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悪性高熱症の原因となる1型リアノジン受容体変異の熱暴走マッピング

研究課題

研究課題/領域番号 19H03198
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分43040:生物物理学関連
研究機関大阪大学

研究代表者

鈴木 団  大阪大学, 蛋白質研究所, 講師 (40350475)

研究分担者 山澤 徳志子  東京慈恵会医科大学, 医学部, 准教授 (00282616)
大山 廣太郎  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 先端機能材料研究部, 主幹研究員 (70632131)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2021年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2020年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2019年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
キーワードカルシウム / 光学顕微鏡 / 蛍光イメージング / 熱パルス / リアノジン受容体
研究開始時の研究の概要

悪性高熱症(MH)は、過剰な体温上昇が引き金となって筋細胞の収縮および熱産生の機能が制御できなくなる疾患である。カルシウムイオンを通す膜タンパク質(RyR1)の変異により引き起こされるが、たった一つの変異がタンパク質全体の働きを変えてしまう仕組みは未だに不明である。そこで本研究では、RyR1変異体の熱への応答を網羅的に解析する。変異と熱応答性との関連を調べることで、重篤な変異の集中する箇所を探る(「熱暴走マッピング」)。

研究成果の概要

骨格筋で熱産生が制御不能となる悪性高熱症(MH)は、その原因の一つに、カルシウム放出チャネルである1型リアノジン受容体(RyR1)の変異が知られる。しかしたった一つの変異がこの巨大なタンパク質からのカルシウム放出を変調し、熱産生が暴走する仕組みは不明である。そこで本研究では、RyR1変異体における熱応答を解析し、変異部位と熱応答性との相関を得て、重篤な変異の集中する箇所を探る(「熱暴走マッピング」)ことを目的とした。N末領域についての理解が進捗し、新たなMHモデルマウスの構築が進むなど、当初の計画を上回る進捗を得た。本報告時点の成果は、原著論文4報と総説2報、オンラインアーカイブ1報。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究を通して得られた熱感受性と変異部位の相関に関する知見は、一般にカルシウム放出チャネルに関する学術研究にとって大きく貢献する以外に、臨床的に有効なデータ群へとつながることも期待される。本研究では、悪性高熱症においては、変異箇所に応じてRyR1の熱応答性が変わることを示した。迅速な対処が求められる臨床においては、事前にRyR1変異箇所を得ることで、熱応答性の強弱についての特徴を予め調べて対応を予想しておく、といったことが可能になるかもしれない。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 4件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 9件、 招待講演 4件)

  • [国際共同研究] Russian Academy of Sciences(ロシア連邦)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] St James’s University Hospital(英国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] Mount Sinai Medical Center(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] ロシア科学アカデミー(ロシア連邦)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] ロシア科学アカデミー(ロシア連邦)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Opto-thermal technologies for microscopic analysis of cellular temperature-sensing systems2022

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Oyama, Shuya Ishii, Madoka Suzuki
    • 雑誌名

      Biophysical Reviews

      巻: 14 号: 1 ページ: 41-54

    • DOI

      10.1007/s12551-021-00854-1

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Opportunities for hybrid diamond nanosensors targeting photothermal applications in biological systems2021

    • 著者名/発表者名
      Madoka Suzuki, Taras Plakhotnik
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 119 号: 19 ページ: 190502-190502

    • DOI

      10.1063/5.0063089

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Microscopic Temperature Control Reveals Cooperative Regulation of Actin-Myosin Interaction by Drebrin E2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Kubota, Hiroyuki Ogawa, Makito Miyazaki, Shuya Ishii, Kotaro Oyama, Yuki Kawamura, Shin’ichi Ishiwata, Madoka Suzuki
    • 雑誌名

      Nano Letters

      巻: 21 号: 22 ページ: 9526-9533

    • DOI

      10.1021/acs.nanolett.1c02955

    • NAID

      120007171008

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A novel RyR1-selective inhibitor prevents and rescues sudden death in mouse models of malignant hyperthermia and heat stroke2021

    • 著者名/発表者名
      Yamazawa Toshiko、Kobayashi Takuya、Kurebayashi Nagomi、Konishi Masato、Noguchi Satoru、Inoue Takayoshi、Inoue Yukiko U.、et al.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 号: 1 ページ: 4293-4293

