人工シナプス小胞の開発

• 研究課題/領域番号: 20034037
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 森山 芳則 岡山大学, 大学院・医歯薬学総合研究科, 教授 (10150658)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円); 2009年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円); 2008年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
• キーワード: シナプス小胞 / 再構成 / 小胞型神経伝達物質トランスポーター / VNUT / VEAT / VGAT / VGLUT / VMAT / 人工オルガネラ / SNARE complex / トランスポーター / 神経科学 / PS-ATPase / フリッパーゼ

研究概要

神経伝達物質はシナプス小胞内に濃縮・蓄積された後、開口放出によって細胞外へ放出される。その後ターゲットとなる細胞の受容体に結合する事でシグナルを伝達している。シナプス小胞には様々なタンパク質が存在し、神経伝達物質の蓄積や開口放出に関わっている。V-ATPase(H+ポンプ)はATP加水分解のエネルギーを利用して、H+を小胞内に輸送する。これによって形成された小胞内外のH+の電気化学的勾配を利用して、小胞型神経伝達物質トランスポーターが伝達物質を小胞内に輸送している。これまでの単離シナプス小胞を用いた解析により、シナプス小胞に存在するタンパク質の概要が明らかになってきた。しかし、シナプス小胞の機能には未だ不明な点が多い。本研究では化学伝達機構解析の基盤とするために、精製タンパク質を用いた人工的なシナプス小胞を開発した。
神経伝達物質トランスポーターとして、小胞型グルタミン酸トランスポーター(VGLUT)、小胞型ヌクレオチドトランスポーター(VNUT)、小胞型興奮性アミノ酸トランスポーター(VEAT)、小胞型モノアミントランスポーター(VMAT)および小胞型GABAトランスポーター(VGAT)の大量発現・精製系を構築した。さらに、開口放出に必要な因子である、PSフリッパーゼ(ATPaseII)、シナプス小胞タンパク質(SV2)も同様に精製した。V-ATPaseの代わりにバクテリア由来のF-ATPaseを精製しH+ポンプとして用いた。これらのタンパク質をともにリポソーム中に再構成したところ、再構成膜小胞はATPを添加する事で神経伝達物質を輸送した。この輸送の生化学的特徴は単離シナプス小胞と同模であった。
本研究により開発した人工シナプス小胞は神軽化学伝達の分子機構を理解する上で、必須なツールとなるものと期待している。

