トランスポーターの基質輸送サイクルを決定する分子弁の同定と機能解析

• 研究課題/領域番号: 26460044
• 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, 先端生命科学研究院, 講師 (20281842)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2015年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: トランスポーター / 分子弁 / 水素結合ネットワーク / 輸送サイクル / 基質認識機構 / モジュレーター / 起電性輸送担体

研究成果の概要

本研究では、トランスポーターの基質輸送サイクルを決定する分子弁の同定とその輸送分子機構を明らかにすることを目的として、様々な起電性輸送担体をモデル輸送担体として用い、以下に示す研究成果を得た。
(1) ヒトH+/オリゴペプチド共輸送担体 (hPEPT1)の基質輸送の方向性を決定する分子弁の実体を明らかにした。
(2) Na+/モノカルボン酸共輸送担体 (hSMCT1) の方向性を決定する分子弁の存在を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] X-ray crystallographic structure of thermophilic rhodopsin: implications for high thermal stability and optogenetic function (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsukamoto T, Mizutani K, Hasegawa T, Takahashi M, Honda N, Hashimoto N, Shimono K, Yamashita K, Yamamoto M, Miyauchi S, Takagi S, Hayashi S, Murata T, Sudo Y.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: in press 号: 23 ページ: 12223-12232
  • DOI: 10.1074/jbc.m116.719815
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Formation of M-Like Intermediates in Proteorhodopsin in Alkali Solutions (pH less than 8.5) Where the Proton Release Occurs First in Contrast to the Sequence at Lower pH (2016)
  • 著者名/発表者名: Tamogami J, Sato K, Kurokawa S, Yamada T, Nara T, Demura M, Miyauchi S, Kikukawa T, Muneyuki E, Kamo N
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 55 号: 7 ページ: 1036-1048
  • DOI: 10.1021/acs.biochem.5b01196
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structural basis for the slow photocycle and late proton release in Acetabularia rhodopsin I from the marine plant Acetabularia acetabulum (2015)
  • 著者名/発表者名: Furuse M, Tamogami J, Hosaka T, Kikukawa T, Shinya N, Hato M, Ohsawa N, Kim SY, Jung KH, Demura M, Miyauchi S, Kamo N, Shimono K,Kimura-Someya T, Yokoyama S, Shirouzu M
  • 雑誌名: Acta Crystallogr D Biol Crystallogr 巻: 71 号: 11 ページ: 2203-2216
  • DOI: 10.1107/s1399004715015722
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Converting a light-driven proton pump into a light-gated proton channel (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Inoue, T. Tsukamoto, K. Shimono, Y. Suzuki, S. Miyauchi, S. Hayashi, H. Kandori, Y. Sudo*
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 137 号: 9 ページ: 3291-3299
  • DOI: 10.1021/ja511788f
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrophysiological characterization of human Na+/taurocholate cotransporting polypeptide (hNTCP) heterologously expressed in Xenopus laevis oocytes (2014)
  • 著者名/発表者名: Masuda M, Ichikawa Y, Shimono K, Shimizu M, Tanaka Y, Nara T, Miyauchi S
  • 雑誌名: Arch Biochem Biophys 巻: 562 ページ: 115-121
  • DOI: 10.1016/j.abb.2014.08.010
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Effect of albumin on the hepatic uptake/pharmacokinetics of highly bound drug (2017)
  • 著者名/発表者名: Seiji Miyauchi
  • 学会等名: THE 9th SUGIYAMA LABORATORY (RIKEN) OPEN SYMPOSIUM
  • 発表場所: RIKEN Yokohama Main Building Hall (Yokohama, Kanagawa)
