シナプス伝達におけるグルタミン酸充填量制御メカニズムの構造生物学的解明とその応用

• Project/Area Number: 25253008
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Biological pharmacy
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 森山 芳則 岡山大学, 医歯(薬)学総合研究科, 教授 (10150658)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮地 弘幸 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 教授 (20376643) ; 井上 剛 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 准教授 (40370134)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Adopted (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥44,200,000 (Direct Cost: ¥34,000,000、Indirect Cost: ¥10,200,000); Fiscal Year 2015: ¥13,910,000 (Direct Cost: ¥10,700,000、Indirect Cost: ¥3,210,000); Fiscal Year 2014: ¥14,170,000 (Direct Cost: ¥10,900,000、Indirect Cost: ¥3,270,000); Fiscal Year 2013: ¥16,120,000 (Direct Cost: ¥12,400,000、Indirect Cost: ¥3,720,000)
• Keywords: 生化学 / トランスポーター / グルタミン酸 / ATP / シナプス小胞 / 塩素イオン / ケトン体 / 化学伝達

Outline of Annual Research Achievements

"【１】Cl-とケトン体結合部位の同定：VGLUTについて、次の2つを実施した。（１）３D構造上、Arg184の近傍に位置する10箇所のアミノ酸残基のアラニン置換体と、ループ領域内の10箇所のアラニン置換体を調製した。これまでに、グルタミン酸輸送におけるCl-とケトン体・グリオキシル酸による影響を半数のVGLUT変異体で測定した。（２）調製した高純度VGLUT2タンパク質とHPLCならびに質量分析計を用い、Cl-並びにケトン体・グリオキシル酸でブロックされるDIDSの結合部位を化学修飾法により決定することを試みている。本年度は昨年のこっていた残り１０種類の変異体の解析を終了した。さらに高純度VGLUT2を調整し、HPLCと質量分析機を用いてDIDS結合部位を複数決定した。その内の二種類がCl-ならびにアセト酢酸およびグリオキシル酸でブロックされた。
【２】アロステリック効果による構造変化とモノマー／オリゴマー変換の実証N末端領域に蛍光性タンパク質AmCyanあるいはEYFPを融合したβ-EYFP-VGLUT-αまたはβ-AmCyan-VGLUTαを調製し、モノ・オリゴマー変換をFRETにより測定した。ケトン体とCl-によりVGLUT2のテトラマーならびにモノマー変換がおこることを実証した。さらにVNUT (vesicular nucleotide transporter, VNUT)でも同様の蛍光性精製タンパク質を調製し、テトラマーならびにモノマー変換がおこらないことを見いだした。実際におこらないのか起こっているがdetection limit以内なのかという対照実験を遂行中である。
【３】 細菌のVGLUTホモログの３.５オングストロームで結晶構造を解いた。さらにラットVGLUT2の結晶を調製できた。
【４】VNUTの特異的かつ可逆的かつ最強の阻害剤を開発した。輸送活性阻害と量子放出効果がパラレルであることを証明した。"

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Tel Aviv University(Israel)
• [Journal Article] NPT1/SLC17A1 is a renal urate exporter in humans and its common gain-of-function variant decreases the risk of renal underexcretion gout. (2015)
  • Author(s): Chiba T, Matsuo H, Kawamura Y, Nagamori S, Nishiyama T, Wei L, Nakayama A, Nakamura T, Sakiyama M, Takada T, Taketani Y, Suma S, Naito M, Oda T, Kumagai H, Moriyama Y, Ichida K, Shimizu T, Kanai Y, Shinomiya N.
  • Journal Title: Arthritis Rheumatol. Volume: 67(1) Issue: 1 Pages: 281-287
  • DOI: 10.1002/art.38884
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] AtPHT4;4 is a chloroplast-localized ascorbate transporter in Arabidopsis. (2015)
  • Author(s): Miyaji T*, Kuromori T*, Takeuchi Y, Yamaji N, Yokosho K, Shimazawa A, Sugimoto E, Omote H, Ma JF, Shinozaki K, Moriyama Y (* equally contribution)
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 6 Issue: 1 Pages: 5928-5928
  • DOI: 10.1038/ncomms6928
  • NAID: 120005606107
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Plasmodium falciparum chloroquine resistance transporter is a H+-coupled polyspecific nutrient and drug exporter. (2015)
  • Author(s): Juge N, Moriyama S, Miyaji T, Kawakami M, Iwai H, Fukui T, Nelson N, Omote H, Moriyama Y
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci USA Volume: 112 Issue: 11 Pages: 3356-3361
  • DOI: 10.1073/pnas.1417102112
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Wide expression of type I Na+/phoshate cotransporter 3 (NPT3/SLC17A2), a membrane potentian-driven organic anion transporter. (2015)
  • Author(s): Togawa N, Juge N, Miyaji T, Hiasa M, Omote H, Moriyama Y.
