ミクログリアの活性酸素産生と亜鉛シグナル調節因子としてのプロトンチャネル

• Project Area: Brain Environment
• Project/Area Number: 24111529
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 岡村 康司 大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (80201987)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥10,660,000 (Direct Cost: ¥8,200,000、Indirect Cost: ¥2,460,000); Fiscal Year 2013: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000); Fiscal Year 2012: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
• Keywords: 活性酵素 / ミクログリア / 亜鉛シグナル / pH / ホメオスタシス

Research Abstract

電位依存性プロトンチャネルVSOP/Hv1の細胞内動態を明らかにすることと、in vivo でのマウスでの解析を並行して行ってきた。
（１） 細胞膜近傍へVSOP/Hv1が移行することを、ATP刺激だけでなくUDPの刺激でも確認し、P2Y受容体が関与すると考えられた。また、アクチン線維の分布と共局在したことから、細胞骨格系の制御に関わる可能性が示唆された。
（２） NADPHオキシダーゼの抗体との二重染色を行い、VSOP/Hv1はNADPHオキシダーゼとは異なる膜小胞に分布することが示唆された。また、活性酸素産生レベルをノックアウトマウスと正常のマウスのミクログリアで比較した結果、ノックアウトマウスで産生が亢進していることから、NADPHオキシダーゼとVSOP/Hv1の関係は、好中球での機構とは異なると考えられた。
（３） Iba1-GFPマウスとVSOP/Hv1ノックアウトマウスの掛け合わせを進めた。
（４） VSOP/Hv1ノックアウトマウスが肥満を呈することを見いだし、摂食量の増加が体重増加に先行して見られることから、ミクログリア機能の変化によって食欲の亢進が起こっている可能性が考えられた。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Phosphatase activity of the voltage-sensing phosphatase, VSP, shows graded dependence on the extent of activation of the voltage sensor (2014)
  • Author(s): Sakata S & Okamura Y
  • Journal Title: J. Physiol. Volume: 592(Pt 5) Issue: 5 Pages: 899-914
  • DOI: 10.1113/jphysiol.2013.263640
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] X-ray crystal structure of voltage-gated proton channel (2014)
  • Author(s): Takeshita K, Sakata S, Yamashita E, Fujiwara Y, Kawanabe A, Kurokawa T, Okochi Y, Matsuda M, Narita H, Okamura Y & Nakagawa A
  • Journal Title: Nat. Strucl. & Mol. Biol. Volume: (4) Issue: 4 Pages: 352-7
  • DOI: 10.1038/nsmb.2783
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Potential role of voltage-sensing phosphatases in regulation of cell structure through the production of PI(3,4)P₂ (2013)
  • Author(s): Yamaguchi S, Kurokawa T, Taira I, Aoki N, Sakata S, Okamura Y & Homma KJ
  • Journal Title: J. Cell Physiol. Volume: 229 Issue: 4 Pages: 422
  • DOI: 10.1002/jcp.24463
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Optically detected structural change in the N-terminal region of the voltage-sensor domain. (2013)
  • Author(s): Tsutsui H, Jinno Y, Tomita A, Okamura.Y
  • Journal Title: Biophys. J. Volume: 105(1) Issue: 1 Pages: 108-115
  • DOI: 10.1016/j.bpj.2013.05.051
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Structural characteristics of the redox-sensing coiled coil in the voltage-gated H+ channel. (2013)
  • Author(s): Fujiwara Y, Takeshita K, Nakagawa A, Okamura Y
  • Journal Title: J Biol Chem. Volume: 288(25) Issue: 25 Pages: 17968-75
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.459024
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Improved detection of electrical activity with a voltage probe based on a voltage-sensing phosphatase (2013)
  • Author(s): Tsutsui H, Jinno Y, Tomita A, Niino Y, Yamada Y, Mikoshiba K, Miyawaki A & Okamura Y
  • Journal Title: J. Physiol. , Epub 2013 Jul 8 Volume: 591(Pt 18) Issue: 18 Pages: 4427-37
  • DOI: 10.1113/jphysiol.2013.257048
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Mapping of sites facing aqueous environment of voltage-gated proton channel at resting state: A study with PEGylation protection (2013)
  • Author(s): Kurokawa T & Okamura Y