    • DOI

      10.1038/s41467-021-24644-1

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Heat hypersensitivity of ryanodine receptor type 1 mutants implicated in malignant hyperthermia2020

    • 著者名/発表者名
      Oyama Kotaro、Zeeb Vadim、Yamazawa Toshiko、Murayama Takashi、Oyamada Hideto、Harada Yoshie、Fukuda Norio、Ishiwata Shin’ichi、Suzuki Madoka
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: -

    • DOI

      10.1101/2020.10.29.351452

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Insights into channel modulation mechanism of RYR1 mutants using Ca2+ imaging and molecular dynamics2020

    • 著者名/発表者名
      Yamazawa Toshiko、Ogawa Haruo、Murayama Takashi、Yamaguchi Maki、Oyamada Hideto、Suzuki Junji、Kurebayashi Nagomi、Kanemaru Kazunori、Oguchi Katsuji、Sakurai Takashi、Iino Masamitsu
    • 雑誌名

      The Journal of General Physiology

      巻: 152 号: 1 ページ: 0-0

    • DOI

      10.1085/jgp.201812235

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] ミクロスコピックな温度の精密操作で見いだされたドレブリンEによるアクチン・ミオシン相互作用の協同的制御2022

    • 著者名/発表者名
      久保田寛顕, 宮﨑牧人,石渡信一,鈴木団
    • 学会等名
      生体運動研究合同班会議2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] リアノジン受容体によるカルシウム恒常性異常に関連した筋疾患2022

    • 著者名/発表者名
      山澤德志子
    • 学会等名
      第99回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Precise temperature manipulation reveals heat hypersensitivity of ryanodine receptor type 12021

    • 著者名/発表者名
      Madoka Suzuki, Vadim Zeeb
    • 学会等名
      The 20th HFSP Awardees Meeting
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Measuring ultralocal thermal conductivity using hybrid diamond nanosensors2021

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, M.
    • 学会等名
      Bio-Nano Cross-Over International Workshop
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The mystery of intracellular heat2021

    • 著者名/発表者名
      Plakhotnik T., Suzuki, M.
    • 学会等名
      The 20th HFSP Awardees Meeting
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Heat diffusion in animal cells.2021

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, M.
    • 学会等名
      International Cooperation Meeting for Biology (ICMB)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Heat sensitive mutations in the middle region of the RyR1 channel implicated in malignant hyperthermia studied by optically controlled local heat pulse method2021

    • 著者名/発表者名
      Liu Chujie, Yoshie Harada, Madoka Suzuki
    • 学会等名
      International Cooperation Meeting for Biology (ICMB)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Intracellular heat diffusion acting behind thermogenesis2021

    • 著者名/発表者名
      Madoka Suzuki and Yoshie Harada
    • 学会等名
      The 16th International Symposium of the Institute Network for Biomedical Sciences / KEY FORUM 2021 International Symposium
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Heat diffusion from a nanoparticle in a cell2021

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, M.
    • 学会等名
      The 14th International Symposium on Nanomedicine (ISNM2021) joint with 11th Taiwan-Japan-Korea Nanomedicine Meeting
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cellular heat hypersensitivities caused by mutation in the C terminus region of the RyR1 channel implicated in malignant hyperthermia2021

    • 著者名/発表者名
      Chujie Liu, Toshiko Yamazawa, Kotaro Oyama, Yoshie Harada, Madoka Suzuki
    • 学会等名
      第59回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] The cellular uptake observation of nanoparticles by high speed AFM combined with fluorescent microscopy2021

    • 著者名/発表者名
      Akito Matsui, Hayato Yamashita, Akihiro Tsuji, Asuka Yamaguchi, Madoka Suzuki, Masayuki Abe
    • 学会等名
      第59回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Intracellular thermal conductivity determined by dual-functionalized diamond nanosensor2021

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, M.
    • 学会等名
      The 4th International Forum on Quantum Metrology and Sensing (IFQMS)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 分子動力学計算と生理実験によるリアノジン受容体のカルシウム放出機構の解析2021

    • 著者名/発表者名
      山澤德志子
    • 学会等名
      第64回日本神経化学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Therapeutic effects of novel type1 ryanodine receptor inhibitor on malignant hyperthermia2021

    • 著者名/発表者名
      Toshiko Yamazawa
    • 学会等名
      Calcium signaling and excitation-contraction coupling in cardiac, skeletal and smooth muscle; Journal of General Physiology
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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