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GPCRの1分子動態・機能連関の比較解析

研究課題

研究課題/領域番号 16K18533
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 生物物理学
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

柳川 正隆  国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 研究員 (70609792)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2016年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワードGPCR / 1分子イメージング / 拡散機能相関 / 代謝型グルタミン酸受容体 / 拡散・機能相関 / 1分子薬理学 / 全反射蛍光顕微鏡 / 拡散動態 / シグナル伝達 / 拡散係数 / 生物物理学 / 薬理学 / 生化学
研究成果の概要

GPCRは7回膜貫通構造を持つ膜受容体の総称である。本研究では、生きた培養細胞中で24種類のGPCRを1分子蛍光イメージングにより観察し、薬による受容体分子の動態変化を解析した。その結果、24種のGPCRは、いずれも活性化すると拡散が遅くなることが分かった。また、代謝型グルタミン酸受容体について、受容体の拡散と機能の関係を2色同時1分子イメージング等で解析し、Gタンパク質と相互作用中の受容体は拡散が速いものが多いのに対し、クラスリンと相互作用中の受容体は拡散が止まったものが多いことを明らかにした。本研究で明らかにしたGPCRの拡散・機能相関の応用として、新たな薬効評価手法を提案した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

GPCRは創薬の主要な標的分子となっている。本研究で明らかにした「受容体の拡散と機能の関係」は多くのGPCRに共通しているため、拡散を定量することで下流の細胞応答の異なる様々なGPCRに対する薬効を共通の指標で評価できるようになると期待される。
したがって、本研究成果は、1分子レベルで薬の作用機序を理解する1分子薬理学の発展や、1分子イメージングを用いたGPCR標的化合物の薬効評価という新たなドラッグスクリーニング手法の開発に貢献すると期待できる。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 2件、 招待講演 4件) 備考 (2件) 産業財産権 (2件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Single-molecule diffusion-based estimation of ligand effects on G protein?coupled receptors2018

    • 著者名/発表者名
      Yanagawa Masataka、Hiroshima Michio、Togashi Yuichi、Abe Mitsuhiro、Yamashita Takahiro、Shichida Yoshinori、Murata Masayuki、Ueda Masahiro、Sako Yasushi
    • 雑誌名

      Science Signaling

      巻: 11 号: 548 ページ: 1-16

    • DOI

      10.1126/scisignal.aao1917

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Lipid-Protein Interplay in Dimerization of Juxtamembrane Domains of Epidermal Growth Factor Receptor2018

    • 著者名/発表者名
      Maeda Ryo、Sato Takeshi、Okamoto Kenji、Yanagawa Masataka、Sako Yasushi
    • 雑誌名

      Biophysical Journal

      巻: 114 号: 4 ページ: 893-903

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2017.12.029

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Pinopsin evolved as the ancestral dim-light visual opsin in vertebrates2018

    • 著者名/発表者名
      Keita Sato, Takahiro Yamashita, Keiichi Kojima, Kazumi Sakai, Yuki Matsutani, Masataka Yanagawa, Yumiko Yamano, Akimori Wada, Naoyuki Iwabe, Hideyo Ohuchi, Yoshinori Shichida
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 1 号: 1 ページ: 156-156

    • DOI

      10.1038/s42003-018-0164-x

    • NAID

      120006528356

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 増大特集 細胞多様性解明に資する光技術─見て,動かす Ⅰ.見る,観る,視る 細胞膜受容体の1分子イメージング2017

    • 著者名/発表者名
      柳川 正隆、佐甲 靖志
    • 雑誌名

      生体の科学

      巻: 68 号: 5 ページ: 386-387

    • DOI

      10.11477/mf.2425200657

    • ISSN
      0370-9531, 1883-5503
    • 年月日
      2017-10-15
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Adaptation of cone pigments found in green rods for scotopic vision through a single amino acid mutation2017

    • 著者名/発表者名
      Kojima Keiichi、Matsutani Yuki、Yamashita Takahiro、Yanagawa Masataka、Imamoto Yasushi、Yamano Yumiko、Wada Akimori、Hisatomi Osamu、Nishikawa Kanto、Sakurai Keisuke、Shichida Yoshinori
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 114 号: 21 ページ: 5437-5442

