人工シナプス小胞の開発

• Project/Area Number: 20034037
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 森山 芳則 Okayama University, 大学院・医歯薬学総合研究科, 教授 (10150658)
• Project Period (FY): 2008 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2009: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000); Fiscal Year 2008: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
• Keywords: シナプス小胞 / 再構成 / 小胞型神経伝達物質トランスポーター / VNUT / VEAT / VGAT / VGLUT / VMAT / 人工オルガネラ / SNARE complex / トランスポーター / 神経科学 / PS-ATPase / フリッパーゼ

Research Abstract

神経伝達物質はシナプス小胞内に濃縮・蓄積された後、開口放出によって細胞外へ放出される。その後ターゲットとなる細胞の受容体に結合する事でシグナルを伝達している。シナプス小胞には様々なタンパク質が存在し、神経伝達物質の蓄積や開口放出に関わっている。V-ATPase(H+ポンプ)はATP加水分解のエネルギーを利用して、H+を小胞内に輸送する。これによって形成された小胞内外のH+の電気化学的勾配を利用して、小胞型神経伝達物質トランスポーターが伝達物質を小胞内に輸送している。これまでの単離シナプス小胞を用いた解析により、シナプス小胞に存在するタンパク質の概要が明らかになってきた。しかし、シナプス小胞の機能には未だ不明な点が多い。本研究では化学伝達機構解析の基盤とするために、精製タンパク質を用いた人工的なシナプス小胞を開発した。
神経伝達物質トランスポーターとして、小胞型グルタミン酸トランスポーター(VGLUT)、小胞型ヌクレオチドトランスポーター(VNUT)、小胞型興奮性アミノ酸トランスポーター(VEAT)、小胞型モノアミントランスポーター(VMAT)および小胞型GABAトランスポーター(VGAT)の大量発現・精製系を構築した。さらに、開口放出に必要な因子である、PSフリッパーゼ(ATPaseII)、シナプス小胞タンパク質(SV2)も同様に精製した。V-ATPaseの代わりにバクテリア由来のF-ATPaseを精製しH+ポンプとして用いた。これらのタンパク質をともにリポソーム中に再構成したところ、再構成膜小胞はATPを添加する事で神経伝達物質を輸送した。この輸送の生化学的特徴は単離シナプス小胞と同模であった。
本研究により開発した人工シナプス小胞は神軽化学伝達の分子機構を理解する上で、必須なツールとなるものと期待している。

