細胞内カルシウム濃度変動の時空間パターン形成の分子機構の解析

• 研究課題/領域番号: 20370054
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機能生物化学
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 道川 貴章 独立行政法人理化学研究所, 発生神経生物研究チーム, 副チームリーダー (90282516)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 20,670千円 (直接経費: 15,900千円、間接経費: 4,770千円); 2010年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2009年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2008年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
• キーワード: カルシウムシグナル / 細胞内情報伝達 / セカンドメッセンジャー / イノシトール三リン酸 / カルシウム放出チャネル / カルシウムポンプ / ホスフォリパーゼC / カルシウム振動 / システムズバイオロジー / 情報伝達 / 蛍光共鳴エネルギー移動 / イオンチャネル / カルシウム

研究概要

蛍光共鳴エネルギー移動を利用して細胞内Ca^<2+>放出チャネルであるイノシトール三リン酸(IP_3)受容体の開口機構、およびCa^<2+>振動中のCa^<2+>ポンプ活性を明らかにし、ホスフォリパーゼCβ1およびβ4のCa^<2+>振動形成における役割を明らかにした。これらの結果に基づき構築した数理モデルにより、IP_3受容体の不活性化を誘導するCa^<2+>結合がIP_3結合と拮抗する事がCa^<2+>振動形成の本質的メカニズムであることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Highly cooperative dependence of sarco/endoplasmic reticulum calcium ATPase (SERCA) 2a pump activity on cytosolic calcium in living cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Satoh K., Matsu-ura T., Enomoto M., Nakamura H., Michikawa T., Mikoshiba K.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional characterization of the P1059L mutation in the inositol 1,4,5-trisphosphate receptor type 1 identified in a Japanese SCA15 family (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki H., Nozaki H., Onodera O., Michikawa T., Nishizawa M., Mikoshiba K.
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tyr-167/Trp-168 in type 1/3 inositol ,4,5-trisphosphate receptor mediates functional coupling between ligand binding and channel opening (2010)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki H., Chan J., Ikura M., Michikawa T., Mikoshiba K.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 285 ページ: 36081-36091
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural studies of inositol 1,4,5-trisphosphate receptor: coupling ligand binding to channel gating (2010)
  • 著者名/発表者名: Chan J., Yamazaki H., Ishiyama N., Seo M-D., Mal T.K., Michikawa T., K.Mikoshiba, Ikura M.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 285 ページ: 36092-36099
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spontaneous network activity visualized by ultrasensitive Ca^<2+> indicator, yellow Cameleon-Nano (2010)
  • 著者名/発表者名: Hirokawa K., Yamada Y., Matsuda T., Kobayashi K., Hashimoto M., Matsu-ura T., Miyawaki A., Michikawa T., Mikoshiba K., Nagai T.
  • 雑誌名: Nat.Methods. 7 ページ: 729-732
  • NAID: 120002834691
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tyr-167/Trp-168 in type 1/3 inositol 1,4,5-trisphosphate receptor mediates functional coupling between ligand binding and channel opening (2010)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki, H., et al.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 巻: 285 ページ: 36081-36091
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural studies of inositol 1,4,5-trisphosphate receptor : coupling ligand binding to channel gating (2010)
  • 著者名/発表者名: Chan, J., et al.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 巻: 285 ページ: 36092-36099
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spontaneous network activity visualized by ultrasensitive Ca^<2+> indicator, yellow Cameleon-Nano (2010)
  • 著者名/発表者名: Horikawa, K., et al.
  • 雑誌名: Nat.Methods 巻: 7 ページ: 729-732
  • 査読あり
• [雑誌論文] ATP modulation of Ca^<2+> release by type-2 and type-3 inositol (1,4,5)-trisphosphate receptors. Differing ATP sensitivities and molecular determinants of action (2008)
  • 著者名/発表者名: Betzenhauser M.J., Wagner L.E., Iwai M., Michikawa T., Mikoshiba K., Yule D.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 283 ページ: 21579-21587
  • 査読あり
• [雑誌論文] ATP modulation of Ca2+ release by type-2 and type-3 inositol (1, 4, 5)-triphosphate receptors. Differing ATP sensitivities and molecular determinants of action (2008)
  • 著者名/発表者名: Betzenhauser MJ, et al.
  • 雑誌名: J Biol Chem 283 ページ: 21579-87
  • 査読あり
• [学会発表] The relationship between IP3 level and the frequency of Ca^<2+> oscillations (2011)
  • 著者名/発表者名: Toru Matsu-ura, Sachiko Ishida, Takayuki Michikawa, Katsuhiko Mikoshiba
