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ユビキノンの新しい生理機能の発掘を目指した細胞内動態の解明

研究課題

研究課題/領域番号 23K23540
補助金の研究課題番号 22H02273 (2022-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2022-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分38040:生物有機化学関連
研究機関京都大学

研究代表者

村井 正俊  京都大学, 農学研究科, 准教授 (80543925)

研究分担者 奥 公秀  京都先端科学大学, バイオ環境学部, 准教授 (10511230)
青木 航  大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (10722184)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2024年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2023年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2022年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
キーワードユビキノン(コエンザイムQ) / ミトコンドリア / 光親和性標識 / 出芽酵母 / ユビキノン(コエンザイムQ) / ユビキノン / 細胞内輸送 / クリックケミストリー
研究開始時の研究の概要

本研究では、有機化学の視点から、ユビキノン(UQ)の細胞内輸送に関与する一連のタンパク質を同定することで、UQの細胞内動態や多様な生理機能を理解する基盤の確立を目指す。そのために、独自に設計・合成したUQプローブ分子を用いた光親和性標識実験を基軸に据え、プロテオーム解析や遺伝学的アプローチと連携して研究を推進する。本研究で得られる成果は、医農薬の新規な創薬標的分子の発掘に繋がることが期待できる。

研究実績の概要

本研究では、有機化学の視点から、ユビキノン(UQ)の細胞内輸送に関与する一連のタンパク質を同定することで、UQの細胞内動態や多様な生理機能を理解する基盤の確立を目指す。そのために、独自に設計・合成したUQプローブ分子を用いた光親和性標識実験を基軸に据え、プロテオーム解析や遺伝学的アプローチと連携して研究を推進する。本研究で得られる成果は、医農薬の新規な創薬標的分子の発掘に繋がることが期待できる。2023年度末の段階で、光親和性標識法によっておよそ20種類の「ユビキノン結合性タンパク質」を同定している。その中でも、ミトコンドリア外膜のVDAC1および、内膜上の呼吸鎖複合体IVのサブユニットであるCOX3が同定されたことは意外であったが、両者ともその結合の特異性は高く、現在その生理的意義について精査を進めている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

2023年度までに、pUQ5で生育が相補されたΔCOQ2株に対して光親和性標識実験を行い、UQ取り込みに関与するタンパク質として、ミトコンドリア外膜のVDAC1および、内膜上の呼吸鎖複合体IVのサブユニットであるCOX3を同定した。これら2つのタンパク質は外界に存在するUQが細胞質内に取り込まれ、ミトコンドリアに集積する過程で重要な役割を果たしている可能性が極めて高い。本成果については現在論文投稿中である。このような進捗状況から、研究課題は概ね順調に進展していると考えている。

今後の研究の推進方策

現在までに、光親和性標識法によっておよそ20種類の「ユビキノン結合性タンパク質」を同定している。これらのタンパク質のタンパク質の生理的な意義について、生化学的あるいは遺伝学的なアプローチを通じて検証する予定である。

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (18件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Respiratory complex I in mitochondrial membrane catalyzes oversized ubiquinones2023

    • 著者名/発表者名
      Ikunishi Ryo、Otani Ryohei、Masuya Takahiro、Shinzawa-Itoh Kyoko、Shiba Tomoo、Murai Masatoshi、Miyoshi Hideto
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 299 号: 8 ページ: 105001-105001

    • DOI

      10.1016/j.jbc.2023.105001

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Discovery of Bis-sulfonamides as Novel Inhibitors of Mitochondrial NADH-Quinone Oxidoreductase (Complex I)2023

    • 著者名/発表者名
      Tsuji Atsuhito、Masuya Takahiro、Arichi Norihito、Inuki Shinsuke、Murai Masatoshi、Miyoshi Hideto、Ohno Hiroaki
    • 雑誌名

      ACS Medicinal Chemistry Letters

      巻: 14 号: 2 ページ: 211-216

    • DOI

      10.1021/acsmedchemlett.2c00504

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Diverse reaction behaviors of artificial ubiquinones in mitochondrial respiratory complex I.2022

    • 著者名/発表者名
      Uno S, Masuya T, Zdorevskyi O, Ikunishi R, Shinzawa-Itoh K, Lasham J, Sharma V, Murai M, Miyoshi H.
    • 雑誌名

      J Biol Chem.

      巻: 298 号: 7 ページ: 102075-102075

    • DOI

      10.1016/j.jbc.2022.102075

    • 関連する報告書
      2022 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] Cryo-EM structures of Na+-pumping NADH-ubiquinone oxidoreductase from Vibrio cholerae2022

    • 著者名/発表者名
      Kishikawa Jun-ichi、Ishikawa Moe、Masuya Takahiro、Murai Masatoshi、Kitazumi Yuki、Butler Nicole L.、Kato Takayuki、Barquera Blanca、Miyoshi Hideto
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 13 号: 1 ページ: 4082-4082

    • DOI

      10.1038/s41467-022-31718-1

    • 関連する報告書
      2022 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] コレラ菌Na+輸送性NADH-キノン酸化還元酵素に対する阻害剤の作用機構の解明2024

    • 著者名/発表者名
      石川萌、岸川淳一、桝谷貴洋、村井正俊、加藤貴之、Blanca Barquera、三芳秀人
    • 学会等名
      日本農芸化学会2024年度大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ミトコンドリア膜透過性遷移を阻害するイソオキサゾール類の作用機構研究2024

