 年月日: 2013-11-22
  • 招待講演
• [学会発表] Ser302 in Human Oligopeptide Transporter (hPEPT1) Regulates the Uptake Activity through a Hydrogen-bonding Interaction with the Crucial Residue, His57 (2013)
  • 著者名/発表者名: Miyauchi Seiji, Shimono Kazumi, Nara Toshifumi
  • 学会等名: 2013 American Association of Pharmaceutical Scientists Annual Meeting and Exposition
  • 発表場所: Gonzalez Convention Center, San Antonio, USA
  • 年月日: 2013-11-13
• [学会発表] Na^+ dependent opioid peptide transporter as a molecular target for drug development (2013)
  • 著者名/発表者名: Miyauchi Seiji
  • 学会等名: The First International Conference of Sugiyama Laboratory : Drug Discovery, Development and Optimization of ADME Properties
  • 発表場所: Hibiya Convention Hall, Tokyo, Japan
  • 年月日: 2013-09-26
  • 招待講演
• [学会発表] 無細胞タンパク質合成系を利用したヒト銅トランスポーター(hCtr1)の大量合成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 下野和実,水谷賢人,横山茂之,宮内正二
  • 学会等名: 第7回トランスポーター研究会
  • 発表場所: 日京都大学農学部(京都府)
  • 年月日: 2012-06-09
• [学会発表] ヒトオリゴペプチド輸送担体(hPEPT1)の活性中心であるHis57とSer302の相互作用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 米田真一郎,宮内正二,佐々木将太朗,加茂直樹,下野和実
  • 学会等名: 日本薬剤学会,第27年会
  • 発表場所: 神戸国際会議場(兵庫県)
  • 年月日: 2012-05-24
• [学会発表] Human sodium-coupled monocarboxylate transporter (SMCT): Its physiological functions (2012)
  • 著者名/発表者名: Miyauchi, Seiji
  • 学会等名: 28^hAnnual Research Conference in Pharmaceutical Sciences
  • 発表場所: Chulalongkorn University, Bangkok, Thailand
  • 年月日: 2012-01-20
  • 招待講演
• [学会発表] Sodium-dependent monocarboxylate transporter (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Miyauchi
  • 学会等名: 28thAnnual Research Conference in Pharmaceutical Sciences(招待講演)
  • 発表場所: Chulalongkorn University, Bangkok
• [学会発表] H^+/オリゴペプチド共輸送担体(hPEPT1)の活性中心His57近傍における水素結合とその役割 (2011)
  • 著者名/発表者名: 宮内正二,米田真一郎,佐々木将太郎,下野和実
  • 学会等名: 第33回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
  • 発表場所: 岡山大学創立五十周年記念館(岡山大学津島キャンパス,岡山市)
  • 年月日: 2011-11-25
• [学会発表] Characterization of human Na^+/taurocholate (TCA) cotransporting polypeptide (hNTCP) with an electrophysiological technique (2011)
  • 著者名/発表者名: Miyauchi Seiji, Shimono Kazumi, Nara Toshifumi, Kamo Naoki
  • 学会等名: American Association of Pharmaceutical Scientists (AAPS) Annual Meeting
  • 発表場所: Walter E. Washington Convention Center (Washington DC)
  • 年月日: 2011-10-25
• [学会発表] H^+/オリゴペプチド共輸送担体(hPEPT1)におけるHis57-Ser302水素結合による活性調節 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐々木将太郎,下野和実,藤澤祐紀,奈良敏文,加茂直樹,宮内正二
  • 学会等名: 第6回トランスポーター研究会年会
  • 発表場所: 東北大学片平さくらホール(仙台)
  • 年月日: 2011-06-11
• [学会発表] H+/オリゴペプチド共輸送担体(hPEPT1)におけるHis57-Ser302水素結合による活性調節 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐々木将太郎，下野和実，藤澤祐紀，奈良敏文，加茂直樹，宮内正二
  • 学会等名: 第6回トランスポーター研究会年会
  • 発表場所: 東北大学 片平さくらホール（仙台）
• [学会発表] 等温滴定型熱量計を用いた大腸菌由来 H+/オリゴペプチド共輸送担体（YdgR）の基質結合の熱力学的解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 下野和実，浅倉祐未，宮内正二
  • 学会等名: 第6回トランスポーター研究会年会
  • 発表場所: 東北大学 片平さくらホール（仙台）
• [学会発表] Characterization of human Na+/taurocholate (TCA) cotransporting polypeptide (hNTCP) with an (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Miyauchi, K. Shimono, T. Nara, N. Kamo
  • 学会等名: American Association of Pharmaceutical Scientists (AAPS) Annual Meeting
  • 発表場所: Walter E. Washington Convention Center (Washington DC)
• [学会発表] H+/オリゴペプチド共輸送担体(hPEPT1)の活性中心His57近傍における水素結合とその役割 (2011)
  • 著者名/発表者名: 宮内正二，米田真一郎，佐々木将太郎，下野和実
  • 学会等名: 第３３回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
  • 発表場所: 岡山大学創立五十周年記念館（岡山大学津島キャンパス，岡山市）
• [学会発表] Na+ dependent opioid peptide transporter as a molecular target for drug development
  • 著者名/発表者名: Miyauchi Seiji
  • 学会等名: The First International Conference of Sugiyama Laboratory: Drug Discovery, Development and Optimization of ADME Properties
  • 発表場所: Hibiya Convention Hall, Tokyo, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] Ser302 in Human Oligopeptide Transporter (hPEPT1) Regulates the Uptake Activity through a Hydrogen-bonding Interaction with the Crucial Residue, His57
  • 著者名/発表者名: Miyauchi Seiji, Shimono Kazumi, Nara Toshifumi
  • 学会等名: 2013 American Association of Pharmaceutical Scientists Annual Meeting and Exposition
  • 発表場所: Gonzalez Convention Center, San Antonio, USA
• [学会発表] アフリカツメガエル卵母細胞発現系を用いたヒト・ナトリウム依存性胆汁酸輸送担体(hNTCP)の機能解析
  • 著者名/発表者名: 増田雅行，下野和実，真坂 亙，宮内正二
  • 学会等名: 第１３４年会日本薬学会
  • 発表場所: 熊本市総合体育館，熊本
• [学会発表] ヒトオリゴペプチド輸送担体(hPEPT1)の活性中心であるHis57 とSer302 の相互作用
  • 著者名/発表者名: 米田真一郎，宮内正二，佐々木将太朗，加茂直樹，下野和実
  • 学会等名: 日本薬剤学会，第27年会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県）
• [学会発表] 無細胞タンパク質合成系を利用したヒト銅トランスポーター（hCtr1）の大量合成
  • 著者名/発表者名: 下野和実，水谷賢人，横山茂之，宮内正二
  • 学会等名: 第7回トランスポーター研究会
  • 発表場所: 京都大学農学部（京都府）
• [図書] 「薬剤学実験法マニュアルII」日本薬剤学会出版委員会編,第3章(薬物吸収)1節(経口投与)3項「In vivo実験」 (2014)
  • 著者名/発表者名: 宮内正二
  • 出版者: 南江堂
• [図書] 薬剤学実験法マニュアルII (2014)
  • 著者名/発表者名: 宮内正二
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: 南江堂
• [図書] 「パートナー薬剤学」寺田勝英,伊藤智夫編,第4章5節「薬物の排泄」 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮内正二
  • 出版者: 南江堂