新規電位センサー蛋白電位依存性ホスファターゼの作動原理と生理機能の解析

2010 年度 研究成果報告書

• 研究領域: セルセンサーの分子連関とモーダルシフト
• 研究課題/領域番号: 18077013
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 大阪大学 (2008-2010); 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(共通施設) (2006-2007)
• 研究代表者: 岡村 康司 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (80201987)
• 研究分担者: 東島 眞一 自然科学研究機構, 生理学研究所, 准教授 (80270479) ; 大河内 善史 大阪大学, 医学系研究科, 助教 (90435818) ; 岩崎 広英 自然科学研究機構, 生理学研究所, 助教 (30342752)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2010
• キーワード: イオンチャネル / 酵素 / シグナル伝達 / 脂質

研究概要

Voltage-Sensing Phosphatase (VSP)は、ホヤからヒトまでの動物に共通に保存されているタンパク分子で、分子内に細胞膜電位センサーとして機能する膜貫通領域と、ホスホイノシチド・ホスファターゼとして機能する酵素を併せ持つ。VSPの動作原理と生理的役割を明らかにするため、電気生理学測定による電位センサー機能の計測、in vitroでのホスファターゼ活性の生化学的測定、数理シュミレーション、ホスホイノシチドレベルを推測するための蛍光イメージングを組み合わせた解析を行った。その結果、VSPは、ホスホイノシチドであるPI(4,5)P_2とPIP_3のイノシトール環上のリン酸を脱リン酸化する酵素活性をもつこと、またこの活性は幅広い膜電位範囲において脱分極の程度に応じて増加することなどを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Coupling of the phosphatase activity of Ci-VSP to its voltage sensor activity over the entire range of voltage sensitivity (2011)
  • 著者名/発表者名: Sakata S, Hossain MI, Okamura Y
  • 雑誌名: The Journal of Physiology 巻: 589 ページ: 2687-705
• [雑誌論文] Voltage-sensing phosphatase : its molecular relationship with PTEN (2011)
  • 著者名/発表者名: Okamura Y & Dixon JE
  • 雑誌名: Physiology 巻: 26(1) ページ: 6-13
• [雑誌論文] Gene expression profile of Ci-VSP in juveniles and adult blood cells of ascidian (2010)
  • 著者名/発表者名: Ogasawara M, Sasaki M, Nakazawa N, Nishino A & Okamura Y
  • 雑誌名: Gene Expression Patterns 巻: 11 ページ: 233-8
• [雑誌論文] Voltage-sensing phosphatase : actions and potentials (2009)
  • 著者名/発表者名: Okamura Y, Murata Y & Iwasaki H
  • 雑誌名: J. Physiol. Topical Review 巻: 587(3) ページ: 513-520
• [雑誌論文] Enzyme domain affects the movement of the voltage sensor in ascidian and zebrafish VSPs (2008)
  • 著者名/発表者名: Hossain, M.I., Iwasaki, H., Okochi, Y., Chahine, M., Higashijima, S., Nagayama K. & Okamura, Y.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 283 ページ: 18248-18259
• [雑誌論文] A voltage-sensing phosphatase, Ci-VSP, which shares sequence identity with PTEN, dephosphorylates phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate (2008)
  • 著者名/発表者名: Iwasaki H, Murata Y, Kim Y, Hossain MI, Worby CA, Dixon JE, McCormack T, Sasaki T & Okamura, Y
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A 巻: 105 ページ: 7970-7975
• [雑誌論文] Improving membrane voltage measurements using FRET with new fluorescent proteins (2008)
  • 著者名/発表者名: Tsutsui, H., Karasawa, S., Okamura, Y & Miyawaki, A.
  • 雑誌名: Nature Methods 巻: 8 ページ: 683-685
• [雑誌論文] Depolarization activates the phosphoinositide phosphatase Ci-VSP, as detected in Xenopus oocytes coexpressing sensors of PIP2 (2007)
  • 著者名/発表者名: Murata Y & Okamura Y.
  • 雑誌名: J. Physiol. 巻: 583 ページ: 875-889
• [学会発表] 電位依存性ホスファターゼVSPの動作原理 特定領域研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 岡村康司
  • 学会等名: 公開シンポジウム細胞感覚 : セルセンサーのモーダルシフト
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-12-23
• [学会発表] 電位感受性ホスファターゼの動作原理と役割 (2010)
  • 著者名/発表者名: 岡村康司、黒川竜紀、坂田宗平、平郁子、大河内善史、山口真二、小笠原道生、本間光一
  • 学会等名: 第87回日本生理学会大会
  • 発表場所: 盛岡(シンポジウム)
  • 年月日: 2010-05-21
• [学会発表] Avian voltage-sensor containing phosphatase provokes the morphological changes in fibroblasts by its phosphatase activity (2009)
  • 著者名/発表者名: 平郁子、山口真二、山田マミ、神垣ひろこ、黒川竜紀、岡村康司、本間光一
  • 学会等名: 第82回日本生化学会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2009-10-24
• [学会発表] Visualization of electrical activities with a new voltage probe derived from voltage-sensing phosphatase (2009)
  • 著者名/発表者名: Tsutsui H, Karasawa S, Miyawaki A, Okamura Y
  • 学会等名: 第32回日本神経科学会
  • 発表場所: 名古屋(シンポジウム)
  • 年月日: 2009-09-17
• [学会発表] Mechanisms of physiological roles of voltage sensing proteins without pore structure, Whole Day Symposium, Cell sensors (2009)
  • 著者名/発表者名: Okamura Y
