電位依存性ホスファターゼが膜電位変化に応じて基質を変える分子機構の解明

• 研究課題/領域番号: 25860163
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生理学一般
• 研究機関: 大阪医科大学 (2015); 大阪大学 (2013-2014)
• 研究代表者: 坂田 宗平 大阪医科大学, 医学部, 講師 (40528006)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2014年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2013年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: 膜電位 / イノシトールリン脂質 / 非天然アミノ酸 / 電位依存性ホスファターゼ / 脱リン酸化酵素

研究成果の概要

電位依存性ホスファターゼは膜電位依存的にイノシトールリン脂質を脱リン酸化する。VSPは種々のイノシトールリン脂質を基質に持つが、最近の我々の研究により、低い膜電位ではPI(3,4,5)P3を脱リン酸化し、高い電位ではPI(3,4)P2を脱リン酸化することが示唆された。しかしながらその分子メカニズムは、全く不明であった。本研究では脱リン酸化に関わっている酵素領域に非天然アミノ酸を利用して蛍光ラベルを導入することで、膜電位と酵素領域の構造変化の関連を調べた。その結果、酵素領域のCα2 loopと呼ばれる部分が基質の選択性に重要な役割を果たしている可能性が示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Gating mechanisms of voltage-gated proton channels. (2015)
  • 著者名/発表者名: Okamura Y, Fujiwara Y, Sakata S.
  • 雑誌名: Annu Rev Biochem. 巻: 84 号: 1 ページ: 685-709
  • DOI: 10.1146/annurev-biochem-060614-034307
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional diversity of voltage-sensing phosphatases (VSPs) in two urodele amphibians (2014)
  • 著者名/発表者名: Mutua J, Jinno Y, Sakata S, Okochi Y, Ueno S, Tsutsui H, Kawai T, Iwao Y, Okamura Y.
  • 雑誌名: Physiological Reports 巻: 2 号: 7 ページ: 1-13
  • DOI: 10.14814/phy2.12061
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Phosphatase activity of the voltage-sensing phosphatase, VSP, shows graded dependence on the extent of activation of the voltage sensor (2014)
  • 著者名/発表者名: Sakata S & Okamura Y
  • 雑誌名: J. Physiol. 巻: 592(Pt 5) 号: 5 ページ: 899-914
  • DOI: 10.1113/jphysiol.2013.263640
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A Kir3.4 mutation causes Andersen–Tawil syndrome by an inhibitory effect on Kir2.1. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kokunai Y, Nakata T, Furuta M, Sakata S, Kimura H, Aiba T, Yoshinaga M, Osaki Y, Nakamori M, Itoh H, Sato T, Kubota T, Kadota K, Shindo K, Mochizuki H, Shimizu W, Horie M, Okamura Y, Ohno K, Takahashi MP
  • 雑誌名: Neurology 巻: 82 号: 12 ページ: 1058-64
  • DOI: 10.1212/wnl.0000000000000239
  • 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] Potential role of voltage-sensing phosphatases in regulation of cell structure through the production of PI(3,4)P₂ (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi S, Kurokawa T, Taira I, Aoki N, Sakata S, Okamura Y & Homma KJ
  • 雑誌名: J. Cell Physiol. 巻: 229 号: 4 ページ: 422
  • DOI: 10.1002/jcp.24463
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] ゼブラフィッシュの神経筋接合部を用いたシナプスホメオスタシスの分子メカニズムの研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: Souhei Sakata , Meghan Mott, Victor Mari Luna, Kimberly Epley and Fumihito Ono
  • 学会等名: 第９３回日本生理学会大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2016-03-22
• [学会発表] 蛍光を持つ非天然アミノ酸を利用した電位依存性ホスファターゼの酵素ドメインの電位依存的な構造変化の検出 (2015)
  • 著者名/発表者名: 坂田宗平、岡村康司
  • 学会等名: 第92回日本生理学会大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-03-21
• [学会発表] Chimeric study between sea urchin and mouse orthologs of voltage-gated proton channel revealed the critical sites for the activation speed (2014)
  • 著者名/発表者名: Souhei Sakata, Nana Miyawaki, Tatsuki Kurokawa, Nurdan Oezkucur, Yasushi Okamura
  • 学会等名: 第９１回日本生理学会大会
  • 発表場所: 鹿児島大学 郡元キャンパス
• [学会発表] 電位依存性ホスファターゼ 噓倀 の酵素活性は、電位センサーの活性化レベルに 応じて段階的に発揮される (2013)
  • 著者名/発表者名: 坂田宗平、岡村康司
  • 学会等名: 第106回近畿生理学談話会
  • 発表場所: 奈良県立医科大学
• [備考] 大阪大学医学系研究科統合生理学
  • URL: http://www.med.osaka-u.ac.jp/pub/phys2/okamura/