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Acta Volume: 1838(1 Pt B) Issue: 1 Pages: 382-7
  • DOI: 10.1016/j.bbamem.2013.10.001
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Autoimmune disorder phenotypes in Hvcn1-deficient mice. (2013)
  • Author(s): Sasaki M, Tojo A, Okochi Y, Miyawaki N, Kamimura D, Yamaguchi A, Murakami M, Okamura Y
  • Journal Title: Biochem. Volume: 450 Pages: 295-301
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The cytoplasmic coiled-coil mediates cooperative gating temperature sensitivity in the voltage-gated H+ channel Hv1. (2013)
  • Author(s): Fujiwara Y, Nakagawa A, Okamura Y
  • Journal Title: SPring-8 Research Frontiers. Volume: 0 Pages: 0-0
• [Journal Article] The cytoplasmic coiled-coil mediates cooperative gating temperature sensitivity in the voltage-gated H+ channel Hv1 (2012)
  • Author(s): Fujiwara Y, Kurokawa T, Takeshita K, Kobayashi M, Okochi Y, Nakagawa A & Okamura Y
  • Journal Title: Nat. Communi. Volume: 3 Issue: 1 Pages: 816-816
  • DOI: 10.1038/ncomms1823
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Gating of the designed trimeric/tetrameric voltage-gated H+ channel. (2012)
  • Author(s): Fujiwara Y, Kurokawa T, Takeshita K, Nakagawa A, Larsson HP, Okamura Y
  • Journal Title: J. Physiol. Volume: 591 Pages: 627-40
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 電位依存性H＋チャネルの膜電位感知機能 (2014)
  • Author(s): 藤原祐一郎、岡村康司
  • Organizer: 第91回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 鹿児島県鹿児島市
• [Presentation] 活性化速度の異なるウニおよびマウスVSOP1/Hv1の比較による電位依存的ゲート機構 (2014)
  • Author(s): 坂田宗平、宮脇奈那、黒川竜紀、オズカーヌルダン、岡村康司
  • Organizer: 第91回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 鹿児島県鹿児島市
• [Presentation] 電位依存性H＋チャネルのゲーティングに対するS4領域の構造基盤 (2014)
  • Author(s): 奥田裕子、岡村康司 、藤原祐一郎
  • Organizer: 第91回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 鹿児島県鹿児島市
• [Presentation] 電位依存性プロトンチャネルにおける閉状態のトポロジー解析 (2014)
  • Author(s): 黒川竜紀、岡村康司
  • Organizer: 第91回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 鹿児島県鹿児島市
• [Presentation] 電位依存性プロトンチャネルへの不飽和脂肪酸による活性増強効果の定量的解析 (2014)
  • Author(s): 川鍋陽、岡村康司
  • Organizer: 第91回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 鹿児島県鹿児島市
• [Presentation] 電位依存性プロトンチャネル欠損マウスはメタボリックシンドロームの表現を呈する (2014)
  • Author(s): 河合喬文、大河内善史、井村誉史雄、古川祐子、宮脇那奈、崎村建司、小泉修一、岡村康司
  • Organizer: 第91回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 鹿児島県鹿児島市
• [Presentation] 光学的に検出された電位センサーN末領域の構造変化 (2014)
  • Author(s): 筒井秀和、神野有香、富田亜希子、岡村康司
  • Organizer: 第91回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 鹿児島県鹿児島市
• [Presentation] 発現系を用いたCi-CatSperチャネルの機能解析 (2014)
  • Author(s): 有馬大貴、岡村康司 、筒井秀和
  • Organizer: 第91回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 鹿児島県鹿児島市
• [Presentation] PI(4,5)P2-DAGシグナルによって制御されるPCL共役方TRPC電流のモデルシュミレーション (2014)
  • Author(s): 森誠之、斎恭平、今井裕子、岡村康司 、井上隆司、長谷英治、森泰生
  • Organizer: 第91回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 鹿児島県鹿児島市
• [Presentation] 電位依存性プロトンチャネルVSOP/H1の動作原理 (2014)
  • Author(s): 岡村康司 、藤原祐一郎、川鍋陽、坂田宗平、黒川竜紀
  • Organizer: 第91回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 鹿児島県鹿児島市
  • Invited
• [Presentation] Voltage-sensor domain proteins: phosphonositide signal, proton permeation and molecular tools. (2014)
  • Author(s): Yasushi Okamura
  • Organizer: Biophsical Society 58th Annual Meeting
  • Place of Presentation: San Francisco, CA, USA
  • Invited