  • 年月日: 2017-02-24
  • 招待講演
• [学会発表] 熱力学的測定によるオリゴペプチド輸送担体（YdgR）の基質認識 における多選択機構の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 下野和実、大森明子、宮内正二
  • 学会等名: 第３8回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋市立大学大学院薬学研究科・図書館棟（愛知県、名古屋市）
  • 年月日: 2016-11-17
• [学会発表] Na+-coupled monocarboxylate transporter SMCT1 (SLC5A8) has versatile ability to transport cyclic amino acid derivates in the form of zwitterions (2016)
  • 著者名/発表者名: Seiji Miyauchi, Kazuaki Sugio, Masayuki Masuda, Kazumi Shimono, Vadivel Ganapathy
  • 学会等名: 2016 American Association of Pharmaceutical Scientists Annual Meeting and Exposition
  • 発表場所: Colorado Convention Center (Denver, CO (USA))
  • 年月日: 2016-11-15
  • 国際学会
• [学会発表] 多剤輸送担体EmrEの基質結合エントロピー利得に対する水分子の寄与 (2016)
  • 著者名/発表者名: 下野 和実、松田 佳祐、鈴木 翔子、矢嶋 香歩、山本 祥世、染谷 友美、白水 美香子、横山 茂之、宮内 正二
  • 学会等名: 第54回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県、つくば市）
  • 年月日: 2016-09-27
• [学会発表] サーモフィリックロドプシンの耐熱性・高光遺伝学活性の構造基盤 (2016)
  • 著者名/発表者名: 塚本 卓、水谷 健二、長谷川 太祐、高橋 めぐみ、本田 尚也、橋本 直記、下野 和実、宮内 正二、高木 新、林 重彦、村田 武士、須藤 雄気
  • 学会等名: 第54回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県、つくば市）
  • 年月日: 2016-09-26
• [学会発表] アセタブラリアロドプシンIIのプロトン移動におけるD92およびC218残基間の相互作用の役割 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田母神 淳、菊川 峰志、 大川 啓介、大沢 登、伊達 公平、奈良 敏文、出村 誠、染谷 友美、白水 美香子、横山 茂之、宮内 正二、下野 和実、加茂 直樹
  • 学会等名: 第54回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県、つくば市）
  • 年月日: 2016-09-25
• [学会発表] 大腸菌 H + /オリゴペプチド共輸送担体（YdgR）における多選択的基質認識機構の熱力学的解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大森明子、下野和実、宮内正二
  • 学会等名: 第11回トランスポーター研究会年会
  • 発表場所: 京都大学・宇治キャンパスきはだホール（京都府、宇治市）
  • 年月日: 2016-07-02
• [学会発表] ヒト Na+ /モノカルボン酸共輸送担体(SMCT1)の多彩な基質輸送能力 (2016)
  • 著者名/発表者名: 杉尾和昭、猪田大誠、鴇田翔平、増田雅行、下野和実、宮内正二
  • 学会等名: 第11回トランスポーター研究会年会
  • 発表場所: 京都大学・宇治キャンパスきはだホール（京都府、宇治市）
  • 年月日: 2016-07-02
• [学会発表] 血清アルブミン肝取り込み促進機構モデルの構築 (2016)
  • 著者名/発表者名: 花島絵里加、増田雅行、下野和実、杉山雄一、宮内正二
  • 学会等名: 日本薬剤学会第31年会
  • 発表場所: 長良川国際会議場(岐阜県、岐阜市）
  • 年月日: 2016-05-19
• [学会発表] ヒト肝癌由来HepG2細胞におけるNa+/オリゴペプチド共輸送担体の機能解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小林朱音、國貞直人、下野和実、宮内正二
  • 学会等名: 日本薬剤学会第31年会
  • 発表場所: 長良川国際会議場(岐阜県、岐阜市）
  • 年月日: 2016-05-19
• [学会発表] Na+/モノカルボン酸共輸送担体（SMCT1）の多彩な基質輸送能力 (2016)
  • 著者名/発表者名: 杉尾和昭、猪田大誠、増田雅行、下野和実、真坂亙、宮内正二
  • 学会等名: 日本薬剤学会第31年会
  • 発表場所: 長良川国際会議場(岐阜県、岐阜市）
  • 年月日: 2016-05-19
• [学会発表] Can "free drug theory" feasibly evaluate the hepatic uptake clearance of a drug with highly protein binding? (2016)
  • 著者名/発表者名: Seiji Miyauchi
  • 学会等名: THE 7th SUGIYAMA LABORATORY (RIKEN) OPEN SYMPOSIUM
  • 発表場所: RIKEN Yokohama Main Building Hall (Yokohama, Kanagawa)
  • 年月日: 2016-02-16
  • 招待講演
• [学会発表] Na+モノカルボン酸輸送担体(SMCT)の有する多様な基質認識能力 (2015)
  • 著者名/発表者名: 杉尾和昭、猪田大誠、鴇田翔平、増田雅行、下野和実、宮内正二
  • 学会等名: 第３7回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
  • 発表場所: 熊本大学薬学部・研究総合棟（熊本県、熊本市）
  • 年月日: 2015-11-20
• [学会発表] A novel hepatic transport model considering a significant ligand-transporter binding leading to a change in unbound fraction in the medium, which can feasibly explain the “albumin-mediated hepatic uptake” phonomenon (2015)
