ミトコンドリアNCXによるマトリックスイオン動態・エネルギー代謝制御機構の解明

• 研究課題/領域番号: 20390057
• 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: 生理学一般
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 松岡 達 京都大学, 医学研究科, 特定准教授 (00263096)
• 研究分担者: 金 鳳柱 京都大学, 医学研究科, 研究員 (80511823)
• 連携研究者: 高塚 賢二 京都大学, 医学研究科, 研究員 (70378701) ; 竹内 綾子 京都大学, 医学研究科, 助教 (00378704)
• 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: 19,630千円 (直接経費: 15,100千円、間接経費: 4,530千円); 2010年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2009年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2008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: ミトコンドリア / シミュレーション / Na / Ca交換 / カルシウム / NCX / 心筋細胞 / Ca

研究概要

ミトコンドリア機能の統合的解明を目指して、心筋細胞におけるミトコンドリア内及び細胞質のCa動態を、Ca感受性蛍光色素を用い解析した。その結果を基礎に、ミトコンドリアのCa、Na、Hイオン濃度変化を良く再現する数理ミトコンドリアモデルを開発し、酸化的リン酸化・TCA回路等の代謝数理モデルと統合した包括的ミトコンドリア数理モデルを作成した。Ca及び無機リン酸による制御がエネルギー代謝バランスの維持に重要であることが示された。

