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2023 年度 実績報告書

筋肉細胞内ヘテロ熱シグナリング

計画研究

研究領域筋肉トランススケール熱シグナリング
研究課題/領域番号 22H05053
研究機関大阪大学

研究代表者

鈴木 団  大阪大学, 蛋白質研究所, 准教授 (40350475)

研究分担者 栗崎 以久男  早稲田大学, 理工学術院総合研究所(理工学研究所), 主任研究員 (50583340)
小林 琢也  順天堂大学, 医学部, 助教 (60468585)
研究期間 (年度) 2022-05-20 – 2025-03-31
キーワード筋肉 / 熱散逸 / MDシミュレーション / 構造解析
研究実績の概要

本計画班A01は、細胞(A02)およびモデル動物(A03)を用いる他の計画班が対象とする、より大きなスケールで見られる熱シグナリングを、分子・細胞のスケールから解釈できる実験的・理論的な基盤の構築を目的としている。特に筋肉細胞の高い異方性に着目し、①光学顕微鏡を用いた計測および②分子動力学シミュレーションにより、局所における熱の散逸過程を明らかにすること、また筋肉細胞を構成するタンパク質や脂質といった生体分子について、その内部を散逸する熱を原子スケールで理解することを目指している。
研究テーマ①および②について、2023年度は以下の内容を実施した。①細胞内の熱の散逸を計測するため、局所加熱するナノ粒子と蛍光温度プローブそれぞれの新規開発を進めた。いずれも複数のナノ材料開発を並行して推進しており、研究期間内に論文成果としての公開を目指せる段階まで進捗した。②昨年度に開始した、ミオシン分子によるATP加水分解の初期過程の解析が完了し、その結果を含む内容について研究会で講演した。研究期間内に論文成果として公開することを見込む。また悪性高熱症に関連したRyR1変異体について、より多数の変異体の解析を進めた。その結果、熱応答のメカニズムを解明できる可能性が見いだされ、解析をさらに進めており、得られた結果を複数の学会発表で報告した。
論文成果としては、まずA02班との共同研究成果として1報の原著論文を発表した。この成果によって、A02班の筆頭著者がCranefield postdoctoral fellow awardを受賞した。各所属機関から合同プレスリリースを日本語および英語の両方で行った。Altmetric Attention Scoreが250を超え、国際的に広く注目を集めた。次にA01~A03班全ての共同研究成果として、「熱シグナリング」の概念を国内外へ発信する総説を1報発表した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

A01班単独の研究が順調に進捗していることに加えて、A02班との共同研究成果が原著論文として掲載され、その成果がA02班の筆頭著者による国際的な受賞につながったほか、A01~A03全ての共同研究成果として領域の活動をまとめた総説が掲載されるなど、領域への貢献が当初の計画を上回ったため。

今後の研究の推進方策

A01班の個別の課題を推進すると共に、班間連携を継続して、研究期間内に領域として最大限の成果が得られるよう努める。

  • 研究成果

    (26件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 7件、 招待講演 9件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] クイーンズランド大学(オーストラリア)

    • 国名
      オーストラリア
    • 外国機関名
      クイーンズランド大学
  • [雑誌論文] Myosin and tropomyosin-troponin complementarily regulate thermal activation of muscles2023

    • 著者名/発表者名
      Ishii Shuya、Oyama Kotaro、Kobirumaki-Shimozawa Fuyu、Nakanishi Tomohiro、Nakahara Naoya、Suzuki Madoka、Ishiwata Shin’ichi、Fukuda Norio
    • 雑誌名

      Journal of General Physiology

      巻: 155 ページ: e202313414

    • DOI

      10.1085/jgp.202313414

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Trans-scale thermal signaling in biological systems2023

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Madoka、Liu Chujie、Oyama Kotaro、Yamazawa Toshiko
    • 雑誌名

      The Journal of Biochemistry

      巻: 174 ページ: 217~225

    • DOI

      10.1093/jb/mvad053

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 新たな蛍光ナノ温度計との出会いと成長2023

    • 著者名/発表者名
      鈴木 団
    • 雑誌名

      生産と技術

      巻: 76 ページ: 76-79

  • [学会発表] カルシウムイオンによらない熱による筋収縮の活性化2024

    • 著者名/発表者名
      鈴木 団
    • 学会等名
      定量生物学の会第11回年会
  • [学会発表] Functional analysis of Ca2+ signaling in a mouse model of malignant hyperthermia.2024