  • 学会等名: 36th International Physiological Society Meeting (IUPS)
  • 発表場所: Kyoto(talk)
  • 年月日: 2009-07-27
• [学会発表] Mechanisms of the voltage-sensor domain proteins (2009)
  • 著者名/発表者名: Okamura Y
  • 学会等名: Harbin Conference on Ion Channels in Technology and Drug Discovery
  • 発表場所: Harbin, China
  • 年月日: 2009-07-15
• [学会発表] Novel roles of voltage sensor domain discovered from ascidian genome : voltage-sensing phosphatase (VSP) and voltage-gated proton channel (VSOP1/Hv1) (2009)
  • 著者名/発表者名: Sakata S, Okamura Y
  • 学会等名: 5th Internatinal Tunicate Meeting
  • 発表場所: Okinawa
  • 年月日: 2009-06-21
• [学会発表] A Voltage Sensitive Phosphatase from Xenopus Laevis Testis (2009)
  • 著者名/発表者名: Ratzan WJ, Okamura Y, Jaffe LA.
  • 学会等名: Biophysical Society 53rd Annual Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2009-03-04
• [学会発表] Improved FRET Sensing Of Membrane Voltage With Voltage Sensitive Phosphatase And New Coral Fluorescence Proteins (2009)
  • 著者名/発表者名: Tsutsui H, Karasawa S, Miyawaki A, Okamura Y.
  • 学会等名: Biophysical Society 53rd Annual Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2009-03-03
• [学会発表] 高膜電位におけるCi-VSPの電位依存的なホスファターゼ活性の解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 坂田宗平, Hossain MI, 岡村康司
  • 学会等名: 第31回日本神経科学会大会
  • 発表場所: 東京(ポスター)
  • 年月日: 2008-09-13
• [学会発表] ホヤから見いだされた新規電位センサー蛋白 (2008)
  • 著者名/発表者名: 岡村康司
  • 学会等名: 日本動物学会第79回大会シンポジウム「海産動物を用いた基礎生物学エポック研究」
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2008-09-05
• [学会発表] 電位センサー蛋白の多様性から見た細胞膜電位シグナル伝達機構の進化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 岡村康司、Thomas McCormack、黒川竜紀、斎藤成也
  • 学会等名: 第10回日本進化学会シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-08-24
• [学会発表] 電位センサードメインの動作 原理と生理機能 (2008)
  • 著者名/発表者名: 岡村康司
  • 学会等名: 第18回細胞電気薬理学会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2008-03-16
• [学会発表] Voltage range for tuning of phosphatase of Ci-VSP as measured by two PIP2-sensors (2008)
  • 著者名/発表者名: Hossain, M.I., Sakata, S., Murata, Y. & Okamura, Y.
  • 学会等名: 52th Biophysical Society Annual Meeting
  • 発表場所: Long Beach(USA)(poster)
  • 年月日: 2008-02-05
• [学会発表] Substrate-dependent structural change of the phosphatasedomain slows the movement of the voltage sensor in 9 voltage-regulatedphosphatases (VSP) (2007)
  • 著者名/発表者名: Hossain Md I, Higashijima S, Nagayama K, & Okamura Y
  • 学会等名: Biophys Society meeting
  • 発表場所: Baltimore, USA
  • 年月日: 20070303-07
• [学会発表] How do animals utilize signals of membrane potentials? : lessons from two voltage-sensing proteins (2007)
  • 著者名/発表者名: Okamura Y, Sasaki M, Kurokawa T, Okochi Y, Hossain MI, Iwasaki H, Murata Y & Higashijima S
  • 学会等名: The 6th Okazaki Biology Conference "Marine Biology"
  • 発表場所: Okazaki, Japan
  • 年月日: 2007-12-04
• [学会発表] Mechanisms of voltage-sensor domain proteins and insights into physiological significance (2007)
  • 著者名/発表者名: Okamura Y
  • 学会等名: Annual Meeting of Neuroscience in Chile
  • 発表場所: Los Andes, Chile(Plenary Lecture)
  • 年月日: 2007-09-27
• [学会発表] Voltage sensor domain proteins (2007)
  • 著者名/発表者名: Okamura Y
  • 学会等名: Ion channel, structure and function, European Biophyics Congress
  • 発表場所: London, UK.(Invited talk)
  • 年月日: 2007-07-16
• [学会発表] 電位依存性ホスファターゼCi-VSPにおける、膜電位感知-酵素活性相関の機構 (2007)
  • 著者名/発表者名: 村田喜理, 岡村康司
  • 学会等名: 第84回日本生理学会大会
  • 発表場所: 大阪(Poster)
  • 年月日: 2007-03-22
• [学会発表] 膜電位シグナルを伝達する新たな膜タンパク質 (2006)
  • 著者名/発表者名: 岡村康司
  • 学会等名: 日本分子生物学フォーラム
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2006-12-08
• [図書] 膜電位情報をイノシトールリン脂質シグナルへ変換する膜タンパク質 VSP, 実験医学増刊「脂質生物学」 (2010)
  • 著者名/発表者名: 岡村康司
  • 総ページ数: 100-105
• [備考]
  • URL: http://www.med.osaka-u.ac.jp/pub/phys2/okamura/index.html
• [産業財産権] NOVELION CHANNEL-LIKEPOLYPEPTIDE AND USE THEREOF (2009)
  • 発明者名: Noriyuki Satoh, Yasushi Okamura, Hirohide Iwasaki, Yoshimichi Murata
  • 権利者名: 京都大学、自然科学研究機構
  • 産業財産権番号: 特許権, Patent Number7,592,424
  • 出願年月日: 2009-09-22
  • 外国