小胞型グルタミン酸トランスポーターのシナプス小胞へのターゲッティング機構

• Project/Area Number: 16044232
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 森山 芳則 岡山大学, 大学院医歯薬学総合研究科, 教授 (10150658)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大塚 正人 岡山大学, 自然生命科学研究支援センター, 助手 (30243489)
• Project Period (FY): 2004 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥6,200,000 (Direct Cost: ¥6,200,000); Fiscal Year 2005: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2004: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000)
• Keywords: glutamate / VGLUT / シグナル伝達 / トランスポーター / 神経科学 / トポロジー / 共役イオン

Research Abstract

小胞型グルタミン酸トランスポーター(vesicular glutamate transporter, VGLUT)はグルタミン酸による化学伝達の必須因子である。グルタミン酸作動性神経のシナプス小胞に局在しており、グルタミン酸の小胞内濃縮を司っている。神経がグルタミン酸を分泌するためには、VGLUTがシナプス小胞に特異的に組み込まれることが必要である。しかしながら、その機構は全くわかっていない。本研究により、VGLUTのシナプス小胞へのターゲッティングを分子レベルで解明することに成功した。
(1)VGLUT2のトポロジーを解明した。Cytoplasm側ならびにLumen側に対する特異抗体を用いる方法で行った。関連論文はBiol Pharm Bullに発表した。
(2)精製VGLUTをリポソームに組み込みグルタミン酸輸送活性を再現できた。すなわち、in vitroのVGLUT機能測定系を構築した。この実験系を用いて、様々な変異VGLUTの機能を測定した。これらの変異がターゲッティングに及ぼす影響を現在調べた。輸送機能は維持しているがターゲッティングに変化がある変異体を複数同定した(Juge et al.,投稿中)。さらにVGLUT2のカルボキシル末端近傍(少なくとも20アミノ酸残基)はターゲッティングに関係ないことがわかった。
(3)骨におけるグルタミン酸シグナリングを解析した。その結果、VGLUT1がosteoclastのtranscytotic vesicleに局在することを発見した。このため、osteoclastsは骨消化の際、骨消化物質とともにグルタミン酸を分泌する。グルタミン酸シグナリングは骨組織の恒常性を支える新しい制御系であると考えられる(Morimoto et al.,EMBO J改訂中)。
(4)小腸のL細胞におけるグルタミン酸シグナル伝達系を解析した。L細胞のGLP-1含有分泌顆粒にVGLUT2が発現している。L細胞は高グルコース刺激によりグルタミン酸とGLP-1を共分泌する。グルタミン酸シグナリングはgastropancreointestinal tractに共通するホルモン制御系である。J.Neurocnmに発表した。

