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プロトンチャネルの温度感知機構の解明と理論応用

公募研究

研究領域温度を基軸とした生命現象の統合的理解
研究課題/領域番号 18H04697
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
研究機関香川大学

研究代表者

藤原 祐一郎  香川大学, 医学部, 教授 (20532980)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円)
2019年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2018年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
キーワードイオンチャネル / 温度センサー / 温度感受性イオンチャネル / 電位依存性チャネル / プロトンチャネル / ゲーティング
研究実績の概要

Hvチャネルの温度特性を解析する。その高い温度依存性を生み出す分子機構を明らかにし、電位依存性チャネルスーパーファミリーに普遍的に通用する温度センシング機構を解明することを目指し、タンパク質の構造-機能-物性を「温度という共通のパラメター」を基軸として解析を行なった。計算科学を用い理論と実験の両側面からチャネルタンパク質を解析し、各パラメターの有機的なつながりを検討した。
1) Hvチャネルの温度感知機構の電気生理学的解析と蛋白質化学的解析結果を融合させ、温度感知機構の理論構築を行った。作成した変異体にも適合するか実験的に検証を行った。
2) 分子動力学解析:Hvチャネルの結晶構造を用いて温度を変えたシミュレーションを行った。温度依存性ドメインの局所的センサー機能が膜貫通領域に伝わりチャネルの開閉を制御する機構を理解するために、膜貫通領域も付加したfull-lengthのチャネルを用いてシミュレーションを行った。
3)他の温度センシングチャネルへのアイデアの展開
Hvチャネルは最小単位の分子構成からなり、他の分子たとえば電位依存性チャネルスーパーファミリー(TRPチャネルも含まれる)の電位センサードメインと構造類似性が高いため、Hv研究で得られる知見の応用が期待される。TRPチャネルにHvチャネルから得られたアイデアで変異を導入し、温度特性を変化させることが出来るかを電気生理学的に解析した。温度依存性のほとんど無い他の電位センサー分子に変異を導入し温度感知機構をもたらすことが出来るか試みた。実験で用いたチャネルに対して、構造情報を基に温度センシング機構を考察した。領域内共同研究を通じて、他種動物の温度感受性チャネルの解析と解析手法の応用を応用を試みた。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件) 図書 (3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] The mechanoreceptor DEG-1 regulates cold tolerance in Caenorhabditis elegans2020

    • 著者名/発表者名
      Takagaki N., Ohta A., Ohnishi K., Kawanabe A., Minakuchi Y., Toyoda A., Fujiwara Y., Kuhara A.
    • 雑誌名

      EMBO reports

      巻: 21 号: 3 ページ: 1-14

    • DOI

      10.15252/embr.201948671

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] アンキリンが生体膜に相互作用する構造基盤2018

    • 著者名/発表者名
      藤原 祐一郎, 近藤 寛子, 城田 松之, 木下 賢吾
    • 雑誌名

      生物物理

      巻: 58 号: 3 ページ: 152-154

    • DOI

      10.2142/biophys.58.152

    • NAID

      130007378614

    • ISSN
      0582-4052, 1347-4219
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Structural and molecular basis of Na+/D-glucose co-transporters hexose specificity2020

    • 著者名/発表者名
      Kazuyo Kamitori, Yuichiro Fujiwara
    • 学会等名
      第97回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 電位依存性プロトンチャネルの細胞内側からの制御  Intracellular regulation of the voltage-gated proton channel.2020

    • 著者名/発表者名
      川鍋陽、藤原祐一郎
    • 学会等名
      第58回日本生物物理学会年会、群馬
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Sugar specificity and structural analyses of Na+/D-glucose co-transporters Could rare sugars be transported via SGLTs?2019

    • 著者名/発表者名
      Kazuyo Kamitori, Yuichiro Fujiwara
    • 学会等名
      7th International Sciety of Rare Sugars
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 電位依存性プロトンチャネルがpHと膜電位を感じる機構2019

    • 著者名/発表者名
      藤原 祐一郎
    • 学会等名
      第11回日本生物物理学会 中国四国支部大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] What is the pH-gradient Sensing in the Voltage- Gated H+ Channel?2019

    • 著者名/発表者名
      藤原祐一郎
    • 学会等名
      第9回アジアオセアニア生理学会(第96回日本生理学会合同大会)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Toward the understanding of hexose specificity of Na+ D-glucose cotransporters SGLT1 and SGLT22019

    • 著者名/発表者名
      神鳥和代、藤原祐一郎
    • 学会等名
      第9回アジアオセアニア生理学会(第96回日本生理学会合同大会)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ion Permeation of Voltage Sensor and its Foundation Structure2019

    • 著者名/発表者名
      片木絢子、藤原祐一郎
    • 学会等名
      第9回アジアオセアニア生理学会(第96回日本生理学会合同大会)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 電位依存性H+チャネルの電気的・化学的勾配センシング機構2018

    • 著者名/発表者名
      藤原祐一郎
    • 学会等名
      蛋白研研究会「構造情報に基づいた膜イオン輸送タンパク質の 生理機能の解明に向けて」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] 温度を基軸とした生命現象の統合的理解(温度生物学)報告書2021

    • 著者名/発表者名
      藤原 祐一郎(担当:分担執筆, 範囲:電位依存性チャネルタンパク質の温度センシング機構の解明, p61-63)
    • 総ページ数
      514
    • 出版者
      新学術領域温度生物学事務局
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [図書] 温度を基軸とした生命現象の統合的理解(温度生物学)Newsletter No.72020

    • 著者名/発表者名
      藤原 祐一郎(担当:分担執筆, 範囲:プロトンチャネルの温度感知機構の解明と理論応用(p14))
    • 総ページ数
      56
    • 出版者
      新学術領域温度生物学事務局
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [図書] 温度を基軸とした生命現象の統合的理解(温度生物学)Newsletter No.62019

    • 著者名/発表者名
      藤原 祐一郎(担当:分担執筆, 範囲:本領域の活動 アウトリーチ活動報告(p26))
    • 総ページ数
      40
    • 出版者
      新学術領域温度生物学事務局
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 温度生物学トピックス「TRPV1の熱活性はポアドメインに備わっている。」

    • URL

      http://www.nips.ac.jp/thermalbio/report/report2018_01.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-12-27  

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