Research Products

• [Journal Article] プリン作動性化学伝達のミッシングリンク:小胞型ヌクレオチドトランスポーター (2010)
  • Author(s): 森山芳則
  • Journal Title: 日薬理誌 135 Pages: 1414-1414
  • NAID: 10026543969
• [Journal Article] Vacuolar transport of nicotine is mediated by a multidrug and toxic compound extrusion (MATE) transporter in Nicotiana tabacum. (2009)
  • Author(s): Morita, M., Shitan, N., Sawada, K., Montagu, Y.M., Inze, D., Rischer, H., Coossens, A., Oksman-Caldentey, K.M., Moriyama, Y., Yazaki, K.
  • Journal Title: Proc.Natl.Acad.Sci.USA 106(7) Pages: 24472452-24472452
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification of the vesicular nucleotide transporter (VNUT) in taste cells. (2009)
  • Author(s): Iwatsuki, K., Ichikawa, R., Hiasa, M., Moriyama, Y., Torii, K., Uneyama, H.
  • Journal Title: Biochem.Biophys.Res.Commun. 388 Pages: 15-15
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Vesicular inhibitory amino acid transporter is a Cl^-/γ-Aminobutixate co-transporter. (2009)
  • Author(s): Jugs, N., Muroyama, A., Hiasa, M., Omote, H., Moriyama, Y.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. 284(50) Pages: 3507335078-3507335078
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] SLCO4C1 transporter eliminates uremic toxins and attenuates hypertension and renal inflammation. (2009)
  • Author(s): Toyohara, T., et al (total 32 authors, 30th author Moriyama, Y.)
  • Journal Title: J.Am.Soc.Nephrol. 20(12) Pages: 25462555-25462555
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ATPとアスパラギン酸の化学伝達を司る小胞型トランスポーターの発見 (2009)
  • Author(s): 森山芳則
  • Journal Title: 蛋白質・核酸・酵素 54(2) Pages: 148155-148155
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 私のパラ神経研究 その1 神経とパラ神経の狭間で (2009)
  • Author(s): 森山芳則
  • Journal Title: ミクロスコビア 26(2) Pages: 9297-9297
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 私のパラ神経研究 その2 ATPトランスポーターの発見 (2009)
  • Author(s): 森山芳則
  • Journal Title: ミクロスコビア 26(3) Pages: 187191-187191
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 構成的生化学による小胞型神経伝達物質トランスポーター研究の新展開 (2009)
  • Author(s): 森山芳則
  • Journal Title: 医学のあゆみ 230(13) Pages: 11671168-11671168
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Vacuolar transport of nicotine is mediated by a novel multidrug and toxic compound extrusion (MATE) transporter in Nicotiana tabacum (2009)
  • Author(s): Morita, M., Shitan, N., Sawads, Montagu, V. N., K., Inze, D., Rischer, H., Goossens, A., Oksman-Caldentey, K. M., Moriyama, Y., and Yazaki, K.
  • Journal Title: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 106(7) Pages: 2447-2452
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A novel variant of mouse MATE-1 H+/organic cation antiporter with a long hydrophobic tail (2008)
  • Author(s): Kobara, A., Hiasa, N., Matsumoto, T., Otsuka, M., Omote, H., and Moriyama, Y.
  • Journal Title: Arch. Biochem. Biophys. 469 Pages: 195-199
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Role of glutamate residues in substrate recognition by human MATEl polyspecific H+/organic cation exporter (2008)
  • Author(s): Matsumoto, T., Kanamoto, T., Otsuka, M., Omote, H., and Moriyama, Y.
  • Journal Title: Am. J. Physol. Cell Physiol 294
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification of a vesicular nucleotide transporter (2008)
  • Author(s): Sawada, K., Echigo, N., Juge, N., Miyaji, T., Otsuka, M., Omote, H., Yamamoto, A., and Moriyama. Y.
  • Journal Title: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105 Pages: 5683-5686
  • NAID: 120002306983
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Presence of aquaporin and V-ATPase on the contractile vacuole of Amoeba proteus (2008)
  • Author(s): Nishihara, E., Yokota, E., Tazaki, A., Orii, H., Katsuhara, N., Kataoka, K., Igarashi, H., Moriyama, Y., Shimmen, T., and Sonobe, S.
  • Journal Title: Biol. Cell 100 Pages: 179-188
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification of a vesicular aspartate transporter (2008)
  • Author(s): Miyaji, T., Echigo, N., Hiasa, N., Senoh, S., Omote, H., and Noriyama, Y.
  • Journal Title: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105 Pages: 11720-11724
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cycloprodigiosin hydrochloride activates the Ras-PI3 K-Akt pathway and suppresses protein synthesis inhibition-induced apoptosis in PC12 cells (2008)
  • Author(s): Kawauchi, K., Tobiume, K., Iwashita, K., Inagaki, H., Morikawa, T., Shibukawa, Y., Moriyama, Y., Hirat,. H., and Kamata, H.
  • Journal Title: Biosci. Biotechnol. Biochem. 72(6) Pages: 1564-1570
  • NAID: 10027528911
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Expression and function of TETRAN, anew type of membrane transporter (2008)
  • Author(s): Ushijima, N., Hiasa, N., Namba, T., Hwang, HJ., Hoshino, T., Mima, S., Tsuchiya, T., Moriyama, Y., and Mizushima, T.
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Commun. 374 Pages: 325-330
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Glutamate transporter-mediated glutamate secretion in the mammalian pineal gland (2008)