Research Products

• [Journal Article] Vesicular storage and secretion of L-glutamate from glucagon-like peptide 1-secreting clonal intestinal L cells. (2006)
  • Author(s): Uehara, S., Jung, S.K., Morimoto, R., Arioka, S., Miyaji, T., Juge, N., Hiasa, M., Shimizu, K., Ishimura, A., Otsuka, M., Yamamoto, A., Maechler, P., Moriyama, Y.
  • Journal Title: J.Neurochem. 96 Pages: 550-560
• [Journal Article] Identification of essential amino acid residues of the NorMNa^+/multidrug antiporter in Vibrio parahaemolyticus. (2005)
  • Author(s): Otsuka, M., Yasuda, M., Morita, Y., Otsuka, C., Tsuchiya, T., Omote, H., Moriyama, Y.
  • Journal Title: J.Bacteriol. 187 Pages: 1552-1558
• [Journal Article] A human transpoter protein that mediates the final excretion step for toxic organic cations. (2005)
  • Author(s): Otsuka, M., Matsumoto, T., Morimoto, R., Arioka, S., Omote, H., Moriyama, Y.
  • Journal Title: Proc.Natl.Acad.Sci.USA 102 Pages: 17923-17928
• [Journal Article] Proteolipid of vacuolar H^+-ATPase of Plasmodium falciparum : cDNA cloning, gene organization and complementation of a yeast null mutant. (2005)
  • Author(s): Yatsushiro, S., Taniguchi, S., Mitamura, T., Omote, H., Moriyama, Y.
  • Journal Title: Biochim.Biophy.Acta 1717 Pages: 89-96
• [Journal Article] Overexpression of constitutively activated glutamate dehydrogenase induces insulin secretion through enhanced glutamate oxidation. (2004)
  • Author(s): Anno, T., Uehara, S., Katagiri, H., Ohta, Y., Ueda, K., Mizuguchi, H., Moriyama, Y., Oka, Y., Tanizawa, Y.
  • Journal Title: Am.J.Physiol 286
• [Journal Article] Metabotropic glutamate receptor type 4 is involved in auto-inhibitory cascade for glucagon secretion by α cells of islet of Langerhans. (2004)
  • Author(s): Uehara, S., Muroyama, A., Echigo, N., Morimoto, R., Otsuka, M., Yatsushiro, S., Moriyama, Y.
  • Journal Title: Diabetes 53 Pages: 998-1006
• [Journal Article] A novel variant of ionotropic glutamate receptor regulates somatostatin secretion from δ-cells of islets of Langerhans. (2004)
  • Author(s): Muroyama, A., Uehara, S., Yatsushiro, S., Echigo, N., Morimoto, R, Morita, M., Hayashi M., Yamamoto, A., Koh, D.S., Moriyama, Y.
  • Journal Title: Diabetes 53 Pages: 1743-1753
• [Journal Article] Vesicular inhibitory amino acid transporter is expressed in GABA-containing astrocytes in rat pineal glands. (2004)
  • Author(s): Echigo, N., Moriyama, Y.
  • Journal Title: Neurosc.Lett. 367 Pages: 79-84
• [Journal Article] The stimulatory action of amphiphysin on dynamin function is dependent on lipid bilayer curvature. (2004)
  • Author(s): Yoshida, Y., Kinuta, M., Abe, T., Liang, S., Araki, K., Cremona, O., Paolo, G.D., Moriyama, Y., Yasuda, T., Camilli, P.D., Takei, K.
  • Journal Title: EMBO.J. 23 Pages: 3483-3491
• [Journal Article] Glutamatergic chemical transmission : Look! Here, there, and anywhere. (review) (2004)
  • Author(s): Moriyama, Y., Yamamoto, A.
  • Journal Title: J.Biochem. 135(2) Pages: 155-163
• [Journal Article] 神経と内分泌細胞におけるD-アスパラギン酸の作動機構(総説) (2004)
  • Author(s): 上原俊介, 森山芳則
  • Journal Title: 化学と教育(日本化学会誌) 52(1) Pages: 14-17
• [Journal Article] マラリア原虫の寄生維持のメカニズム:小胞輸送の関与(総説) (2004)
  • Author(s): 八代聖基, 林美都子, 森山芳則
  • Journal Title: 日本医事新報 No.4185 Pages: 28-32
• [Journal Article] 生命科学のNew Key Word:小胞型グルタミン酸トランスポーター(総説) (2004)
  • Author(s): 森山芳則
  • Journal Title: 生体の科学 55 Pages: 412-413
• [Journal Article] メラトニン合成酵素の構造生物学と概日リズム制御(総説) (2004)
  • Author(s): 坪井誠二, 森山芳則
  • Journal Title: 化学と生物 (印刷中)
• [Book] 「分子糖尿病学の進歩-基礎から臨床まで-2004」第I章:インスリン分泌の分子機構,グルタミン酸によるα細胞とβ細胞の分泌機能制御 (2004)
  • Author(s): 森山芳則
  • Publisher: 金原出版
• [Book] 糖尿病学2004,血糖制御の新しい視点:ランゲルハンス氏島におけるグルタミン酸シグナリング (2004)
  • Author(s): 森山芳則
  • Publisher: 診断と治療社