  • Journal Title: Am J Physiol Cell Physiol. Volume: 309
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 液胞型H+輸送性ATPaseと二次性トランスポーター群の構造・機能・生理的意義に関する研究 (2015)
  • Author(s): 森山芳則
  • Journal Title: Yakugaku-Zasshi Volume: 135 Pages: 883-894
  • NAID: 130005085759
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Targeting LDH enzymes with a stiripentol analog to treat epilepsy. (2015)
  • Author(s): Sada N, Lee S, Katsu T, Otsuki T, Inoue T
  • Journal Title: Science Volume: 347 Issue: 6228 Pages: 1362-1367
  • DOI: 10.1126/science.aaa1299
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Essential role of vesicular nucleotide transporter in vesicular storage and release of nucleotides in platelets (2014)
  • Author(s): Miki Hiasa, Natsuko Togawa, Takaaki Miyaji, Hiroshi Omote, Akitsugu Yamamoto, Yoshinori Moriyama
  • Journal Title: Physiological Reports Volume: 2 Issue: 6 Pages: e12034-e12034
  • DOI: 10.14814/phy2.12034
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Expression profile of vesicular nucleotide transporter (VNUT, SLC17A9) in subpopulations of rat dorsal root ganglion neurons. (2014)
  • Author(s): Nishida K, Nomura Y, Kawamori K, Moriyama Y, Nagasawa K.
  • Journal Title: Neurosci Lett. Volume: 579 Pages: 75-79
  • DOI: 10.1016/j.neulet.2014.07.017
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Involvement of the leaf-specific multidrug and toxic compound extrusion (MATE) transporter Nt-JAT2 in vacuolar sequestration of nicotine in Nicotiana tabacum. (2014)
  • Author(s): Shitan N., Minami S., Morita M., Hayashida M., Ito S., Takanashi K., Omote H., Moriyama Y., Sugiyama A., Goossens A., Moriyasu M., Yazaki K.
  • Journal Title: PLoS One Volume: 9(9) Issue: 9 Pages: e108789-e108789
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0108789
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Impairment of vesicular ATP release affects glucose metabolism and increases insulin sensitivity (2014)
  • Author(s): Sakamoto S., Miyaji T.,, Hiasa M., Ichikawa R., Iwatsuki K., Shibata A., Uneyama H., Takayanagi R., Yamamoto A., Omote H., Nomura M., Moriyama Y.
  • Journal Title: Sci. Rep. Volume: 4 Issue: 1 Pages: 6689-6689
  • DOI: 10.1038/srep06689
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Identification of a mammalian vesicular polyamine transporter (2014)
  • Author(s): Hiasa M., Miyaji T., Haruna Y., Takeuchi T., Harada Y., Moriyama S., Yamamoto A., Omote H., Moriyama Y.
  • Journal Title: Sci. Rep. Volume: 4 Issue: 1 Pages: 6836-6836
  • DOI: 10.1038/srep06836
  • NAID: 120005477132
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Microglia trigger astrocyte-mediated neuroprotection via purinergic gliotransmission (2014)
  • Author(s): Y. Shinozaki., M. Nomura., K. Iwatsuki., Y. Moriyama., C. Gachet., S. Koizumi.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 4 Issue: 1 Pages: 4329-4329
  • DOI: 10.1038/srep04329
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Role of vesicular nucleotide transporter VNUT (SLC17A9) in release of ATP from AR42J cells and mouse pancreatic acinar cells. (2014)
  • Author(s): Haanes KA, Kowal JM, Arpino G, Lange SC, Moriyama Y, Pedersen PA, Novak I.