• [Presentation] Inhibitation by reduction of PIP2 accelerates inactivation of receptor-operated TRPC6/7 currents. (2014)
  • Author(s): Mori Masayuki, Kyohei Itsuki, Yuko Imai, Hideharu Hase, Yasushi Okamura, Ryuji Inoue
  • Organizer: Biophsical Society 58th Annual Meeting
  • Place of Presentation: San Francisco, CA, USA
• [Presentation] The activation kinetics of the voltage-gated proton channel is drastically accelerated by unsaturated fatty acids. (2014)
  • Author(s): Akira Kawanabe, Yasushi Okamura
  • Organizer: Biophsical Society 58th Annual Meeting
  • Place of Presentation: San Francisco, CA, USA
• [Presentation] 電位依存性ホスファターゼの動作原理と分子ツールへの応用 (2013)
  • Author(s): 岡村康司 、筒井秀和、坂田宗平
  • Organizer: 第86回日本生化学会大会プログラム
  • Place of Presentation: 神奈川県 横浜市
  • Invited
• [Presentation] 不飽和脂肪酸による電位依存性プロトンチャネルへの活性増強効果 (2013)
  • Author(s): 川鍋陽、岡村康司
  • Organizer: 第51回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 京都府京都市
• [Presentation] 電位依存性ホスファターゼ（VSP）の酵素活性は、電位センサーの動いた大きさに従い段階的に発揮される (2013)
  • Author(s): 坂田宗平、岡村康司
  • Organizer: 平成25年度生理学研究所研究会
  • Place of Presentation: 愛知県 岡崎市
• [Presentation] 電位センサー蛋白機能の多様性：イオン透過からホスファターゼまで (2013)
  • Author(s): 岡村康司 、藤原祐一郎、坂田宗平、河合 喬文、筒井秀和、大河内善史
  • Organizer: Neuro2013(第36回神経科学学大会）
  • Place of Presentation: 京都府京都市
  • Invited
• [Presentation] Voltage-sensing phosphatase - its structure and portability. (2013)
  • Author(s): Yasushi Okamura, Souhei Sakata, Hidekazu Tsutsui
  • Organizer: The 1st Awaji International Workshop on Electron Spin Science & Technology: Biological and Materials Sciences Oriented Applications. (1st AWEST 2013)
  • Place of Presentation: 兵庫県淡路市
  • Invited
• [Presentation] Enzyme activity of voltage-sensing phosphatase (VSP) is graded dependent of the magnitude of movements of the voltage sensor? (2013)
  • Author(s): Souhei Sakata, Yasushi Okamura
  • Organizer: The 4th International Ion Channel Conference.
  • Place of Presentation: Shijiazhuang, China
  • Invited
• [Presentation] Regulatory roles of the dimeric structure in the voltage-gated H+ channel. (2013)
  • Author(s): Fujiwara Y, Kurokawa T, Takeshita K, Kobayashi M, Nakagawa A, Okamura Y
  • Organizer: 第90回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 東京、タワーホール船堀
  • Invited
• [Presentation] How excited to talk with PI?: Lesson from voltage-sensing phosphatase. (2013)
  • Author(s): Okamura Y
  • Organizer: 第90回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 東京、タワーホール船堀
  • Invited
• [Presentation] Rapid evaluation of optical voltage reporters using field-induced transmembrane potential response. (2013)
  • Author(s): Tsutsui H, Okamura Y
  • Organizer: 第90回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 東京、タワーホール船堀
• [Presentation] Substrate specificity of the voltage-sensing phosphatase (VSP) changes with membrane potential. (2013)
  • Author(s): Kurokawa T, Takasuga S, Sakata S, Yamaguchi S, Shigeo H, Homma K, Sasaki T, Okamura Y
  • Organizer: 第90回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 東京、タワーホール船堀
• [Presentation] Graded tuning of phosphatase activity of VSP coupled with the intermediate state of the voltage sensor. (2013)
  • Author(s): Sakata S, Okamura Y
  • Organizer: Biophysical Society 57th Annual Meeting
  • Place of Presentation: Philadelphia, PA, USA
• [Presentation] Calcium transients in muscle fibers expressing voltage-sensitive phosphoinositide phosphatases. (2013)
  • Author(s): Loustau T, Legrand C, Berthier C, Okamura Y, Jacquemond V
