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タウタンパク質老化と毒性機序における小胞体カルシウムの役割

公募研究

研究領域脳タンパク質老化と認知症制御
研究課題/領域番号 15H01572
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

濱田 耕造  国立研究開発法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, 研究員 (00311358)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2016年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2015年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワードカルシウム / 受容体 / タウ / 小胞体 / タンパク質 / 神経科学 / シグナル伝達 / カルシウムチャネル / 脳神経疾患 / 老化 / イオンチャネル / オートファジー / 認知症
研究実績の概要

認知症の発症過程でタウなどのタンパク質が神経細胞内でモノマーからオリゴマーそして繊維状構造へと構造変化することが知られている。しかし、この「タンパク質老化」と呼ばれる構造変化プロセスが細胞内でどのように制御され毒性を獲得するのか完全には理解されていない。細胞内のカルシウム貯蔵庫である小胞体はタンパク質の品質管理・分解除去や小胞体ストレス、ミトコンドリアへのカルシウム供給やオートファジーを制御する重要な細胞内小器官である。我々はこれまで「小胞体カルシウム」が小胞体ストレスとオートファジーを調節し神経変性を起こす新しい病態メカニズムについて研究を行ってきた。小胞体カルシウムチャネルであるIP3受容体1型(IP3R1)のアロステリック変化がオートファジーの制御異常に関わることが示唆され、共著で総説に紹介された(Autophagy, 2016)。更に、この分子メカニズムを解明するためIP3R1の立体構造をX線結晶構造解析により決定した(PNAS, 2017)。IP3存在下・非存在下と欠失変異体の結晶構造を決定し、IP3が結合して生じる構造変化の経路を見出した。さらに、遺伝子操作でこの経路に変異を入れ機能解析を行い、IP3結合部位からチャネル部位までの伝達経路を決定した。その結果、その経路の中でユニークな小葉型構造(リーフレット)がチャネルを開く伝達部位となることが解明された。今回明らかにしたIP3受容体の動作原理は、タンパク質老化と小胞体カルシウムの相互作用の構造基盤を提供し、将来的には認知症の治療や予防に役立つ新しい創薬ターゲットとして期待できる。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] IP3-mediated gating mechanism of the IP3 receptor revealed by mutagenesis and X-ray crystallography2017

    • 著者名/発表者名
      Hamada K, Miyatake H, Terauchi A, Mikoshiba K
    • 雑誌名

      PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America)

      巻: 114(18) 号: 18 ページ: 4661-4666

    • DOI

      10.1073/pnas.1701420114

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Guidelines for the use and interpretation of assays for monitoring autophagy (3rd edition)2016

    • 著者名/発表者名
      Klionsky DJ., Abdelmohsen K., Abe A., Abedin MJ.,Inomata M., et al.
    • 雑誌名

      Autophagy

      巻: 12(1) 号: 1 ページ: 1-222

    • DOI

      10.1080/15548627.2015.1100356

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Regulation of IP3 Receptor by Transglutaminase2015

    • 著者名/発表者名
      濱田 耕造、寺内 明子、中村 京子、 肥後 剛康、貫名 信行、松本 渚、久恒 智博、中村 健、御子柴克彦
    • 学会等名
      日本神経化学会大会
    • 発表場所
      埼玉県大宮ソニックシティー
    • 年月日
      2015-09-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Allosteric regulation of IP3 receptor by transglutaminase-mediated posttranslational modification2015

    • 著者名/発表者名
      Mikoshiba et al.
    • 学会等名
      Gordon Research Conference
    • 発表場所
      Sunday River Newry, ME, USA
    • 年月日
      2015-06-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Aberrant calcium signaling by transglutaminase-madiated posttranslational modification of IP3 receptors2015

    • 著者名/発表者名
      Mikoshiba et al.
    • 学会等名
      19th International Symposium on Calcium Binding Proteins and Calcium Function In Health and Disease
    • 発表場所
      Nashville, USA
    • 年月日
      2015-05-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2018-03-28  

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