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2017 Fiscal Year Research-status Report

電位センサードメインの最小チャネル機能ユニットの同定と新規光制御チャネルへの応用

Research Project

Project/Area Number 16K14555
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

岡村 康司  大阪大学, 医学系研究科, 教授 (80201987)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Keywordsイオンチャネル / 光遺伝学 / カルシウムイオン
Outline of Annual Research Achievements

電位依存性プロトンチャネルについては、更に最小ユニットを同定するため、S1-S2の細胞外領域を更に大きく欠失させたウニVSOPを作成したところ電流が出現することを確認した。これらの欠失にS4下流での欠失を合わせて行うと、電流量を大幅に減少させてしまうことから、S4下流に構造を残す必要があることが判明した。
一方前年度までに明らかにしたホヤ由来精子特異的カチオンチャネルCi-CatSper3の電位センサードメイン領域についてS1-S2とS3-S4の2箇所にヒスチジン変異を導入し、亜鉛感受性の変化を調べたところ、有意に電流の亜鉛への感受性が上がった。電位依存性プロトンチャネルと同様に、S1-S2とS3-S4が近接していることが判明した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の計画通り、光遺伝学分子ツールを構築するため、電位依存性プロトンチャネルVSOPと新規Ca透過性電位センサーについて、イオンチャネル最小機能ユニットの同定を行ってきた。VSOPについては現在のところほぼ最小ユニットの特定に成功したと考えている。新規Ca透過性電位センサーについてようやく論文化に漕ぎ着け、アミノ酸変異導入実験にも成功した。

Strategy for Future Research Activity

VSOPについては、S1-S2ループの深い切り込みに成功した。一方でC末端側領域は糊代部分の存在が発現量の確保に必要であることから、これ以上の短縮化は困難であり、最小化はほぼ一段落したと考えている。これを元に光感受性ドメインとのキメラ分子の作製とアミノ酸変異導入を行って有効な分子ツールの開発に繋げる予定である。

Causes of Carryover

(理由)
研究を進めていくうえで必要に応じて研究費を執行したが、当初の見込み額と執行額は異なった。
(使用計画)
研究計画に変更はなく、前年度の研究費を含めて、当初の予定通り計画を進めていく。

  • Research Products

    (34 results)

All 2018 2017

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 1 results) Presentation (24 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Invited: 8 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] Induction of divalent cation permeability by heterologous expression of a voltage sensor domain2018

    • Author(s)
      Arima Hiroki、Tsutsui Hidekazu、Sakamoto Ayako、Yoshida Manabu、Okamura Yasushi
    • Journal Title

      Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes

      Volume: 1860 Pages: 981~990

    • DOI

      10.1016/j.bbamem.2018.01.004

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Voltage-Sensing Phosphatases: Biophysics, Physiology and Engineering2018

    • Author(s)
      Okamura Y, Kawanabe A, Kawai T.
    • Journal Title

      Physiological reviews

      Volume: in press Pages: -

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Molecular and functional characterization of the voltage-gated proton channel in zebrafish neutrophils2017

    • Author(s)
      Ratanayotha Adisorn、Kawai Takafumi、Higashijima Shin-ichi、Okamura Yasushi
    • Journal Title

      Physiol. Reports

      Volume: 5 Pages: e13345~e13345

    • DOI

      10.14814/phy2.13345

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Unconventional role of voltage-gated proton channels (VSOP/Hv1) in regulation of microglial ROS production2017

    • Author(s)
      Kawai Takafumi、Okochi Yoshifumi、Ozaki Tomohiko、Imura Yoshio、Koizumi Schuichi、Yamazaki Maya、Abe Manabu、Sakimura Kenji、Yamashita Toshihide、Okamura Yasushi
    • Journal Title

      J. Neurochem.

      Volume: 142 Pages: 686~699

    • DOI

      10.1111/jnc.14106

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mechanistic insight into the suppression of microglial ROS production by voltage-gated proton channels (VSOP/Hv1)2017

    • Author(s)
      Kawai Takafumi、Tatsumi Shoki、Kihara Shinji、Sakimura Kenji、Okamura Yasushi
    • Journal Title

      Channels (Austin)

      Volume: 12 Pages: 1~8

    • DOI

      10.1080/19336950.2017.1385684

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Domain-to-domain coupling in voltage-sensing phosphatase2017

    • Author(s)
      Souhei Sakata, Makoto Matsuda, Akira Kawanabe, Yasushi Okamura
    • Journal Title

