代謝型プリン受容体P2Y1Rの膜電位依存性の構造基盤および構造変化の解明

• 研究課題/領域番号: 17K08557
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生理学一般
• 研究機関: 生理学研究所
• 研究代表者: 立山 充博 生理学研究所, 分子細胞生理研究領域, 准教授 (30276472)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2017年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: Gタンパク質共役型受容体 / 膜電位依存性 / 電気生理学 / 代謝型プリン受容体P2Y1R / GPRC / 膜電位固定下蛍光強度計測 / ゲーティング電流記録 / 構造機能連関

研究成果の概要

本研究の目的はP2Y1Rの膜電位依存性が受容体自体によるものか否かの検証および膜電位依存性を生ずる機構の解明であったが、機器の故障等による研究計画の見直しにより当初の目的に達しえなかった。しかしながら、HEK293T細胞発現系を用いた特異的人口アミノ酸導入およびANAP-VCF計測系の開発、ゲーティング電流記録などの成功による一連の研究から、膜電位変化により起こるP2Y1Rの構造変化は極めて微細で本研究における手法では検出が難しいことが明らかとなった。また、P2Y1Rと配列相同性の高いP2Y12Rを用いた実験から、特定の荷電性アミノ酸残基が膜電位依存性に寄与するのではないかと考えられた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

Gタンパク質共役型受容体には膜電位依存性を示すものがあることが知られている。しかしながら、受容体や作用薬の種類により電位依存的応答が異なるなど不明な点はいまだに多い。本研究により、Gq共役型P2Y1Rが電位依存性を示すのに対し、Gi/o共役型P2Y12Rが電位依存性を示さないこと、また、作用薬であるADPのみならずATPへの応答性もP2Y1Rは膜電位依存的に変化することが明らかとなった。ADPおよびATP、代謝型プリン受容体の多様な生理機能を理解するのに貢献するものと思われる。また、本研究で得られた培養細胞系での目的タンパク質への特異的人口アミノ酸導入法などは、今後の研究に寄与しうる。

研究成果

• [雑誌論文] A native prokaryotic voltage-dependent calcium channel with a novel selectivity filter sequence (2020)
  • 著者名/発表者名: Shimomura Takushi、Yonekawa Yoshiki、Nagura Hitoshi、Tateyama Michihiro、Fujiyoshi Yoshinori、Irie Katsumasa
  • 雑誌名: eLife 巻: 9 ページ: 1-21
  • DOI: 10.7554/elife.52828
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Non-sedating antihistamines block G-protein-gated inwardly rectifying K+ channels. (2019)
  • 著者名/発表者名: Chen IS, Liu C, Tateyama M, Karbat I, Uesugi M, Reuveny E, Kubo Y
  • 雑誌名: Br J Pharmacol 巻: 176 号: 17 ページ: 3161-3179
  • DOI: 10.1111/bph.14717
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Congenital goitrous hypothyroidism is caused by dysfunction of the iodide transporter SLC26A7 (2019)
  • 著者名/発表者名: Ishii Jun、Suzuki Atsushi、Kimura Toru、Tateyama Michihiro、Tanaka Tatsushi、Yazawa Takuya、Arimasu Yu、Chen I-Shan、Aoyama Kohei、Kubo Yoshihiro、Saitoh Shinji、Mizuno Haruo、Kamma Hiroshi
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 2 号: 1 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1038/s42003-019-0503-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Activation of AMPK-Regulated CRH Neurons in the PVH is Sufficient and Necessary to Induce Dietary Preference for Carbohydrate over Fat. (2018)
  • 著者名/発表者名: Okamoto S, Sato T, Tateyama M, Kageyama H, Maejima Y, Nakata M, Hirako S, Matsuo T, Kyaw S, Shiuchi T, Toda C, Sedbazar U, Saito K, Asgar NF, Zhang B, Yokota S, Kobayashi K, Foufelle F, Ferré P, Nakazato M, Masuzaki H, Shioda S, Yada T, Kahn BB, Minokoshi Y.
  • 雑誌名: Cell Rep. 巻: 22 号: 3 ページ: 706-721
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2017.11.102
  • NAID: 120007001417
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Two mutations at different positions in the CNBH domain of the hERG channel accelerate deactivation and impair the interaction with the EAG domain. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kume S, Shimomura T, Tateyama M, Kubo Y
  • 雑誌名: Journal of Physioloby 巻: 596 号: 19 ページ: 4629-4650
  • DOI: 10.1113/jp276208
  • 査読あり
• [雑誌論文] SLO potassium channels antagonize premature decision making in C. elegans (2018)
  • 著者名/発表者名: Aoki I, Tateyama M, Shimomura T, Ihara K, Kubo Y, Nakano S, Mori I.
  • 雑誌名: Commun Biol. 巻: 1 号: 1 ページ: 123-123
  • DOI: 10.1038/s42003-018-0124-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Gi/o-coupled muscarinic receptors co-localize with GIRK channel for efficient channel activation. (2018)
  • 著者名/発表者名: Tateyama M, Kubo Y
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 13 号: 9 ページ: e0204447-e0204447
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0204447
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ivermectin activates GIRK channels in a PIP2 -dependent, Gβγ-independent manner and an amino acid residue at the slide helix governs the activation. (2017)
  • 著者名/発表者名: Chen, I.S., Tateyama, M., Fukata, Y., Uesugi, M., & Kubo, Y.
  • 雑誌名: Journal of Physiology 巻: 595 号: 17 ページ: 5895-5912
  • DOI: 10.1113/jp274871
  • 査読あり
• [学会発表] Gi/oおよびGq共役型受容体によるTHIK-2チャネルの活性化 (2020)
  • 著者名/発表者名: 立山充博、久保義弘
  • 学会等名: 第97回日本生理学会大会
• [学会発表] Metabotropic glutamate receptor mGlu2 regulates signaling via Gq-coupled serotonergic receptor (2019)
  • 著者名/発表者名: Tateyama M, Kubo Y
  • 学会等名: FAOPS2019
  • 国際学会
• [学会発表] 代謝型グルタミン酸受容体mGlu2とGq共役型モノアミン受容体の機能的相互作用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 立山充博、久保義弘
  • 学会等名: 第95回日本生理学会大会