研究成果

• [雑誌論文] Induction and enhancement of cardiac cell differentiation from mouse and human induced pluripotent stem cells with cyclosporin-a. (2011)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara M., et al.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Induction and enhancement of cardiac cell differentiation from mouse and human induced pluripotent stem cells with cyclosporin-a. (2010)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara M, Yan P, Otsuji TG, Narazaki G, Uosaki H, Fukushima H, Kuwahara K, Harada M, Matsuda H, Matsuoka S, Okita K, Takahashi K, Nakagawa M, Ikeda T, Sakata R, Mummery CL, Nakatsuji N, Yamanaka S, Nakao K, Yamashita JK.
  • 雑誌名: PLoS One. Vol6, No2 ページ: 16734-16734
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnesium gating of cardiac gap junction channels. (2010)
  • 著者名/発表者名: Matsuda H, Kurata Y, Oka C, Matsuoka S, Noma A.
  • 雑誌名: Progress in Biophysics and Molecular Biology. Vol103, No1 ページ: 102-110
  • NAID: 120002511391
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnesium gating of cardiac gap junction channels. (2010)
  • 著者名/発表者名: Matsuda H., et al.
  • 雑誌名: Progress in Biophysics and Molecular Biology 巻: 103 ページ: 102-110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Controlled release of matrix metalloproteinase-1 plasmid DNA prevents left ventricular remodeling in chronic myocardial infarction of rats. (2009)
  • 著者名/発表者名: Lin X, Jo H, Ishii TM, Fujita M, Fu M, Tambara K, Yamamoto M, Tabata Y, Komeda M, Matsuoka S.
  • 雑誌名: Circulation Journal. Vol73, No12 ページ: 2315-2321
  • NAID: 10025938557
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of Mg^<2+> block of the inward rectifier K^+ current in cardiac repolarization reserve : a quantitative simulation. (2009)
  • 著者名/発表者名: Ishihara K, Sarai N, Asakura K, Noma A, Matsuoka S.
  • 雑誌名: Journal of molecular and cellular cardiology. Vol47, No1 ページ: 76-84
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chronic partial unloading restores beta-adrenergic responsiveness and reverses receptor downregulation in failing rat hearts. (2009)
  • 著者名/発表者名: Wang J, Tsukashita M, Nishina T, Marui A, Yoshikawa E, Muranaka H, Matsuoka S, Ikeda T.
  • 雑誌名: Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. Vol137, No2 ページ: 465-470
  • 査読あり
• [雑誌論文] Increased O_2 consumption in excitation-contraction coupling in hypertrophied rat heart slices related to increased Na^+-Ca^<2+>exchange activity. (2009)
  • 著者名/発表者名: Shimizu J, Yamashita D, Misawa H, Tohne K, Matsuoka S, Kim B, Takeuchi A, Nakajima-Takenaka C, Takaki M.
  • 雑誌名: Journal of Physiological Sciences. Vol59, No1 ページ: 63-74
  • NAID: 10025218212
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cyclosporin-A potently induces highly cardiogenic progenitors from embryonic stem cells. (2009)
  • 著者名/発表者名: Yan P, Nagasawa A, Uosaki H, Sugimoto A, Yamamizu K, Teranishi M, Matsuda H, Matsuoka S, Ikeda T, Komeda M, Sakata R, Yamashita JK.
  • 雑誌名: Biochemical and biophysical research communications. Vol379, No1 ページ: 115-120
  • 査読あり
• [雑誌論文] Controlled release of matrix metalloproteinase-1 plasmid DNA prevents left ventricular remodeling in chronic myocardial infarction of rats (2009)
  • 著者名/発表者名: Lin X, et al.
  • 雑誌名: Circulation Journal 73 ページ: 2315-21
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of Mg^<2+> block of the inward rectifier K^+ current in cardiac repolarization reserve : a quantitative simulation (2009)
  • 著者名/発表者名: Ishihara K, et al.
  • 雑誌名: Journal of molecular and cellular cardiology 47 ページ: 76-84
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chronic partial unloading restores beta-adrenergic responsiveness and reverses receptor downregulation in failing rat hearts. (2009)
  • 著者名/発表者名: Wang J
  • 雑誌名: Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery 137 ページ: 465-470
  • 査読あり
• [雑誌論文] Increased O2 consumption in excitation-contraction coupling in hypertrophied rat heart slices related to increased Na^<+-> Ca2^+ exchange activity. (2009)
  • 著者名/発表者名: Shimizu J
  • 雑誌名: Journal of Physiological Sciences 59 ページ: 63-74
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cyclosporin-A, potently induces highly Gardiogenic progenitors from embryonic stem cells. (2009)
  • 著者名/発表者名: Yan P
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 379 ページ: 115-120
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Simulation study on the activation of cardiac CaMKII delta-isoform and its regulation by phosphatases. (2008)
  • 著者名/発表者名: Chiba H, Schneider NS, Matsuoka S, Noma A.
  • 雑誌名: Biophysical Journal. Vol95, No5 ページ: 2139-2149
  • 査読あり
• [雑誌論文] Directed and systematic differentiation of cardiovascular cells from mouse induced pluripotent stem cells. (2008)
  • 著者名/発表者名: Narazaki G, Uosaki H, Teranishi M, Okita K, Kim B, Matsuoka S, Yamanaka S, Yamashita JK.
  • 雑誌名: Circulation. Vol118, No5 ページ: 498-506
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Simulation study on the activation of cardiac CaMKII delta-isoform and its regulation by phosphatases. (2008)
  • 著者名/発表者名: Chiba H
  • 雑誌名: Biophysical Journal 95 ページ: 2139-2149
  • 査読あり
• [雑誌論文] Directed and systematic differentiation of cardiovascular cells from mouse induced pluripotent stem cells. (2008)
  • 著者名/発表者名: Narazaki G
  • 雑誌名: Circulation. 118 ページ: 498-506
  • 査読あり
• [学会発表] Mathematical modeling Ca2+ dependent regulation of cardiac mitochondria. International Symposium (2011)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Matsuoka.
