心筋細胞のカルシウムイオン制御機構の結晶学的解明

• 研究課題/領域番号: 25291012
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 構造生物化学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 小川 治夫 東京大学, 分子細胞生物学研究所, 准教授 (40292726)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円); 2015年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2014年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2013年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
• キーワード: 膜蛋白質 / イオンポンプ蛋白質 / X線結晶解析 / X線結晶構造解析

研究成果の概要

SERCA2aは筋小胞体へのCa2+の取り込みを担うCa2+ポンプであり、PLN（フォスフォランバン）はその直接的制御因子である。PLNはβアドレナリンシグナルの最も重要なmediatorであり、その燐酸化状態に依存したSERCA2aの制御を行う。近年PLN/SERCA2a系を制御する因子群が発見され、大規模な複合体（レギュラトーム）を形成することが判明した。だが、SERCA2aやPLNの大量発現・精製系が存在しなかったために、制御機構の詳細を明らかにできないでいた。そこで我々独自の大量発現・精製系を用いることで、レギュラトームの制御機構の解明を目指した。

研究成果

• [雑誌論文] Genotype-phenotype correlations of malignant hyperthermia and central core disease mutations in the central region of the RYR1 channel. (2016)
  • 著者名/発表者名: Murayama, T., Kurebayashi, N., Ogawa, H., Yamazawa, T., Oyamada, H., Suzuki, J., Kanemaru, K., Oguchi, K., Iino, M. and Sakurai, T.
  • 雑誌名: Hum Mutat. 巻: 37 号: 11 ページ: 1231-1241
  • DOI: 10.1002/humu.23072
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Sequential substitution of K+ bound to Na+,K+-ATPase visualized by X-ray crystallography (2015)
  • 著者名/発表者名: Ogawa, H., Cornelius, F., Hirata, A., Toyoshima, C.
  • 雑誌名: Nat Commun. 巻: 6 号: 1 ページ: 8004-8004
  • DOI: 10.1038/ncomms9004
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Functional analysis of SERCA1b, a highly expressed SERCA1 variant in myotonic dystrophy type 1 muscle (2015)
  • 著者名/発表者名: Zhao, Y., Ogawa, H., Yonekura, S., Mitsuhashi, H., Mitsuhashi, S., Nishino, I., Toyoshima, C., Ishiura, S.
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta. 巻: 1852 号: 10 ページ: 2042-2047
  • DOI: 10.1016/j.bbadis.2015.07.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biselyngbyasides, Cytotoxic Marine Macrolides, are Novel and Potent Inhibitors of the Ca2+ Pumps with a Unique Mode of Binding (2015)
  • 著者名/発表者名: Morita, M., Ogawa, H., Ohno, O., Yamori, T., Suenaga, K., Toyoshima, C.
  • 雑誌名: FEBS Lett. 巻: 589 号: 13 ページ: 1406-1411
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2015.04.056
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stimulation, inhibition or stabilization of Na, K-ATPase caused by specific lipid interactions at distinct sites (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Habeck, H. Haviv, A. Katz, E. Kapri-Pardes, S. Ayciriex, A. Shevchenko, H. Ogawa, C. Toyoshima, and S.J.D. Karlish
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 290 号: 8 ページ: 4829-4842
  • DOI: 10.1074/jbc.m114.611384
  • 査読あり
• [雑誌論文] ナトリウムポンプ蛋白質がナトリウムを選択的に運搬する機構 - How the Na+-pump recognizes and transports Na+ selectively. (2015)
  • 著者名/発表者名: 小川治夫, 金井隆太, 豊島近
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 巻: 254 ページ: 1186-1187
• [雑誌論文] Crystal structure of a Na^+-bound Na^+, K^+-ATPase preceding the E1P state. (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Kanai, H. Ogawa, B. Vilsen, F. Cornelius and C. Toyoshima
  • 雑誌名: Nature 巻: 502 号: 7470 ページ: 201-206
  • DOI: 10.1038/nature12578
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structures of the calcium pump and sarcolipin in the E1·Mg2+ state. (2013)
  • 著者名/発表者名: C. Toyoshima
  • 雑誌名: Nature 巻: 495 号: 7440 ページ: 260-264
  • DOI: 10.1038/nature11899
  • 査読あり
• [学会発表] Recent advances in structural studies of SR Ca2+-ATPase (2017)
  • 著者名/発表者名: 小川治夫
  • 学会等名: 第94回日本生理学会
  • 発表場所: 浜松アクトシティコングレスセンター（静岡県浜松市）
  • 年月日: 2017-03-28
  • 招待講演
• [学会発表] Large-scale production of mammalian membrane proteins toward determination of high resolution structures (2017)
  • 著者名/発表者名: Haruo Ogawa, Chikashi Toyoshima
  • 学会等名: Biophysical Society 61st Annual Meeting