      Biophysics and physicobiology

      Volume: 14 Pages: 85~97

    • DOI

      10.2142/biophysico.14.0_85

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 炎症抑制に関わる電位依存性プロトンチャネルHv1/VSOPの機能(リポクオリティによる膜タンパク質の機能制御と炎症・免疫)2017

    • Author(s)
      大河内善史、川鍋陽、岡村康司
    • Journal Title

      炎症と免疫 2017年7月号

      Volume: 25 Pages: 17~22

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 電位センサードメインを用いた膜電位プローブの進歩2017

    • Author(s)
      河合 喬文、筒井 秀和、岡村 康司
    • Journal Title

      生体の科学

      Volume: 68 Pages: 444~445

    • DOI

      10.11477/mf.2425200686

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 実験と数理モデルに基づいたTRPM4チャネル催不整脈性の多階層解析2018

    • Author(s)
      胡耀鵬、沈揚華、倉原琳、平石敬三、市川純、沼田朋大、岡村康司、朱欣、井上隆司
    • Organizer
      第95回日本生理学会大会
  • [Presentation] 電位依存性ホスファターゼVSPの膜相互作用部位による酵素活性調節2018

    • Author(s)
      川鍋陽、橋本真宜、米澤智子、神野有香、岡村康司
    • Organizer
      第95回日本生理学会大会
  • [Presentation] Na-Pi transporterの活性制御機構2018

    • Author(s)
      水谷夏希、大河内善史、岡村康司
    • Organizer
      第95回日本生理学会大会
  • [Presentation] 貪食細胞における食胞膜電位変化の計測2018

    • Author(s)
      大河内善史、筒井秀和、岡村康司
    • Organizer
      第95回日本生理学会大会
  • [Presentation] 精子における電位依存性ホスファターゼによるイノシトールリン脂質の制御2018

    • Author(s)
      河合 喬文、宮田 治彦、中西 広樹、坂田 宗平、大河内 善史、渡辺 雅彦、﨑村 建司、佐々木 雄彦、伊川 正人、岡村 康司
    • Organizer
      第123回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • [Presentation] Voltage-sensor domain proteins; from structural mechanisms to voltage reporter2018

    • Author(s)
      Yasushi Okamura
    • Organizer
      KI-OU Joint Symposium in Neuroscience
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] マウス精子における電位依存性ホスファターゼの機能2017

    • Author(s)
      河合喬文、宮田治彦、中西広樹、坂田宗平、大河内善史、渡辺雅彦、崎村建司、佐々木雄彦、伊川正人、岡村康司
    • Organizer
      第110回 近畿生理学談話会
  • [Presentation] 電位依存性ホスファターゼVSP の膜近傍領域の役割2017

    • Author(s)
      川鍋陽、橋本真宜、米澤智子、神野有香、坂田宗平、岡村康司
    • Organizer
      第110回 近畿生理学談話会
  • [Presentation] 電位依存性プロトンチャネルが肝臓の糖代謝に寄与する可能性について2017

    • Author(s)
      香山建斗、河合喬文、辰巳翔基、山本浩靖、崎村建司、木原進、岡村康司
    • Organizer
      第110回 近畿生理学談話会
  • [Presentation] Genetically encoded fluorescent amino acid for structure function studies of ion channels2017

    • Author(s)
      Claudio Tiecher, Akira Kawanabe, Yasushi Okamura, Armagan Kocer
    • Organizer
      DutchBioPhysics conference 2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The role of histidine and carboxylate residues for zinc inhibition in the voltage-gated proton channel Hv1/VSOP2017

    • Author(s)
      Masayo Iwaki, Kohei Takeshita, Hiroki Arima, Yasushi Okamura, Atsushi Nakagawa, Hideki Kandori
    • Organizer
      第54回日本生物物理学会年会
  • [Presentation] The critical role of the hydrophobic membrane interacting region in voltage-sensing phosphatase (VSP)2017

    • Author(s)
      Akira Kawanabe, Masaki Hashimoto, Tomoko Yonezawa, Yuka Jinno, Souhei Sakata, Yasushi Okamura
    • Organizer
      第55回日本生物物理学会年会
  • [Presentation] 電位依存性ホスファターゼVSPの酵素活性に対する膜近傍領域の役割2017

    • Author(s)
      川鍋陽、橋本真宜、米澤智子、神野有香、坂田宗平、岡村康司
    • Organizer
      平成29年度生理学研究所研究会「膜システムの機能的・構造的統合」
  • [Presentation] Gene expression and behavior analysis of microglial voltage-gated proton channels in mouse2017