    • DOI

      10.1073/pnas.1620010114

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Single-molecule fluorescence imaging of RalGDS on cell surfaces during signal transduction from Ras to Ral2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshizawa R, Umeki N, Yanagawa M, Murata M, Sako Y
    • 雑誌名

      Biophysics and Physicobiology

      巻: 14 号: 0 ページ: 75-84

    • DOI

      10.2142/biophysico.14.0_75

    • NAID

      130007040995

    • ISSN
      2189-4779
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Adaptation of cone pigments found in green rods for scotopic vision through a single amino acid mutation2017

    • 著者名/発表者名
      Keiichi Kojima , Yuki Matsutani , Takahiro Yamashita , Masataka Yanagawa , Yasushi Imamoto , Yumiko Yamano , Akimori Wada , Osamu Hisatomi , Kanto Nishikawa , Keisuke Sakurai , Yoshinori Shichida
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single-molecule fluorescence imaging of RalGDS on cell surfaces during signal transduction from Ras to Ral2017

    • 著者名/発表者名
      Ryo Yoshizawa, Nobuhisa Umeki, Masataka Yanagawa, Masayuki Murata, Yasushi Sako
    • 雑誌名

      Biophysics and Physicobiology

      巻: 印刷中

    • NAID

      130007040995

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 1分子イメージングを用いたGPCRの薬理学に向けて2018

    • 著者名/発表者名
      柳川 正隆
    • 学会等名
      第56回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 1分子拡散動態を指標にしたGPCRの活性評価2018

    • 著者名/発表者名
      柳川 正隆
    • 学会等名
      蛋白研セミナー:生体膜上の生物化学2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] MCF細胞内におけるp52ShcのGrb2シグナル伝達制御2018

    • 著者名/発表者名
      吉澤 亮, 梅木 伸久, 柳川 正隆, 村田 昌之, 佐甲 靖志
    • 学会等名
      第56回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Single-molecule pharmacology of a G protein-coupled receptor2017

    • 著者名/発表者名
      Masataka Yanagawa, Michio Hiroshima, Yuichi Togashi, Takahiro Yamashita, Yoshinori Shichida, Masahiro Ueda, Masayuki Murata, Yasushi Sako
    • 学会等名
      International Symposium on Biophysics of Rhodopsins
    • 発表場所
      京都大学 (京都府京都市)
    • 年月日
      2017-05-11
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Single-molecule pharmacology of a G protein-coupled receptor2017

    • 著者名/発表者名
      柳川正隆
    • 学会等名
      理研シンポジウム「細胞システムの動態と論理 IX」
    • 発表場所
      理化学研究所 (埼玉県和光市)
    • 年月日
      2017-04-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Single-molecule pharmacology of a GPCR2017

    • 著者名/発表者名
      Masataka Yanagawa, Michio Hiroshima, Yuichi Togashi, Takahiro Yamashita, Yoshinori Shichida, Masahiro Ueda, Masayuki Murata, Yasushi Sako
    • 学会等名
      University of Strasbourg-RIKEN Workshop on Membrane Lipidology
    • 発表場所
      Region Grand Est, France
    • 年月日
      2017-03-09
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Single-molecule imaging-based estimation of GPCR activity2017

    • 著者名/発表者名
      柳川 正隆, 廣島 通夫, 冨樫 祐一, 山下 高廣, 七田 芳則, 村田 昌之, 上田 昌宏, 佐甲 靖志
    • 学会等名
      日本生物物理学会第55回年会, 熊本, 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] p52SHC translocation to the plasma membrane of MCF7 cells2017

    • 著者名/発表者名
      吉澤 亮, 梅木 伸久, 柳川 正隆, 村田 昌之, 佐甲 靖志
    • 学会等名
      日本生物物理学会第55回年会, 熊本, 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Evolutionary acquisition of low thermal noise of cone pigments for scotopic vision2017