  • 発表場所: New Orleans, Louisiana, USA
  • 年月日: 2017-02-11
  • 国際学会
• [学会発表] Ca2+-ポンプ構造研究の最前線 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小川治夫、樺島佳樹、豊島近
  • 学会等名: 日本生体エネルギー研究会 第42回討論会
  • 発表場所: 名古屋工業大学4号館ホール（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2016-12-19
• [学会発表] 高分解能構造解析へ向けた哺乳類由来膜蛋白質の大量生産 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小川治夫、村山尚、呉林なごみ、豊島近
  • 学会等名: 第89回 日本生化学会大会シンポジウム
  • 発表場所: 仙台国際センター/東北大学川内北キャンパス（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-09-25
  • 招待講演
• [学会発表] Kinetics by X-ray crystallography:sequential substitution of K+ bound to Na+,K+-ATPase (2016)
  • 著者名/発表者名: Haruo Ogawa, Flemming Cornelius,Ayami Hirata, Chikashi Toyoshima
  • 学会等名: Biophysical Society 60th annual meeting
  • 発表場所: Los Angeles Convention center, Los Angeles, California (USA)
  • 年月日: 2016-02-27
  • 国際学会
• [学会発表] X線結晶構造解析によるキネティックス測定：Na+,K+-ATPaseに結合したK+は段階的に置換される (2015)
  • 著者名/発表者名: 小川治夫, 平田絢美, Flemming Cornelius, 豊島近
  • 学会等名: 日本生体エネルギー研究会 第41回討論会
  • 発表場所: 東京大学医学部１号館講堂（東京都・文京区）
  • 年月日: 2015-12-21
• [学会発表] Kinetics by X-ray crystallography: sequential substitution of K+ bound to Na+,K+-ATPase. (2015)
  • 著者名/発表者名: Haruo Ogawa, Flemming Cornelius,Ayami Hirata, Chikashi Toyoshima
  • 学会等名: BMB2015（第38回日本分子生物学会 第88回日本生化学会合同大会）ワークショップ
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫県・神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01
  • 招待講演
• [学会発表] Sequential substitution of bound K+ in the transmembrane binding sites of Na+,K+-ATPase, kinetics by X-ray crystallography. (2015)
  • 著者名/発表者名: Haruo Ogawa, Flemming Cornelius,Ayami Hirata, Chikashi Toyoshima
  • 学会等名: 日本生物物理学会第53回年会シンポジウム
  • 発表場所: 金沢大学 角間キャンパス自然科学本館（石川県・金沢市）
  • 年月日: 2015-09-13
  • 招待講演
• [学会発表] X-線結晶構造解析が明かすビセリングビアサイド類のCa2+ポンプ阻害機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 森田 真布, 小川 治夫, 杖田 淳子, 大野 修, 矢守 隆夫, 豊島 近, 末永 聖武
  • 学会等名: 日本化学会第95春季年会2015
  • 発表場所: 日本大学理工学部船橋キャンパス/薬学部（千葉県船橋市）
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] X-ray crystallographic study of Na,K-ATPase in complex with cardiotonic steroids (2015)
  • 著者名/発表者名: Haruo Ogawa, Kanna Motoyama, Flemming Cornelius, Bente Vilsen, Chikashi Toyoshima
  • 学会等名: Biophysical Society 59th Annual meeting
  • 発表場所: Baltimore Convention Center, Baltimore, MD, USA
  • 年月日: 2015-02-07 – 2015-02-11
• [学会発表] Na+,K+-ATPaseと強心配糖体複合体のX線結晶構造解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小川 治夫, 元山 かん奈, Cornelius Flemming, Vilsen Bente, 豊島 近
  • 学会等名: 第87回日本生化学会
  • 発表場所: 京都国際会館（京都府京都市）
  • 年月日: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [学会発表] 筋強直性ジストロフィーの病態に関わる筋小胞体Ca2+-ATPase 1スプライスバリアントの機能的差異 (2014)
  • 著者名/発表者名: 趙 一夢, 小川 治夫, 米倉 慎一郎, 三橋 弘明, 豊島 近, 石浦 章一
  • 学会等名: 第87回日本生化学会
  • 発表場所: 京都国際会館（京都府京都市）
  • 年月日: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [学会発表] Large Production of SERCA toward determination of three-dimensional structures (2014)
  • 著者名/発表者名: Haruo Ogawa, Yimeng Zhao, Ayami Hirata, Junko Tsueda, Shoichi Ishiura, Giuseppe Inesi, Chikashi Toyoshima
  • 学会等名: ASMB special symposia series, Na,K-ATPase and related transport ATPases: Structure, Mechanism, Cell Biology, Health and Disease
  • 発表場所: De Werelt Conference Centre, Lunteren, Netherlands
  • 年月日: 2014-08-30 – 2014-09-05
• [学会発表] Extensive analysis on the interaction between sarcolipin and Ca2+-ATPase (2013)
  • 著者名/発表者名: Ogawa, H., Iwasawa, S., Hirata, A., Tsueda, J., Toyoshima, C.
  • 学会等名: 第86回日本生化学会大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
• [学会発表] Large production of mammalian membrane proteins toward determination of three-dimensional structures (2013)
  • 著者名/発表者名: Ogawa, H., Hirata, A., Tsueda, J., Inesi, G., Toyoshima, C.
  • 学会等名: The 2nd HD Physiology International Symposium
  • 発表場所: 丸の内 My Plaza Hall