分子が膜電位を感知する基本原理の理解

• 研究課題/領域番号: 26291030
• 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: 生物物理学
• 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, 准教授 (20532980)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円); 2016年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2015年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2014年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
• キーワード: イオンチャネル / 生理学 / 膜電位

研究成果の概要

心臓の拍動や脳の活動に代表される生体の電気活動を発生させ制御する中心的な役割を担う電位依存性チャネルが膜電位を感知する仕組みを知ることを目的として行った。最小単位の電位依存性チャネルであるH+チャネルを対象に、膜電位センサーが膜電位を感知して動く様子、そしてチャネルが開くまでの分子の構造変化をダイナミックに解析し、電位依存性チャネルが膜電位を感じとるメカニズムを分子構造のレベルから明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Temperature-Sensitive Gating of Voltage-Gated H+ Channels (2017)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara Y.
  • 雑誌名: Journal of Physiological Sciences, Supplement1 巻: 67
• [雑誌論文] A study of dynamics of palmitoylated Ankyrin-G around a lipid bilayer by coarse-grained simulations (2017)
  • 著者名/発表者名: Kondo XH, Fujiwara Y., Shirota M., Kinoshita K.
  • 雑誌名: Journal of Physiological Sciences, Supplement1 巻: 67
• [雑誌論文] Structural insights into the nucleotide base specificity of P2X receptors. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kasuya G, Fujiwara Y, Tsukamoto H, Morinaga S, Ryu S, Touhara K, Ishitani R, Furutani Y, Hattori M, Nureki O.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 7 号: 1 ページ: 45208-45208
  • DOI: 10.1038/srep45208
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Conductance of P2X4 receptor is determined by conformational equilibrium in the transmembrane region (2016)
  • 著者名/発表者名: Minato Y, Suzuki S , Hara T, Kofuku Y, Kasuya G, Fujiwara Y, Igarashi S, Suzuki E, Nureki O, Hattori M, Ueda T, Shimada I
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. 巻: 発行中 号: 17 ページ: 4741-4746
  • DOI: 10.1073/pnas.1600519113
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Comparison between mouse and sea urchin orthologs of voltage-gated proton channel suggests role of S3 segment in activation gating (2016)
  • 著者名/発表者名: Sakata S, Miyawaki N, McCormack TJ, Arima H, Kawanabe A, Ozkucur N, Kurokawa T, Jinno Y, Fujiwara Y, Okamura Y
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Acta. 巻: 1858 号: 12 ページ: 2972-2983
  • DOI: 10.1016/j.bbamem.2016.09.008
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Crystal structures of the TRIC trimeric intracellular cation channel orthologues. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kasuya G, Hiraizumi M, Maturana AD, Kumazaki K, Fujiwara Y, Liu K, Nakada-Nakura Y, Iwata S, Tsukada K, Komori T, Uemura S, Goto Y, Nakane T, Takemoto M, Kato HE, Yamashita K, Wada M, Ito K, Ishitani R, Hattori M, Nureki O.
  • 雑誌名: Cell Res. 巻: 26 号: 12 ページ: 1288-1301
  • DOI: 10.1038/cr.2016.140
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Structural basis for the membrane association of ankyrinG via palmitoylation (2016)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara Y, Kondo H, Shirota M, Kobayashi M, Takeshita K, Nakagawa A, Okamura Y, Kinoshita K
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 6 号: 1 ページ: 23981-23981
  • DOI: 10.1038/srep23981
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Direct Interaction between the Voltage-sensors Produces Cooperative Sustained Deactivation in Voltage-gated H+ Channel Dimers. (2016)
  • 著者名/発表者名: Okuda H, Yonezawa Y, Takano Y, Okamura Y, Fujiwara Y.
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 291 号: 11 ページ: 5935-5947
  • DOI: 10.1074/jbc.m115.666834
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structural Insights into Divalent Cation Modulations of ATP-Gated P2X Receptor Channels (2016)
  • 著者名/発表者名: Kasuya, G., Y. Fujiwara, M. Takemoto, N. Dohmae, Y. Nakada-Nakura, R. Ishitani, M. Hattori, and O. Nureki
  • 雑誌名: Cell Report 巻: 14 号: 4 ページ: 932-944
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2015.12.087
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [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] 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] 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
• [学会発表] Approaches to structural dynamics of the voltage-gated H+ channel gating. (2018)
  • 著者名/発表者名: 藤原祐一郎
  • 学会等名: 第95回日本生理学会大会（招待講演）
• [学会発表] 電気生理で蛋白質を解析する (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤原祐一郎
  • 学会等名: 第66回NCVC研究者交流会（招待講演）
• [学会発表] 電位依存性プロトンチャネルの温度感受性ゲーティング (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤原祐一郎
  • 学会等名: 第94回日本生理学会大会
  • 発表場所: 浜松
  • 招待講演
• [学会発表] 粗視化シミュレーションによるアンキリンGの細胞膜周辺での動態の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 近藤寛子、藤原祐一郎、城田松之、木下 賢吾
  • 学会等名: 第94回日本生理学会大会
  • 発表場所: 浜松
  • 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その構造基盤 (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤原祐一郎
  • 学会等名: Advanced Biological Chemistry Seminar 2017
  • 発表場所: 京都
  • 招待講演
• [学会発表] ATP受容体(P2X)の２価イオンによる修飾とリガンド選択性の構造基盤 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤原祐一郎、糟谷豪、服部素之、濡木理
  • 学会等名: 第93回日本生理学会大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2016-03-24
  • 招待講演
• [学会発表] 神経軸索でイオンチャンネルを裏打ちする蛋白質アンキリンの膜接着機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤原祐一郎
  • 学会等名: 蛋白研研究会「第6回神経科学と構造生物学の融合研究会」
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 2015-11-26
  • 招待講演
• [学会発表] Electrophysiological approaches to structural dynamics of the voltage-gated H+ channel (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤原祐一郎
  • 学会等名: 第53回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2015-09-15
  • 招待講演
• [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・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・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、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H+チャネル２量体の構造と機能 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤原祐一郎
  • 学会等名: 第3回若手研究フォーラム
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2014-07-30
  • 招待講演