    • 著者名/発表者名
      小島 慧一, 松谷 優樹, 柳川 正隆, 山下 高廣, 今元 泰, 久冨 修, 山野 由美子, 和田 昭盛, 七田 芳則
    • 学会等名
      日本生物物理学会第55回年会, 熊本, 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Comparison of thermal activation rates between vertebrate visual pigments and pinopsin2017

    • 著者名/発表者名
      山下 高廣, 佐藤 恵太, 小島 慧一, 酒井 佳寿美, 松谷 優樹, 柳川 正隆, 山野 由美子, 和田 昭盛, 岩部 直之, 大内 淑代, 七田 芳則
    • 学会等名
      日本生物物理学会第55回年会, 熊本, 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 1分子拡散動態を指標にしたGPCRの活性評価2017

    • 著者名/発表者名
      柳川 正隆
    • 学会等名
      研究会「理論と実験」, 広島, 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 1分子動態を指標にしたGPCRの活性推定2016

    • 著者名/発表者名
      柳川正隆
    • 学会等名
      細胞動態システム科学研究会2016
    • 発表場所
      淡路島夢舞台ウェスティンホテル (兵庫県淡路市)
    • 年月日
      2016-12-20
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Comparative analysis of diffusion-function relationship of G protein-coupled receptors on the living cell surface2016

    • 著者名/発表者名
      Masataka Yanagawa, Michio Hiroshima, Yuichi Togashi, Takahiro Yamashita, Yoshinori Shichida, Masahiro Ueda, Masayuki Murata, Yasushi Sako
    • 学会等名
      日本生物物理学会第54回年会
    • 発表場所
      つくば国際会議場 (茨城県つくば市)
    • 年月日
      2016-11-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Elucidation of the EGF dependent localization mechanism of RalGDS molecule to plasma membrane using TIRF microscopy2016

    • 著者名/発表者名
      Ryo Yoshizawa, Nobuhisa Umeki, Masataka Yanagawa, Masayuki Murata, Yasushi Sako
    • 学会等名
      日本生物物理学会第54回年会
    • 発表場所
      つくば国際会議場 (茨城県つくば市)
    • 年月日
      2016-11-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Thermal activation rates of visual pigments expressed in rods2016

    • 著者名/発表者名
      Keiichi Kojima, Yuki Matsutani, Masataka Yanagawa, Takahiro Yamashita, Yasushi Imamoto, Osamu Hisatomi, Yumiko Yamano, Akimori Wada, Yoshinori Shichida
    • 学会等名
      日本生物物理学会第54回年会
    • 発表場所
      つくば国際会議場 (茨城県つくば市)
    • 年月日
      2016-11-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 1分子動態を指標としたClass C GPCRの活性推定2016

    • 著者名/発表者名
      柳川正隆, 廣島通夫, 冨樫祐一, 山下高廣, 七田芳則, 村田昌之, 上田昌宏, 佐甲靖志
    • 学会等名
      第13回GPCR研究会
    • 発表場所
      日本科学未来館 (東京都江東区)
    • 年月日
      2016-05-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [備考] プレスリリース 細胞膜の受容体1分子の動きから薬効を評価 -活性化したGPCR分子の動きは遅くなる-

    • URL

      http://www.riken.jp/pr/press/2018/20180919_1/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 理化学研究所 佐甲細胞情報研究室ホームページ 論文発表等 (論文へのオープンアクセスリンク)

    • URL

      http://www2.riken.jp/cell-info/publication/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] Method for evaluating activity of G protein-coupled receptor2018

    • 発明者名
      柳川正隆、佐甲靖志、廣島通夫、安井真人、上田昌宏、冨樫祐一
    • 権利者名
      柳川正隆、佐甲靖志、廣島通夫、安井真人、上田昌宏、冨樫祐一
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] Gタンパク質共役型受容体(GPCR)の活性評価方法2017

    • 発明者名
      柳川正隆、佐甲靖志、廣島通夫、安井真人、上田昌宏、冨樫祐一
    • 権利者名
      柳川正隆、佐甲靖志、廣島通夫、安井真人、上田昌宏、冨樫祐一
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2017-04-21
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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