アンキリンによるイオンチャネルの膜上集積機構の解明

• 研究課題/領域番号: 24689012
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 生理学一般
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 藤原 祐一郎 大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (20532980)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 26,910千円 (直接経費: 20,700千円、間接経費: 6,210千円); 2013年度: 13,520千円 (直接経費: 10,400千円、間接経費: 3,120千円); 2012年度: 13,390千円 (直接経費: 10,300千円、間接経費: 3,090千円)
• キーワード: 興奮収縮連関 / 跳躍伝導 / イオンチャネル / 構造機能連関 / パルミトイル化 / アンキリン / 軸索起始部

研究成果の概要

アンキリンGは自身がパルミトイル化され神経細胞や心筋細胞において種々のイオンチャネルを特定の場所に局在化させ膜の電気的興奮基盤を構築している。本研究では、アンキリンG自身のパルミトイル化を受ける領域の結晶構造を酸化・還元の二状態で解析し、膜接着の分子動力学計算を行った。その結果、パルミトイル化は膜への接着を安定化することを明らかにした。パルミトイル化されていない状態や酸化状態のアンキリンGも膜近傍に漂うが、安定な接着面を形成しての膜結合は観察されなかった。これらの結果は膜近傍でアンキリンGは準備しており、パルミトイル化されると、固い構造基盤に基づいた膜の電気的興奮基盤を形成することを意味する。