    • Author(s)
      Takafumi Kawai, Keizo Takao, Kenji Sakimura, Tsuyoshi Miyakawa, Yasushi Okamura
    • Organizer
      第40回日本神経科学大会
  • [Presentation] Development of a chemiluminescent voltage indicator applicable to brain activity recording in freely moving multiple mice2017

    • Author(s)
      Shigenori Inagaki, Masakazu Agetsuma, Hidekazu Tsutsui, Shinya Ohara, Yoshiyuki Arai, Kazushi Suzuki, Yuka Jinno, Tomoki Matsuda, Toshio Iijima, Yasushi Okamura, Takeharu Nagai
    • Organizer
      第40回日本神経科学大会
  • [Presentation] In vivo site specific labeling of the voltage-gated potassium channel Kv4.3 for structure function studies: prospects on understanding the neurodegenerative disorder spinocerebellar ataxia 19/22 at the molecular level2017

    • Author(s)
      Claudio Tiecher, Akira Kawanabe, Yasushi Okamura, Armagan Kocer
    • Organizer
      Dutch Neuroscience Meeting 2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] がん抑制タンパク質PTENのPIP結合の際のN末端の役割2017

    • Author(s)
      神田直樹, 成田宏隆, 岡村康司, 中川敦史
    • Organizer
      第16回日本蛋白質科学会年会
  • [Presentation] Coupling Mechanisms of Voltage-Sensing Phosphatase2017

    • Author(s)
      Akira Kawanabe, Yuka Jinno, Souhei Sakata, Yasushi Okamura.
    • Organizer
      Emerging Concepts in Ion Channel Biophysics
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Atypical cation conductance through voltage sensor domain2017

    • Author(s)
      Yasushi Okamura, Hiroki Arima, Hidekazu Tsutsui
    • Organizer
      Seminar on Institute of Biotechnology National Autonomous University of Mexico
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Molecular dynamics study of kinetics of the voltage-gated proton channel VSOP/Hv1 under electric fields2017

    • Author(s)
      Hiroko X. Kondo, Yasushige Yonezawa, Naoyuki Miyashita, Masayo Iwaki,Kohei Takeshita, Yuichiro Fujiwara, Matsuyuki Shirota, Kengo Kinoshita, Yasushi Okamura, Atsushi Nakagawa, Hideki Kandori, Yu Takano
    • Organizer
      第54回日本生物物理学会年会
    • Invited
  • [Presentation] Structural analysis of Voltage-sensing phosphatase (VSP) on the electrochemical coupling between the Voltage sensor domain and cytoplasmic phosphatase.2017

    • Author(s)
      Hirotaka Narita, Naoki Kanda, Yasushi Okamura, Atsushi Nakagawa
    • Organizer
      第55回日本生物物理学会年会
    • Invited
  • [Presentation] Structural Insight of Zinc Binding of Hv1/VSOP in Resting State2017

    • Author(s)
      Atsushi Nakagawa, Masayo Iwaki, Hideki Kandori, Hiroko Kondo, Yasushige Yonezawa, Yu Takano, Hiroki Arima, Yuichiro Fujiwara, Kohei Takeshita, Yasushi Okamura
    • Organizer
      24th Congress & General Assembly of the International Union of Crystallography 2017 (IUCr2017)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Structural Studies of Voltage Sensing-Phosphatase2017

    • Author(s)
      Atsushi Nakagawa, Hirotaka Narita, Naoki Kanda, Akira Kawanabe, Yasushi Okamura
    • Organizer
      The 2nd Molecular and Cellular Life Sciences (MCLS2017)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Roles of membrane interaction in electrochemical coupling in voltage-sensing phosphatase2017

    • Author(s)
      Yasushi Okamura, Akira Kawanabe, Kazuhisa Nishizawa, Souhei Sakata
    • Organizer
      Cold Spring Harbor Conferences Asia
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Book] 脳内環境事典, "電位依存性プロトンチャネル"2017

    • Author(s)
      河合喬文、岡村康司
    • Total Pages
      2
    • Publisher
      メディカル ドゥ
    • ISBN
      978-4-944157-64-8
  • [Book] Reference Module in Life Sciences, "Voltage-gated proton channels"2017

    • Author(s)
      Okamura Y.
    • Total Pages
      24
    • Publisher
      Elsevier
    • ISBN
      978-0-12-809633-8

URL: 

Published: 2018-12-17  

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