研究成果

• [雑誌論文] プリン作動性化学伝達のミッシングリンク:小胞型ヌクレオチドトランスポーター (2010)
  • 著者名/発表者名: 森山芳則
  • 雑誌名: 日薬理誌 135 ページ: 1414-1414
  • NAID: 10026543969
• [雑誌論文] Vacuolar transport of nicotine is mediated by a multidrug and toxic compound extrusion (MATE) transporter in Nicotiana tabacum. (2009)
  • 著者名/発表者名: Morita, M., Shitan, N., Sawada, K., Montagu, Y.M., Inze, D., Rischer, H., Coossens, A., Oksman-Caldentey, K.M., Moriyama, Y., Yazaki, K.
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci.USA 106(7) ページ: 24472452-24472452
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of the vesicular nucleotide transporter (VNUT) in taste cells. (2009)
  • 著者名/発表者名: Iwatsuki, K., Ichikawa, R., Hiasa, M., Moriyama, Y., Torii, K., Uneyama, H.
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 388 ページ: 15-15
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vesicular inhibitory amino acid transporter is a Cl^-/γ-Aminobutixate co-transporter. (2009)
  • 著者名/発表者名: Jugs, N., Muroyama, A., Hiasa, M., Omote, H., Moriyama, Y.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 284(50) ページ: 3507335078-3507335078
  • 査読あり
• [雑誌論文] SLCO4C1 transporter eliminates uremic toxins and attenuates hypertension and renal inflammation. (2009)
  • 著者名/発表者名: Toyohara, T., et al (total 32 authors, 30th author Moriyama, Y.)
  • 雑誌名: J.Am.Soc.Nephrol. 20(12) ページ: 25462555-25462555
  • 査読あり
• [雑誌論文] ATPとアスパラギン酸の化学伝達を司る小胞型トランスポーターの発見 (2009)
  • 著者名/発表者名: 森山芳則
  • 雑誌名: 蛋白質・核酸・酵素 54(2) ページ: 148155-148155
  • 査読あり
• [雑誌論文] 私のパラ神経研究 その1 神経とパラ神経の狭間で (2009)
  • 著者名/発表者名: 森山芳則
  • 雑誌名: ミクロスコビア 26(2) ページ: 9297-9297
  • 査読あり
• [雑誌論文] 私のパラ神経研究 その2 ATPトランスポーターの発見 (2009)
  • 著者名/発表者名: 森山芳則
  • 雑誌名: ミクロスコビア 26(3) ページ: 187191-187191
  • 査読あり
• [雑誌論文] 構成的生化学による小胞型神経伝達物質トランスポーター研究の新展開 (2009)
  • 著者名/発表者名: 森山芳則
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 230(13) ページ: 11671168-11671168
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vacuolar transport of nicotine is mediated by a novel multidrug and toxic compound extrusion (MATE) transporter in Nicotiana tabacum (2009)
  • 著者名/発表者名: Morita, M., Shitan, N., Sawads, Montagu, V. N., K., Inze, D., Rischer, H., Goossens, A., Oksman-Caldentey, K. M., Moriyama, Y., and Yazaki, K.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 106(7) ページ: 2447-2452
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel variant of mouse MATE-1 H+/organic cation antiporter with a long hydrophobic tail (2008)
  • 著者名/発表者名: Kobara, A., Hiasa, N., Matsumoto, T., Otsuka, M., Omote, H., and Moriyama, Y.
  • 雑誌名: Arch. Biochem. Biophys. 469 ページ: 195-199
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of glutamate residues in substrate recognition by human MATEl polyspecific H+/organic cation exporter (2008)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto, T., Kanamoto, T., Otsuka, M., Omote, H., and Moriyama, Y.
  • 雑誌名: Am. J. Physol. Cell Physiol 294
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of a vesicular nucleotide transporter (2008)
  • 著者名/発表者名: Sawada, K., Echigo, N., Juge, N., Miyaji, T., Otsuka, M., Omote, H., Yamamoto, A., and Moriyama. Y.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105 ページ: 5683-5686
  • NAID: 120002306983
  • 査読あり
• [雑誌論文] Presence of aquaporin and V-ATPase on the contractile vacuole of Amoeba proteus (2008)
  • 著者名/発表者名: Nishihara, E., Yokota, E., Tazaki, A., Orii, H., Katsuhara, N., Kataoka, K., Igarashi, H., Moriyama, Y., Shimmen, T., and Sonobe, S.
  • 雑誌名: Biol. Cell 100 ページ: 179-188
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of a vesicular aspartate transporter (2008)
  • 著者名/発表者名: Miyaji, T., Echigo, N., Hiasa, N., Senoh, S., Omote, H., and Noriyama, Y.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105 ページ: 11720-11724
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cycloprodigiosin hydrochloride activates the Ras-PI3 K-Akt pathway and suppresses protein synthesis inhibition-induced apoptosis in PC12 cells (2008)
  • 著者名/発表者名: Kawauchi, K., Tobiume, K., Iwashita, K., Inagaki, H., Morikawa, T., Shibukawa, Y., Moriyama, Y., Hirat,. H., and Kamata, H.
  • 雑誌名: Biosci. Biotechnol. Biochem. 72(6) ページ: 1564-1570
  • NAID: 10027528911
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expression and function of TETRAN, anew type of membrane transporter (2008)
  • 著者名/発表者名: Ushijima, N., Hiasa, N., Namba, T., Hwang, HJ., Hoshino, T., Mima, S., Tsuchiya, T., Moriyama, Y., and Mizushima, T.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 374 ページ: 325-330
  • 査読あり