  • Author(s): Kim, MH., Uehara, S., Muroyama, A., Hille, BL., Moriyama, Y., and Koh, D-K.
  • Journal Title: J. Neuroscience 28 Pages: 10852-10863
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Vesicular glutamate transporter acts as a metabolic regulator (2008)
  • Author(s): Moriyama, Y., and Omote, H.
  • Journal Title: Biol. Pharm. Bull 31(10) Pages: 1844-1846
  • NAID: 110006936319
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Physiology and pharmacology of the gut nutrient perception. Foreword (2008)
  • Author(s): Torii, K., and Moriyama, Y.
  • Journal Title: Biol. Pharm. Bull 31(10) Pages: 1826-1826
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] MATE-type proteins as anchor transporters for excretion of metabolic waste products and xenobiotics (2008)
  • Author(s): Moriyama, Y., Hiasa, M., Matsumoto, T., and Omote, H.
  • Journal Title: Xenobiotica 38 Pages: 1107-1118
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Vesicular Neurotransmitter Transporter (2008)
  • Author(s): Omote, H., and Moriyama, Y.
  • Journal Title: Encyclopedic Reference of Neuroscience, online version.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 特集 : メンブレントランフィックの奔流 : 分子から細胞、そして個体へ,3. メンブレントラフィックと神経系, 小胞型神経伝達物質トランスポーターの局在化 (2008)
  • Author(s): 表弘志、森山芳則
  • Journal Title: 蛋白質・核酸・酵素, 12月号増刊 53(16) Pages: 2220-2224
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ATPとアスパラギン酸の化学伝達を司る小胞型トランスポーターの発見 (2008)
  • Author(s): 森山芳則
  • Journal Title: 蛋白質・核酸・酵素 54(2) Pages: 148-155
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 神経伝達物質トランスポーターの構造・機能・制御:化学伝達の人工制御を目指して (2009)
  • Author(s): 森山芳則
  • Organizer: 第二回Bimonthly Symposiumトランスポーターシンポジウム:トランスポーター研究の新たな展開-トランスボーターを標的とした創薬への動向-
  • Place of Presentation: 神戸、神戸臨床研究情報センター(TRI)
  • Year and Date: 2009-06-02
• [Presentation] Vesicular glutamate transporter acts as a metabolic regulator (2009)
  • Author(s): 森山芳則
  • Organizer: the 2009 Annual meeting of Korean Endocrine Society
  • Place of Presentation: 韓国(ソウル)
• [Presentation] Vesicular nucleotide transporter : From molecule to physiology. (2009)
  • Author(s): 森山芳則
  • Organizer: Fukuoka Purine 2009(同大会のランチョンセミナーThe Fifth Vesicular Transporter (VNUT) and The Fifth Taste (umami)にて講演.International Symposium on Purinergog Signalling in New Stzategy of Drug Discoveryのオーガナイザー)
  • Place of Presentation: 福岡、Hotel The LUIGANS
• [Presentation] Roles of vesicular neurotransmitter transporters in the metabolic regulation. (2009)
  • Author(s): 森山芳則
  • Organizer: 第36回国際生理学会世界大会(IUPS)シンポジウムPhysiology of gut nutrient perception
  • Place of Presentation: 京都、国立京都国際会館
• [Presentation] Role of vesicular neurotransmitter transporters in regulation of endocrine function (2009)
  • Author(s): 森山芳則
  • Organizer: 19th International congress of Nutrition (ICN2009) : Amino acid and related metabolites : nutritional and physiological significance normal appetite, digestion and homeostasis for healthier life
  • Place of Presentation: タイ(バンコク)
• [Presentation] ポストゲノム時代に対応したトランスポーターの大量増調製法A large scale purification of fundtional human transporters (2009)
  • Author(s): 森山芳則
  • Organizer: 第82回日本生化学会大会 シンポジウム2S20p「トランスポーター研究のパラダイムシフト:ヒトシステムの理解を目指して」で発表、オーガナイザー
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] Symposium on the MESO CONTROL of the cells, by the cells, for the cells. -featuring transportsomes-Session 7 Membrane transporters : from crystal structure to cellular function (特別講演) (2009)
  • Author(s): 森山芳則
  • Organizer: The third iCeMS international symposium : The MEXT priority area of transportsome open symposium 2009 : The twelfth membrane research forum
  • Place of Presentation: 京都Hotel Fujita Kyoto
• [Presentation] G蛋白質シグナル細胞情報ネットワークを統合するG蛋白質シグナル研究の新展開, 生体膜トランスポートソームの分子構築と生理機能(特別講演) (2009)
  • Author(s): 森山芳則
  • Organizer: G蛋白質特定領域・膜輸送複合体特定領域合同若手ワークショップ
  • Place of Presentation: 神戸セミナーハウス
• [Presentation] Walking and Talking with Transporters (2008)
  • Author(s): 森山芳則
  • Organizer: トランスポーターワークショップin鶴岡(特別講演)
  • Place of Presentation: 鶴岡
  • Year and Date: 2008-11-15
• [Presentation] 小胞型ATPトランスポーターの同定と機能解析 (2008)
  • Author(s): 森山芳則
  • Organizer: 第30回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム, 第21回バイオメディカル分析科学シンポジウム8/8(金)9:00-10:20C会場トランスポーター2の座長
  • Place of Presentation: 札幌
• [Presentation] Vesicular ATP transport : update and perspectives. 生理学研究所研究会「病態と細胞外プリンー治療標的としての可能性を探る」 (2008)
  • Author(s): 森山芳則
  • Organizer: ATPプリン研究会(特別講演)
  • Place of Presentation: 岡崎
• [Presentation] Role of vesicular nucleotide transporter (VNUT) in the purinergic signal transmission (2008)
  • Author(s): 森山芳則
  • Organizer: 第81回日本生化学会大会, 第31回相本分子生物学会年会. BMB2008(12/11シンポジウム発表、オーガナイザー。トランスポーターが拓く新しい生物システム(細胞応答分野))
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
• [Book] トランスポーター科学最前線辻彰想編集10薬物排出のアンカー・トランスポーターMATEの発見とその生理・薬理学的機能 (2008)
  • Author(s): 森山芳則
  • Total Pages: 22
  • Publisher: 廣川書店
• [Remarks]
  • URL: http://www.pharm.okayama-u.ac.jp/lab/seika/