    • 著者名/発表者名
      渡辺大賀、桝谷貴洋、村井正俊、三芳秀人
    • 学会等名
      日本農芸化学会2024年度大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] リン脂質-キナゾリン・ハイブリッド阻害剤を用いた呼吸鎖複合体-Iのキノン反応ポケットの解析2024

    • 著者名/発表者名
      大谷燎平、志村優介、桝谷貴洋、村井正俊、三芳秀人
    • 学会等名
      日本農芸化学会2024年度大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 合成ユビキノンプローブを用いた出芽酵母のユビキノン取り込みに関与するタンパク質の探索2024

    • 著者名/発表者名
      水谷みらい、黒田聖奈、奥公秀、桝谷貴洋、村井正俊、三芳秀人
    • 学会等名
      日本農芸化学会2024年度大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] コレラ菌Na+輸送型NADH-キノン酸化還元酵素の特異的化学修飾と動態観測2024

    • 著者名/発表者名
      宮地咲野、田中比奈子、石川萌、Blanca Barquera, 桝谷貴洋、村井正俊、三芳秀人
    • 学会等名
      日本農芸化学会2024年度大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ミトコンドリア呼吸鎖複合体-I に対するロテノンの作用機構2024

    • 著者名/発表者名
      桝谷貴洋、村井正俊、三芳秀人
    • 学会等名
      日本農薬学会第49回大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ミトコンドリア膜透過性遷移を阻害するイソオキサゾール類の作用機構研究2024

    • 著者名/発表者名
      渡辺大賀、桝谷貴洋、三芳秀人、村井正俊
    • 学会等名
      日本農薬学会第49回大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] コレラ菌Na+輸送性NADH-キノン酸化還元酵素に対する阻害剤の作用機構の解明2023

    • 著者名/発表者名
      石川萌、岸川淳一、桝谷貴洋、村井正俊、加藤貴之、Blanca Barquera、三芳秀人
    • 学会等名
      日本生体エネルギー研究会 第49回討論会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 人工キノン類を用いた呼吸鎖複合体-Iのキノン反応部位に関する研究2023

    • 著者名/発表者名
      桝谷貴洋、生西凌、大谷燎平、村井正俊、志波智生、三芳秀人
    • 学会等名
      日本生体エネルギー研究会 第49回討論会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ミトコンドリア呼吸鎖複合体-Iを阻害するアセトゲニンの結合部位の同定2023

    • 著者名/発表者名
      西田美咲, 桝谷貴洋, 村井正俊, 三芳秀人
    • 学会等名
      日本農薬学会第48回大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] コレラ菌Na+輸送性NADH-ユビキノン酸化還元酵素におけるユビキノン側鎖の結合部位の同定2023

    • 著者名/発表者名
      石川萌, 桝谷貴洋, 村井正俊, Nicole Butler, Blanca Barquera, 三芳秀人
    • 学会等名
      日本農薬学会第48回大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] クライオ電子顕微鏡によるコレラ菌Na+輸送性NADH-ユビキノン酸化還元酵素の構造解明2023

    • 著者名/発表者名
      石川萌, 岸川淳一, 桝谷貴洋, 村井正俊, 北隅優希, Nicole Butler, 加藤貴之, Blanca Barquera, 三芳秀人
    • 学会等名
      日本農芸化学会2023年度大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ミトコンドリア呼吸鎖複合体-Iを阻害するアセトゲニンの結合部位の同定2023

    • 著者名/発表者名
      西田美咲, 桝谷貴洋, 村井正俊, 三芳秀人
    • 学会等名
      日本農芸化学会2023年度大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 人工キノン類を用いた呼吸鎖複合体-Iのキノン結合ポケットに関する研究2023

    • 著者名/発表者名
      生西凌, 大谷燎平, 桝谷貴洋, 村井正俊, 志波智生, 三芳秀人
    • 学会等名
      日本農芸化学会2023年度大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ミトコンドリア呼吸鎖複合体-Iにおける脱共役ユビキノン類の作用機構2023

    • 著者名/発表者名
      越高知生, 冨澤康平, 桝谷貴洋, 村井正俊, 三芳秀人
    • 学会等名
      日本農芸化学会2023年度大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] クライオ電子顕微鏡を用いたコレラ菌Na+輸送性NADH-ユビキノン酸化還元酵素の構造解明2022

    • 著者名/発表者名
      石川萌, 岸川淳一, 桝谷貴洋, 村井正俊 , 北隅優希, Nicole L. Butler, 加藤貴之, Blanca Barquera, 三芳秀人
    • 学会等名
      第60回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] コレラ菌Na+輸送性NADH-ユビキノン酸化還元酵素におけるユビキノン側鎖の結合部位の同定2022

    • 著者名/発表者名
      石川萌, 桝谷貴洋, 村井正俊, Nicole L. Butler, Blanca Barquera, 三芳秀人
    • 学会等名
      日本生体エネルギー研究会第48回討論会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 人工キノン類を用いたミトコンドリア呼吸鎖複合体-I のユビキノン反応部位の特性解明2022

    • 著者名/発表者名
      桝谷貴洋, 宇野晋平, 越高知生, 生西凌, 富澤康平, 大谷燎平, 奥田健司, 村井正俊, 三芳秀人
    • 学会等名
      日本生体エネルギー研究会第48回討論会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] 所属研究室ホームページ

    • URL

      http://www.biofunc-chem.kais.kyoto-u.ac.jp

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
  • [備考] Researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/read0145924

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
  • [備考] Google Scholar

    • URL

      https://scholar.google.com/citations?user=I66ybkoAAAAJ&hl=ja

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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