  • 学会等名: Biophysical Society 55th Annual Meeting
  • 発表場所: Baltimore, MD, USA
• [学会発表] Highly cooperative dependence of SERCA2a calcium pump activity on cytosolic caclium (2011)
  • 著者名/発表者名: Kanayo Satoh, Toru Matsu-ura, Masahiro Enomoto,Takayuki Michikawa, Katsuhiko Mikoshiba
  • 学会等名: Biophysical Society 55th Annual Meeting
  • 発表場所: Baltimore, MD, USA
• [学会発表] The relationship between IP_3 level and the frequency of Ca^<2+> oscillations (2011)
  • 著者名/発表者名: 松浦徹
  • 学会等名: Biophysical Society 55th Annual Meeting
  • 発表場所: Baltimore, USA
• [学会発表] Analysis of the regulatory mechanism of Ca^<2+> oscillations with a novel IP_3R model that reproduces cytosolic IP_3 dynamics (2010)
  • 著者名/発表者名: 松浦徹
  • 学会等名: 第83回日本生化学会大会・第33回日本分子生物学会年会合同大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-12-10
• [学会発表] Evaluation of the performance of genetically encoded calcium indicators expressed in mammalian neurons (2010)
  • 著者名/発表者名: 山田義之
  • 学会等名: Neuroscience 2010
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2010-11-17
• [学会発表] Analysis of the regulatory mechanism of Ca^<2+> oscillations with a novel IP3R model that reproduces cytosolic IP3 dynamics (2010)
  • 著者名/発表者名: Toru Matsu-ura, Sachiko Ishida,Takayuki Michikawa,Katsuhiko Mikoshiba
  • 学会等名: 第83回日本生化学会大会・第33回日本分子生物学会年会合同大会
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] Evaluation of the performance of genetically encoded calcium indicators expressed in mammalian neurons (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki. Yamada,Takayuki Michikawa,Mitsuhiro Hashimoto, Atsushi Miyawaki, Michael Hausser, Katsuhiko Mikoshiba
  • 学会等名: Neuroscience2010
  • 発表場所: San Diego, CA USA
• [学会発表] Evaluating the performance of genetically encoded calcium indicators expressed in mammalian neurons (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Yamada,Takayuki Michikawa,Mitsuhiro hashimoto, Atsushi Miyawaki, Katsuhiko Mikoshiba
  • 学会等名: Neuro2010第33回日本神経科学大会・第53回日本神経化学会大会・第20回日本神経回路学会大会合同大会
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] Distinct roles of phospholipase C beta1 and beta4 in the generation of Ca^<2+> oscillations (2010)
  • 著者名/発表者名: Sachiko Ishida, Taru Matsu-ura,Takayuki Michikawa,Katsuhiko Mikoshiba
  • 学会等名: 第48回生物物理学会
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] 蛍光タンパク質Ca<2+>センサーによる哺乳類神経細胞の活動記録法 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山田義之
  • 学会等名: Neuro2010
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] Ca^<2+>振動形成におけるホスホリパーゼCβ1およびβ4の異なる役割 (2010)
  • 著者名/発表者名: 石田幸子
  • 学会等名: 第48回生物物理学会年会
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] イノシトール三リン酸受容体カルシウム放出チャネルの開口機構の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 山崎美佳、道川貴章、御子柴克彦
  • 学会等名: 第82回日本生化学会大会
  • 発表場所: 兵庫県神戸市
  • 年月日: 2009-10-24
• [学会発表] イノシトール三リン酸受容体カルシウム放出チャネルの開口機構の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 山崎美佳、道川貴章、御子柴克彦
  • 学会等名: 第82回日本生化学会年会
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] An adenovirus-based novel experimental system for introduction of genetically encoded tools (2009)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Yamada,Takayuki Michikawa,Mitsuhiro Hashimoto, Atsushi Miyawaki, Katsuhiko Mikoshiba
  • 学会等名: 第32回日本神経科学会大会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] カルシウム振動の周期はどのように調節されているのか (2008)
  • 著者名/発表者名: 松浦徹、道川貴章、御子柴克彦
  • 学会等名: 第81回日本生化学会合同大会、第31回日本分子生物学会
  • 発表場所: 神戸
• [図書] Methods Mol.Biol.(Isolation of inositol 1,4,5-trisphosphate receptor-associating proteins and selective knockdown using RNA interference 645) (2010)
  • 著者名/発表者名: Mizutani A., Kawaai K., Hisatsune C., Ando H., Michikawa T., Mikoshiba K.
• [図書] Isolation of inositol 1,4,5-trisphosphate receptor-associating proteins and selective knockdown using RNA interference. Methods in Molecular Biology : Inositol Phosphates and Lipids (2010)
  • 著者名/発表者名: Mizutani, A., et al.
  • 総ページ数: 230
  • 出版者: Humana Press Inc.
• [図書] Isolation of inositol 1,4,5-trisphosphate receptor-associating proteins and selective knockdown using RNA interference. Methods in Molecular Biology : Inositol Phosphates and Lipids
  • 著者名/発表者名: Mizutani, A., et al.
  • 出版者: Humana Press Inc.(印刷中)