  • 学会等名: Computational Physiology of Cardiac Myocytes and Pancreatic β-cells ; Interaction between Energy Metabolism and Membrane Excitability.
  • 発表場所: 京都市
  • 年月日: 2011-01-30
• [学会発表] Mathematical modeling Ca^<2+> dependent regulation of cardiac mitochondria. (2011)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Matsuoka
  • 学会等名: International Symposium "Computational Physiology of Cardiac Myocytes and Pancreatic β-cells ; Interaction between Energy Metabolism and Membrane Excitability"
  • 発表場所: 京都市
  • 年月日: 2011-01-30
• [学会発表] コンピュータシミュレーションによる心臓機能の探索 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松岡達
  • 学会等名: 第27回日本心電学会学術集会
  • 発表場所: 大分市
  • 年月日: 2010-10-09
• [学会発表] A simulation study of compensated heart failure. BBSRC UK-Japan Collaboration (2010)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Matsuoka.
  • 学会等名: Cardiac Electro-Mechanical Function : Cell-Organ Cross-Talk Revealed via Integration of experiments and Models.
  • 発表場所: 英国オックスフォード
  • 年月日: 2010-09-07
• [学会発表] A simulation study of compensated heart failure (2010)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Matsuoka
  • 学会等名: BBSRC UK-Japan Collaboration "Cardiac Electro-Mechanical Function : Cell-Organ Cross-Talk Revealed via Integration of experiments and Models.
  • 発表場所: 英国オックスフォード
  • 年月日: 2010-09-07
• [学会発表] Role of Ca^<2+>-dependent regulation in mitochondrial energy metabolism. BBSRC UK-Japan Collaboration (2010)
  • 著者名/発表者名: Ayako Takeuchi.
  • 学会等名: Cardiac Electro-Mechanical Function : Cell-Organ Cross-Talk Revealed via Integration of experiments and Models.
  • 発表場所: 英国オックスフォード
  • 年月日: 2010-09-06
• [学会発表] Role of Ca^<2+>-dependent regulation in mitochondrial energy metabolism (2010)
  • 著者名/発表者名: Ayako Takeuchi
  • 学会等名: BBSRC UK-Japan Collaboration "Cardiac Electro-Mechanical Function : Cell-Organ Cross-Talk Revealed via Integration of experiments and Models.
  • 発表場所: 英国オックスフォード
  • 年月日: 2010-09-06
• [学会発表] Simulation Study of Physiology and Pathology of Heart : An Integrated Cardiac Cell Model. (2010)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Matsuoka.
  • 学会等名: 第74回日本循環器学会総会・学術集会
  • 発表場所: 京都市
  • 年月日: 2010-03-05
• [学会発表] Simulation Study of Physiology and Pathology of Heart : An Integrated Cardiac Cell Model (2010)
  • 著者名/発表者名: 松岡達
  • 学会等名: 第74回日本循環器学会総会・学術集会
  • 発表場所: 京都市
  • 年月日: 2010-03-05
• [学会発表] Model and Experimental studies on regulation of mitochondrial Ca by mitochondrial Na^+/Ca^<2+> exchanger. (2009)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Matsuoka.
  • 学会等名: 36th International Congress of Physiological Science Satellite Symposium.
  • 発表場所: 香川県直島
  • 年月日: 2009-08-03
• [学会発表] Model and Experimental studies on regulation of mitochondrial Ca by mitochondrial Na^+/Ca^<2+> exchanger (2009)
  • 著者名/発表者名: 松岡達
  • 学会等名: 36th International Congress of Physiological Science Satellite Symposium
  • 発表場所: 香川県直島
  • 年月日: 2009-08-03
• [学会発表] Role of mitochondrial Na^+/Ca^<2+> exchange on B cell receptor-mediated Ca2+ responses in DT40 cell. (2009)
  • 著者名/発表者名: Bongju Kim, Satoshi Matsuoka
  • 学会等名: 36th International Congress of Physiological Sciences.
  • 発表場所: 京都市
  • 年月日: 2009-07-28
• [学会発表] Role of mitochondrial Na^+/Ca^<2+> exchange on B cell receptor-mediated Ca^<2+> responses in DT40 cell (2009)
  • 著者名/発表者名: Bongju Kim, Satoshi Matsuoka
  • 学会等名: 36th International Congress of Physiological Sciences
  • 発表場所: 京都市
  • 年月日: 2009-07-28
• [学会発表] 心筋細胞におけるエネルギー代謝のシミュレーション (2009)
  • 著者名/発表者名: 松岡達
  • 学会等名: 第26回日本心電学会学術集会
  • 発表場所: 京都市
  • 年月日: 2009-07-04
• [学会発表] Computational integration of cardiac cell function. (2009)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Matsuoka.
  • 学会等名: 2009 IUPS International Conference of Physiological Sciences.
  • 発表場所: 韓国Busan
  • 年月日: 2009-01-16
• [学会発表] Computational integration of cardiac cell function. (2009)
  • 著者名/発表者名: Matsuoka S
  • 学会等名: 2009 TUPS International Conference of Physiological Sciences.
  • 発表場所: Busan, Korea
  • 年月日: 2009-01-16
• [学会発表] 心筋細胞機能の包括的シミュレーション (2008)
  • 著者名/発表者名: 松岡達, Kyoto Model
  • 学会等名: 自然科学研究機構「自然科学における階層と全体」平成20年度シンポジウム
  • 発表場所: 蒲郡市
  • 年月日: 2008-12-17
• [学会発表] Kyoto Model : 心筋細胞機能の包括的シミュレーション (2008)
  • 著者名/発表者名: 松岡達
  • 学会等名: 自然科学研究機構「自然科学における階層と全体」平成20年度シンポジウム.
  • 発表場所: 蒲郡愛知
  • 年月日: 2008-12-17
• [学会発表] Computational integration of cardiac cell function. (2008)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Matsuoka.
  • 学会等名: 2008 Annual Conference of the Korean Association of Biological Sciences.
  • 発表場所: 韓国Mokpo
  • 年月日: 2008-08-20
• [学会発表] Computational integration of cardiac cell function (2008)
  • 著者名/発表者名: Matsuoka S
  • 学会等名: 2008 Annual Conference of the Korean Association of Biological Sciences.
  • 発表場所: Mokpo, Korea.
  • 年月日: 2008-08-20
• [学会発表] Cell/Biodynamics simulation project in Kyoto university : Medical systems biology of the heart. International Physiome Symposium2008 (2008)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Matsuoka.
  • 学会等名: Toward Holistic Medicine : Physiome and Oriental Medicine.
  • 発表場所: 韓国Seoul
  • 年月日: 2008-04-11
• [学会発表] Cell/Biodynamics simulation project in Kyoto university : Medical systems biology of the heart. (2008)
  • 著者名/発表者名: Matsuoka S
  • 学会等名: International Physiome Symposium2008 "Toward Holistic Medicine : Physiome and Oriental Medicine"
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2008-04-11