  • 著者名/発表者名: Seiji Miyauchi, Masayuki Masuda, Yuudai Tanaka, Shouko Iwakado, Kazumi Shimono, SooJin Kim, Yuichi Sugiyama
  • 学会等名: 30th Japanese Society for the Study of Xenobiotics Annual Meeting
  • 発表場所: Tower Hall Funabori (Edogawa, Tokyo)
  • 年月日: 2015-11-14
• [学会発表] Involvement of human Na+/taurocholate (TCA) cotransporting polypeptide (hNTCP) in the hepatic uptake of various statins (2015)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Masuda, Kazuaki Sugio, Kazumi Shimono, Seiji Miyauchi
  • 学会等名: 2015 American Association of Pharmaceutical Scientists Annual Meeting and Exposition
  • 発表場所: Orange County Convention Center (Orlando, FLA, USA)
  • 年月日: 2015-10-28
  • 国際学会
• [学会発表] 血清アルブミンの有機アニオンの肝取り込みに及ぼす影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 増田雅行、田中裕大、岩角祥子、下野和実、真坂亙、宮内正二
  • 学会等名: 日本薬剤学会第30年会
  • 発表場所: 長崎ブリックホール（長崎県、長崎市）
  • 年月日: 2015-05-21
• [学会発表] Na+/モノカルボン酸輸送担体におけるブロードな基質認識機構の解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 杉尾和昭、猪田大誠、増田雅行、下野和実、真坂 亙、宮内正二
  • 学会等名: 日本薬剤学会第30年会
  • 発表場所: 長崎ブリックホール（長崎県、長崎市）
  • 年月日: 2015-05-21
• [学会発表] Na+/モノカルボン酸共輸送担体(SMCT)におけるブロードな基質認識機構の解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 猪田大誠、鴇田翔平、増田雅行、杉尾和昭、清水真紀、奈良敏文、下野和実、宮内正二
  • 学会等名: 日本薬学会第135回年会
  • 発表場所: 神戸サンボーホール (兵庫県、神戸市）
  • 年月日: 2015-03-26
• [学会発表] 電気生理学的手法を用いた起電性薬物輸送担体の基質認識機構の解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮内正二
  • 学会等名: 第5回杉山特別研究室（理研）公開シンポジウム
  • 発表場所: 理化学研究所横浜事業交流棟ホール (神奈川県、横浜市）
  • 年月日: 2015-02-10
  • 招待講演
• [学会発表] 血清アルブミンによる蛍光試薬ANS肝取り込み促進機構の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中裕大、増田雅行、岩角祥子、下野和実、奈良敏文、宮内正二
  • 学会等名: 第３６回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
  • 発表場所: 徳島大学藤井節郎記念ホール・大塚講堂 (徳島県、徳島市）
  • 年月日: 2014-11-20
• [学会発表] Involvement of a new pH-dependent transporter in the uptake of 2, 4-dichloro phenoxyacetate (2,4-D) by primary cultured rat hepatocytes (2014)
  • 著者名/発表者名: Seiji Miyauchi, Hiroki Ohno, Masayuki Masuda, Toshifumi Nara, Kazumi Shimono
  • 学会等名: 2014 American Association of Pharmaceutical Scientists Annual Meeting and Exposition
  • 発表場所: San Diego Convention Center (San Diego, CA, USA)
  • 年月日: 2014-11-06
• [学会発表] Albumin mediated uptake of 1-anilino 8-naphthalene sulfonate (ANS) by primary cultured rat hepatocytes (2014)
  • 著者名/発表者名: Seiji Miyauchi, Yuudai Tanaka, Masayuki Masuda, Toshifumi Nara, Kazumi Shimono
  • 学会等名: 29th Japanese/19th International Society for the Study of Xenobiotics Joint Meeting
  • 発表場所: San Francisco Union Square Hilton (San Francisco, CA, USA)
  • 年月日: 2014-10-22
• [学会発表] 血清アルブミンの蛍光試薬ANSの肝取り込み及ぼす影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中裕大、下野和実、宮内正二
  • 学会等名: 第29回日本薬剤学会年会
  • 発表場所: 大宮ソニックシティビル（埼玉県、さいたま市）
  • 年月日: 2014-05-22
• [学会発表] 2,4-dichloro phenoxyacetate (2,4-D) の肝取り込み機構の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 宮内正二、大野裕樹、下野和実
  • 学会等名: 第29回日本薬剤学会年会
  • 発表場所: 大宮ソニックシティビル（埼玉県、さいたま市）
  • 年月日: 2014-05-22