  • Journal Title: Purinergic Signal. Volume: -
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mechanism underlying ATP release in human epidermal keratinocytes. (2014)
  • Author(s): Inoue K, Komatsu R, Imura Y, Fujishita K, Shibata K, Moriyama Y, Koizumi S.
  • Journal Title: Journal of Investigative Dermatology Volume: 134(5) Issue: 5 Pages: 1465-1468
  • DOI: 10.1038/jid.2013.516
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Evaluation of the potency of telaprevir and its metabolites as inhibitors of renal organic cation transporters, a potential mechanism for elevation of serum creatinine. (2013)
  • Author(s): Nakada T, Kito T, Inoue K, Masuda S, Inui KI, Matsubara K, Moriyama Y, Hisanaga N, Adachi Y, Suzuki M, Yamada I, Kusuhara H.
  • Journal Title: Drug Metab Pharmacokinet. Volume: -
  • NAID: 130004463383
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Vesicular GABA transporter (VGAT) transports β-alanine. (2013)
  • Author(s): Juge N, Omote H, Moriyama Y.
  • Journal Title: J Neurochem. Volume: 127 Issue: 4 Pages: 482-486
  • DOI: 10.1111/jnc.12393
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Type 1 sodium-dependent phosphate transporter acts as a membrane potential-driven urate exporter. (2013)
  • Author(s): Miyaji T, Kawasaki T, Togawa N, Omote H, Moriyama Y.
  • Journal Title: Curr Mol Pharmacol. Volume: 6 Pages: 88-94
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Microglia release ATP by exocytosis. (2013)
  • Author(s): Imura Y, Morizawa Y, Komatsu R, Shibata K, Shinozaki Y, Kasai H, Moriishi K, Moriyama Y, Koizumi S.
  • Journal Title: Glia. Volume: 61 Pages: 1320-1330
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Vesicular Nucleotide Transport: a Brief History and the Vesicular Nucleotide Transporter as a Target for Drug Development. (2013)
  • Author(s): Hiasa M, Togawa N, Moriyama Y.
  • Journal Title: Curr Pharm Des. Volume: -
  • Peer Reviewed
• [Presentation] マスト細胞における小胞型ポリアミントランスポーターの発現と機能 (2015)
  • Author(s): 竹内智也，原田結加，日浅未来，宮地孝明，表 弘志，森山芳則
  • Organizer: 日本薬学会第135年会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2015-03-25
• [Presentation] 小胞型ポリアミントランスポーターの同定 (2014)
  • Author(s): 表 弘志，日浅未来，宮地孝明，竹内智也，原田結加，森山佐和子，森山芳則
  • Organizer: 第36回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
  • Place of Presentation: 徳島
  • Year and Date: 2014-11-20
• [Presentation] 中枢における新規小胞型ポリアミントランスポーターの発現および機能解析 (2014)
  • Author(s): 日浅未来，宮地孝明，竹内智也，表 弘志，森山芳則
  • Organizer: 第87回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2014-10-15
• [Presentation] Vesicular Glutamate Transporter(VGLUT)as a target molecules of ketogenic diets (2014)
  • Author(s): Yoshinori Moriyama
  • Organizer: 第48回日本てんかん学会学術集会（招待講演）
  • Place of Presentation: 東京 京王プラザホテル
  • Year and Date: 2014-10-02
  • Invited
• [Presentation] Openig remarks and introduction to visicular nucleotide transporter(VNUT) (2014)
  • Author(s): Yoshinori Moriyama
  • Organizer: Purines 2014 in bonn（招待講演）
  • Place of Presentation: ドイツ ボン
  • Year and Date: 2014-07-23
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Divalent cation transport by vesicular nucleotide transporter (2014)