研究成果

• [雑誌論文] Gating Mechanisms of Voltage-Gated Proton Channels (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Okamura, Yuichiro Fujiwara, Souhei Sakata
  • 雑誌名: Annual Reviews of Biochemistry 巻: 84
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temperature-sensitive gating of voltage-gated proton channels (2014)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara Y, Okamura Y.
  • 雑誌名: Current Topics in Membranes 巻: 74 ページ: 259-292
  • DOI: 10.1016/b978-0-12-800181-3.00010-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Long α-helices projecting from the membrane as the dimer interface in the voltage-gated H+ channel (2014)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara Y., Kurokawa T., Okamura Y.
  • 雑誌名: Journal of General Physiology 巻: 143 号: 3 ページ: 377-386
  • DOI: 10.1085/jgp.201311082
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] X-ray crystal structure of voltage-gated proton channel (2014)
  • 著者名/発表者名: Takeshita K, Sakata S, Yamashita E, Fujiwara Y, Kawanabe A, Kurokawa T, Okochi Y, Matsuda M, Narita H, Okamura Y & Nakagawa A
  • 雑誌名: Nat. Strucl. & Mol. Biol. 巻: (4) 号: 4 ページ: 352-7
  • DOI: 10.1038/nsmb.2783
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Gating of the Designed Trimeric/Tetrameric Voltage-Gated H+ Channel (2013)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara Y., Kurokawa T., Takeshita K., Nakagawa A., Larsson HP., Okamura Y.
  • 雑誌名: Journal of Physiology 巻: 591 号: 3 ページ: 627-640
  • DOI: 10.1113/jphysiol.2012.243006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural characteristics of the redox-sensing coiled coil in the voltage-gated H+ channel. (2013)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara Y, Takeshita K, Nakagawa A, Okamura Y
  • 雑誌名: J Biol Chem. 巻: 288(25) 号: 25 ページ: 17968-75
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.459024
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structure and function of dimeric assembly in voltage-gated H+ channel (2013)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara Y., Nakagawa A., Okamura Y.
  • 雑誌名: Spring-8 Research Frontiers 2012 巻: 2012 ページ: 14-15
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The cytoplasmic coiled-coil mediates cooperative gating temperature sensitivity in the voltage-gated H+ channel Hv1 (2012)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara Y, Kurokawa T, Takeshita K, Kobayashi M, Okochi Y, Nakagawa A & Okamura Y
  • 雑誌名: Nat. Communi. 巻: 3 号: 1 ページ: 816-816
  • DOI: 10.1038/ncomms1823
  • 査読あり
• [学会発表] 電位依存性 H+ チャネルS4領域のトリプトファン残基が2量体間で協同し脱活性化のキネティクスを遅くする (2015)
  • 著者名/発表者名: 奥田 裕子、米澤 康滋、鷹野 優、岡村 康司、藤原 祐一郎
  • 学会等名: 第１２０回日本解剖学会総会・全国学術集会 第９２回日本生理学会大会 合同大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-03-21
• [学会発表] 電位依存性プロトンチャネルの結晶構造 (2015)
  • 著者名/発表者名: 竹下 浩平、坂田 宗平、山下 栄樹、藤原 祐一郎、岡村 康司、中川 敦史
  • 学会等名: 第１２０回日本解剖学会総会・全国学術集会 第９２回日本生理学会大会 合同大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-03-21
• [学会発表] Voltage-gated H+ channel dimer: from molecular structure to physiological function (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuichiro Fujiwara, Yasushi Okamura
  • 学会等名: 「統合的多階層生体機能学領域の確立とその応用」領域終了記念シンポジウム
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2015-03-06
• [学会発表] 電位依存性H+チャネルのゲート電流 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤原 祐一郎、岡村 康司
  • 学会等名: 第５２回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2014-09-25
• [学会発表] イオンチャネルアンカー蛋白質（アンキリンG）の細胞膜接着機構の構造基盤 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤原 祐一郎、近藤寛子、城田 松之、小林 恵、竹下 浩平、中川 敦史、岡村 康司、木下 賢吾
  • 学会等名: 第37回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-09-11
• [学会発表] 電位依存性プロトンチャネル VSOP/Hv1 の動作原理 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岡村康司、藤原祐一郎、川鍋陽、坂田宗平、黒川竜紀
  • 学会等名: 第91回日本生理学会大会
  • 発表場所: 鹿児島
  • 年月日: 2014-03-18
  • 招待講演
• [学会発表] Voltage Sensing Mechanism in the Voltage-Gated H+ Channel (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤原祐一郎、岡村康司
  • 学会等名: 第91回日本生理学会大会
  • 発表場所: 鹿児島
  • 年月日: 2014-03-16
• [学会発表] 電位依存性H+ チャネルのゲーティングに対するS4領域の構造基盤 (2014)
  • 著者名/発表者名: 奥田裕子、岡村康司、藤原祐一郎
  • 学会等名: 第91回日本生理学会大会
  • 発表場所: 鹿児島
  • 年月日: 2014-03-16
• [学会発表] Long alpha-helices projecting from the membrane as the dimer interface in the voltage-gated H+ channel (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤原祐一郎、黒川竜紀、岡村康司
  • 学会等名: 第58回米国生物物理学会大会
  • 発表場所: San Francisco（米国）
  • 年月日: 2014-02-19
• [学会発表] X-RAY CRYSTAL STRUCTURE OF VOLTAGE GATED PROTON CHANNEL (2014)
  • 著者名/発表者名: 竹下浩平、坂田宗平、山下栄樹、藤原祐一郎、川鍋陽、黒川竜紀、大河内善 史、松田真、 成田宏隆、岡村康司、中川敦史
  • 学会等名: 第58回米国生物物理学会大会
  • 発表場所: San Francisco（米国）
  • 年月日: 2014-02-19
• [学会発表] Structural Characteristics of the Redox Sensing Coiled-coil in the Voltage-gated H+ Channel (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤原祐一郎、竹下浩平、中川敦史、岡村康司
  • 学会等名: 第2回 HD Physiology 国際シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-06-28 – 2013-06-29
• [学会発表] Continuous α-helices of S4 and coiled-coil form the dimer interface in the voltage-gated H+ channel (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤原祐一郎、黒川竜紀、岡村康司
  • 学会等名: 第2回 HD Physiology 国際シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-06-28 – 2013-06-29
• [学会発表] Molecular diversities of voltage sensing: from ion permeation to enzyme (2013)
  • 著者名/発表者名: 岡村康司、藤原祐一郎、坂田宗平、河合喬文、筒井秀和、大河内善史
  • 学会等名: Neuro2013
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2013-06-20
  • 招待講演
• [学会発表] Crystal Structure of AnkyrinG: the Ion Channel Anchoring Protein (2013)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara Y., Okamura Y.
  • 学会等名: Neuro2013
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2013-06-20
• [学会発表] Regulatory roles of the dimeric structure in the voltage-gated H+ channel (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤原祐一郎、黒川竜紀、竹下浩平、小林恵、中川敦史、岡村康司
  • 学会等名: 第90回 日本生理学会大会
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演
• [学会発表] 電位依存性プロトンチャネルのゲーティングを制御する分子機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 藤原祐一郎、黒川竜紀、竹下浩平、中川敦史、岡村康司
  • 学会等名: 生理研研究所「温熱生理研究会」
  • 発表場所: 岡崎
  • 招待講演
• [学会発表] 電位依存性H+チャネルのゲーティングと構造基盤 (2012)
  • 著者名/発表者名: 藤原祐一郎、黒川竜紀、岡村康司
  • 学会等名: 生理研研究会「膜機能分子の機能・構造ゆらぎの時空間スペク トル解析」
  • 発表場所: 岡崎
  • 招待講演
• [学会発表] 電位依存性H+チャネルの二量体化による活性制御とその構造基盤 (2012)
  • 著者名/発表者名: 藤原祐一郎
  • 学会等名: 第3回 神経科学と構造生物学の融合研究
  • 発表場所: 大阪
  • 招待講演
• [図書] 脳科学辞典（電子書籍） 分担執筆 「膜電位センサー」 (2012)
  • 著者名/発表者名: 藤原祐一郎、岡村康司
  • 出版者: 理化学研究所
• [備考] 電位依存性H+チャネル2量体会合領域の結晶構造とその機能的意義（日本生理学会HP）
  • URL: http://physiology.jp/exec/page/page20120517165828/
• [備考] 電位依存性H+チャネルの最適に設計された2量体構造と機能（日本生理学会HP）
  • URL: http://physiology.jp/exec/page/stopics84/
• [備考] 体温をあげて細菌から身を守る仕組みがわかった(SPring-8広報)
  • URL: http://www.spring8.or.jp/ja/news_publications/research_highlights/no_67/
• [備考] 水素イオンを通すタンパク質がペアで働く仕組みを原子レベルで解明！ (大阪大学HP)
  • URL: http://www.osaka-u.ac.jp/ja/news/ResearchRelease/2012/05/20120509_1
• [備考] 水素イオンを通すタンパク質がペアで働く仕組みを原子レベルで解明！(SPring-8HP)
  • URL: http://www.spring8.or.jp/ja/news_publications/press_release/2012/120509