• [雑誌論文] Glutamate transporter-mediated glutamate secretion in the mammalian pineal gland (2008)
  • 著者名/発表者名: Kim, MH., Uehara, S., Muroyama, A., Hille, BL., Moriyama, Y., and Koh, D-K.
  • 雑誌名: J. Neuroscience 28 ページ: 10852-10863
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vesicular glutamate transporter acts as a metabolic regulator (2008)
  • 著者名/発表者名: Moriyama, Y., and Omote, H.
  • 雑誌名: Biol. Pharm. Bull 31(10) ページ: 1844-1846
  • NAID: 110006936319
  • 査読あり
• [雑誌論文] Physiology and pharmacology of the gut nutrient perception. Foreword (2008)
  • 著者名/発表者名: Torii, K., and Moriyama, Y.
  • 雑誌名: Biol. Pharm. Bull 31(10) ページ: 1826-1826
  • 査読あり
• [雑誌論文] MATE-type proteins as anchor transporters for excretion of metabolic waste products and xenobiotics (2008)
  • 著者名/発表者名: Moriyama, Y., Hiasa, M., Matsumoto, T., and Omote, H.
  • 雑誌名: Xenobiotica 38 ページ: 1107-1118
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vesicular Neurotransmitter Transporter (2008)
  • 著者名/発表者名: Omote, H., and Moriyama, Y.
  • 雑誌名: Encyclopedic Reference of Neuroscience, online version.
  • 査読あり
• [雑誌論文] 特集 : メンブレントランフィックの奔流 : 分子から細胞、そして個体へ,3. メンブレントラフィックと神経系, 小胞型神経伝達物質トランスポーターの局在化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 表弘志、森山芳則
  • 雑誌名: 蛋白質・核酸・酵素, 12月号増刊 53(16) ページ: 2220-2224
  • 査読あり
• [雑誌論文] ATPとアスパラギン酸の化学伝達を司る小胞型トランスポーターの発見 (2008)
  • 著者名/発表者名: 森山芳則
  • 雑誌名: 蛋白質・核酸・酵素 54(2) ページ: 148-155
  • 査読あり
• [学会発表] 神経伝達物質トランスポーターの構造・機能・制御:化学伝達の人工制御を目指して (2009)
  • 著者名/発表者名: 森山芳則
  • 学会等名: 第二回Bimonthly Symposiumトランスポーターシンポジウム:トランスポーター研究の新たな展開-トランスボーターを標的とした創薬への動向-
  • 発表場所: 神戸、神戸臨床研究情報センター(TRI)
  • 年月日: 2009-06-02
• [学会発表] Vesicular glutamate transporter acts as a metabolic regulator (2009)
  • 著者名/発表者名: 森山芳則
  • 学会等名: the 2009 Annual meeting of Korean Endocrine Society
  • 発表場所: 韓国(ソウル)
• [学会発表] Vesicular nucleotide transporter : From molecule to physiology. (2009)
  • 著者名/発表者名: 森山芳則
  • 学会等名: Fukuoka Purine 2009(同大会のランチョンセミナーThe Fifth Vesicular Transporter (VNUT) and The Fifth Taste (umami)にて講演.International Symposium on Purinergog Signalling in New Stzategy of Drug Discoveryのオーガナイザー)
  • 発表場所: 福岡、Hotel The LUIGANS
• [学会発表] Roles of vesicular neurotransmitter transporters in the metabolic regulation. (2009)
  • 著者名/発表者名: 森山芳則
  • 学会等名: 第36回国際生理学会世界大会(IUPS)シンポジウムPhysiology of gut nutrient perception
  • 発表場所: 京都、国立京都国際会館
• [学会発表] Role of vesicular neurotransmitter transporters in regulation of endocrine function (2009)
  • 著者名/発表者名: 森山芳則
  • 学会等名: 19th International congress of Nutrition (ICN2009) : Amino acid and related metabolites : nutritional and physiological significance normal appetite, digestion and homeostasis for healthier life
  • 発表場所: タイ(バンコク)
• [学会発表] ポストゲノム時代に対応したトランスポーターの大量増調製法A large scale purification of fundtional human transporters (2009)
  • 著者名/発表者名: 森山芳則
  • 学会等名: 第82回日本生化学会大会 シンポジウム2S20p「トランスポーター研究のパラダイムシフト:ヒトシステムの理解を目指して」で発表、オーガナイザー
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] Symposium on the MESO CONTROL of the cells, by the cells, for the cells. -featuring transportsomes-Session 7 Membrane transporters : from crystal structure to cellular function (特別講演) (2009)
  • 著者名/発表者名: 森山芳則
  • 学会等名: The third iCeMS international symposium : The MEXT priority area of transportsome open symposium 2009 : The twelfth membrane research forum
  • 発表場所: 京都Hotel Fujita Kyoto
• [学会発表] G蛋白質シグナル細胞情報ネットワークを統合するG蛋白質シグナル研究の新展開, 生体膜トランスポートソームの分子構築と生理機能(特別講演) (2009)
  • 著者名/発表者名: 森山芳則
  • 学会等名: G蛋白質特定領域・膜輸送複合体特定領域合同若手ワークショップ
  • 発表場所: 神戸セミナーハウス
• [学会発表] Walking and Talking with Transporters (2008)
  • 著者名/発表者名: 森山芳則
  • 学会等名: トランスポーターワークショップin鶴岡(特別講演)
  • 発表場所: 鶴岡
  • 年月日: 2008-11-15
• [学会発表] 小胞型ATPトランスポーターの同定と機能解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 森山芳則
  • 学会等名: 第30回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム, 第21回バイオメディカル分析科学シンポジウム8/8(金)9:00-10:20C会場トランスポーター2の座長
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] Vesicular ATP transport : update and perspectives. 生理学研究所研究会「病態と細胞外プリンー治療標的としての可能性を探る」 (2008)
  • 著者名/発表者名: 森山芳則
  • 学会等名: ATPプリン研究会(特別講演)
  • 発表場所: 岡崎
• [学会発表] Role of vesicular nucleotide transporter (VNUT) in the purinergic signal transmission (2008)
  • 著者名/発表者名: 森山芳則
  • 学会等名: 第81回日本生化学会大会, 第31回相本分子生物学会年会. BMB2008(12/11シンポジウム発表、オーガナイザー。トランスポーターが拓く新しい生物システム(細胞応答分野))
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
• [図書] トランスポーター科学最前線辻彰想編集10薬物排出のアンカー・トランスポーターMATEの発見とその生理・薬理学的機能 (2008)
  • 著者名/発表者名: 森山芳則
  • 総ページ数: 22
  • 出版者: 廣川書店
• [備考]
  • URL: http://www.pharm.okayama-u.ac.jp/lab/seika/