  • Author(s): Takaaki Miyaji, Keisuke Sawada, Hiroshi Omote, Yoshinori Moriyama
  • Organizer: Purines 2014 in bonn
  • Place of Presentation: ドイツ ボン
  • Year and Date: 2014-07-23
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] NPT homologue(SLC17A4)is an intestinal urate exporter (2014)
  • Author(s): Natsuko Togawa, Takaaki Miyaji, Hiroshi Omote, Yoshinori Moriyama
  • Organizer: Purines 2014 in bonn
  • Place of Presentation: ドイツ ボン
  • Year and Date: 2014-07-23
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 小胞型グルタミン酸トランスポーター(VGLUT)の機能性アミノ酸残基の探索 (2014)
  • Author(s): 樹下成信、表弘志、森山芳則
  • Organizer: 日本薬学会第134年会
  • Place of Presentation: 熊本
• [Presentation] タバコにおけるアルカロイドトランスポーターの組織発現解析 (2014)
  • Author(s): 士反伸和，林田南帆，南翔太，森田匡彦，Alain GOOSSENS，Dirk INZE，森山芳則，守安正恭，矢崎一史
  • Organizer: 日本薬学会第134年会
  • Place of Presentation: 熊本
• [Presentation] 血小板におけるVNUTを介したヌクレオチド蓄積機構 (2014)
  • Author(s): 外川奈津子，日浅未来，宮地孝明，表弘志，森山芳則
  • Organizer: 日本薬学会第134年会
  • Place of Presentation: 熊本
• [Presentation] 小腸L細胞における小胞型ヌクレオチドトランスポーター（VNUT）の局在 (2014)
  • Author(s): 原田結加，日浅未来，森山芳則
  • Organizer: 日本薬学会第134年会
  • Place of Presentation: 熊本
• [Presentation] ショウジョウバエ小胞型ヌクレオチドトランスポーターの同定 (2014)
  • Author(s): 加藤百合，宮地孝明，小泉拓也，Bram LARIDON，Patrick CALLAERTS，Koen NORGA，表弘志，森山芳則
  • Organizer: 日本薬学会第134年会
  • Place of Presentation: 熊本
• [Presentation] 質量分析による膜タンパク質の構造解析手法の構築 (2014)
  • Author(s): 河上麻美代，宮地孝明，川上朝子，樹下成信，表弘志，森山芳則
  • Organizer: 日本薬学会第134年会
  • Place of Presentation: 熊本
• [Presentation] 副腎における小胞型ヌクレオチドトランスポーターのATP濃縮と放出機構 (2014)
  • Author(s): 宮地孝明，日浅未来，表弘志，森山芳則
  • Organizer: 日本薬学会第134年会
  • Place of Presentation: 熊本
• [Presentation] 神経細胞における小胞型ヌクレオチドトランスポーターの局在と機能 (2013)
  • Author(s): 日浅未来, Max Larsson, 澤田啓介, 宮地孝明, 表 弘志, Vidar Gundersen, 森山芳則
  • Organizer: 第86回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] カチオン性薬物の腎尿細管分泌における有機カチオントランスポーター（OCT2、 MATE1,MATE2-K）の機能評価 (2013)
  • Author(s): 鬼頭朋子、伊藤澄人、木本 恵美、Yurong Lai、井上勝央、湯浅博昭、 森山芳則、杉山雄一、楠原洋之
  • Organizer: 第35回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学
• [Presentation] MATE 型薬物輸送トランスポーターの薬物相互作用 (2013)
  • Author(s): 表弘志、川嵜達也、伊東秀之、森山芳則
  • Organizer: 第35回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学
• [Presentation] 小胞型GABA トランスポーター(VGAT)はβ-アラニンを輸送する (2013)
  • Author(s): 樹下成信、表弘志、森山芳則
  • Organizer: 第35回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学
• [Patent(Industrial Property Rights)] ポリアミンの化学伝達を司るトランスポーターの同定とその利用 (2015)
  • Inventor(s): 森山芳則，表 弘志，宮地孝明，日浅未来
  • Industrial Property Rights Holder: 森山芳則，表 弘志，宮地孝明，日浅未来
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2014-544325
  • Filing Date: 2015-03-15
• [Patent(Industrial Property Rights)] アスコルビン酸トランスポーター (2014)
  • Inventor(s): 森山芳則，宮地孝明，表篠崎一雄ら
  • Industrial Property Rights Holder: 森山芳則，宮地孝明，表篠崎一雄ら
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2013-155640
  • Filing Date: 2014-08-04
• [Patent(Industrial Property Rights)] 葉緑体へのアスコルビン酸濃縮を司るトランスポーターの同定とその利用 (2013)
  • Inventor(s): 森山芳則、宮地孝明、表弘志、黒森崇、篠崎一雄
  • Industrial Property Rights Holder: 森山芳則、宮地孝明、表弘志、黒森崇、篠崎一雄
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2013-155640
  • Filing Date: 2013-07-26