  • Organizer: Biophysical Society 57th Annual Meeting
  • Place of Presentation: Philadelphia, PA, USA
• [Presentation] PIP2 dynamics underlying muscarinic or vasopressin receptor-activated TRPC3 C6 and C7 currents. (2013)
  • Author(s): Itsuki K, Imai Y, Okamura Y, Inoue R, Mori, MX
  • Organizer: Biophysical Society 57th Annual Meeting
  • Place of Presentation: Philadelphia, PA, USA
• [Presentation] Structural bases of the gating regulation in the voltage-gated H+ channel. (2013)
  • Author(s): Fujiwara Y, Kurokawa T, Okamura Y
  • Organizer: Nagoya Symposium -Frontiers in Structural Physiology
  • Place of Presentation: 愛知県 名古屋市
• [Presentation] Physiological genomics of amphibian VSP: a potential molecular mechanism of electrical block of fertilization in vertebrates. (2013)
  • Author(s): Mutua J, Jinno Y, Ueno S, Sakata S, Okochi Y, Tsutsui H, Iwao Y, Jaffe L, Okamura Y
  • Organizer: 第90回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 東京、タワーホール船堀
• [Presentation] Phosphatase activity of VSP is graded in a reflection of the sequential motion of the voltage sensor. (2013)
  • Author(s): Sakata S, Okamura Y
  • Organizer: 第90回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 東京、タワーホール船堀
• [Presentation] The optimization of the electrophysiological characterization of the voltage-gated proton channel on the artificial membrane. (2013)
  • Author(s): Kawanabe A, Okamura Y
  • Organizer: 第90回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 東京、タワーホール船堀
• [Presentation] Subcellular localization of voltage-gated proton channels in primary cultured microglia. (2013)
  • Author(s): Kawai T, Imura Y, Koizumi S, Okochi Y, Sakimura K, Okamura Y
  • Organizer: 第90回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 東京、タワーホール船堀
• [Presentation] Autoimmune disorder phenotypes in Hvcn1-deficient mice. (2013)
  • Author(s): Sasaki M, Tojo A, Okochi Y, Miyawaki N, Kamimura D, Yamaguchi A, Murakami M, Okamura Y
  • Organizer: 第90回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 東京、タワーホール船堀
• [Presentation] 3' Phosphatase activity toward phosphatidylinositol 3,4-bisphosphate [PI(3,4)P2] by voltage-sensing phosphatase (VSP). (2012)
  • Author(s): Kurokawa T, Takasuga S, Sakata S, Yamaguchi S, Horie S, Homma KJ, Sasaki T, Okamura Y
  • Organizer: 第85回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 福岡県 福岡市
  • Year and Date: 2012-12-14
• [Presentation] Secret lives of voltage-sensing phosphatases. (2012)
  • Author(s): Okamura Y
  • Organizer: Gordon Research Conference "Bioelectrochemistry"
  • Place of Presentation: Lucca, Italy
  • Invited
• [Presentation] Molecular properties of voltage-sensing phosphatases and applications to molecular tools. (2012)
  • Author(s): Okamura Y, Tsutsui H
  • Organizer: The 1st NTU-Osaka U Joint Symposium on Biomedical Science
  • Place of Presentation: 台北 台湾
  • Invited
• [Book] 生物学辞典 第五版 (2013)
  • Author(s): 巌佐 庸、倉谷 滋、斎藤 成也、塚谷 裕一
  • Total Pages: 2192
  • Publisher: 岩波書店
• [Book] 生物学辞典 第五版 (2013)
  • Author(s): 岡村康司
  • Publisher: 岩波書店
• [Book] Brain Science Dictionary (on line) (2013)
  • Author(s): 坂田宗平、岡村康司
  • Publisher: 脳科学辞典「ナトリウムチャネル」
• [Book] Brain Science Dictionary (on line) (2013)
  • Author(s): 藤原祐一郎、岡村康司
  • Publisher: 脳科学辞典「膜電位センサー」
• [Book] Comprehensive Biophysics (2013)
  • Author(s): Okamura Y
  • Publisher: Academic Press
• [Remarks] 大阪大学大学院医学系研究科統合生理学教室
  • URL: http://www.med.osaka-u.ac.jp/pub/phys2/okamura/