    • 著者名/発表者名
      Toshiko Yamazawa, Takashi Murayama, Nagomi Kurebayashi, Kotaro Oyama, Madoka Suzuki
    • 学会等名
      Biophysical Society the 68th Annual Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] 局所加熱法があらわにする細胞内温度センサーとしての酵素活性とその操作2024

    • 著者名/発表者名
      鈴木 団
    • 学会等名
      電気化学会第91大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 筋肉の熱産生・熱暴走と筋サルコメアの温度依存的な活性化2024

    • 著者名/発表者名
      鈴木 団
    • 学会等名
      情報物理学と定量生物学の融合とその展開
  • [学会発表] ミオシンと制御タンパク質は骨格筋と心筋において加温による活性化を相補的に制御する2024

    • 著者名/発表者名
      Ishii, S., Oyama, K., Kobirumaki-Shimozawa, F., Nakanishi, T., Nakahara, N., Suzuki, M., Ishiwata, S., Fukuda, N.
    • 学会等名
      第101回日本生理学会年会
    • 国際学会
  • [学会発表] 熱で活性化し熱産生もする筋収縮の顕微理解2024

    • 著者名/発表者名
      鈴木 団
    • 学会等名
      第101回日本生理学会年会
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Molecular mechanism underlying heat hypersensitivity in ryanodine receptor type 1 mutants studied by microscopic heating2023

    • 著者名/発表者名
      Chujie Liu, Yoshie Harada, Madoka Suzuki
    • 学会等名
      日本生物物理学会 第14回中国四国支部大会
  • [学会発表] 光学的局所加熱法による1型リアノジン受容体の過敏な熱応答機構の解析2023

    • 著者名/発表者名
      鈴木 団
    • 学会等名
      第23回日本蛋白質科学会年会
  • [学会発表] Heat-hypersensitivity and its mechanism in mutants of Ca2+ release channel RyR1 revealed by nanothermometry and opto-thermal technology2023

    • 著者名/発表者名
      Madoka Suzuki
    • 学会等名
      International Conference on Biological Physics (ICBP2023)
    • 国際学会
  • [学会発表] 光学的局所加熱・温度計測を用いた熱シグナリング解析2023

    • 著者名/発表者名
      鈴木 団
    • 学会等名
      量子生命科学先端フォーラム 2023夏の研究会
  • [学会発表] Molecular mechanism underlying heat-induced calcium release in ryanodine receptor type 12023

    • 著者名/発表者名
      Chujie Liu, Madoka Suzuki
    • 学会等名
      生理研研究会「細胞システム理解のためのシグナル応答原理解明の最前線」
  • [学会発表] 筋肉でCa2+と収縮を巻き込む熱シグナリング2023

    • 著者名/発表者名
      鈴木 団
    • 学会等名
      生理研研究会「細胞システム理解のためのシグナル応答原理解明の最前線」
  • [学会発表] 階層をまたぐ熱シグナリングの顕微解析2023

    • 著者名/発表者名
      鈴木 団
    • 学会等名
      日本体力医学会特別大会-2023東京シンポジウム-
    • 招待講演
  • [学会発表] Mechanical work generation at the early stage of ATP hydrolysis by myosin2023

    • 著者名/発表者名
      Ikuo Kurisaki, Madoka Suzuki
    • 学会等名
      第61回日本生物物理学会年会
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Analysis of the effects of terahertz wave irradiation on axonal elongation and intracellular temperature2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Konishi, H. Kato, H. Fukumoto, Y. Yamaguchi, Y. Tatematu, M. Suzuki and Y. Ogawa
    • 学会等名
      16th International Symposium on Nanomedicine (ISNM2023)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Complementarily regulated thermal activation of cardiac and skeletal muscles revealed by optical nanothermometry and heating microscopy.2023

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, M.
    • 学会等名
      16th International Symposium on Nanomedicine (ISNM2023)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 計算機実験と生化学実験の統合に基づくscreeningプラットフォームの構築2023

    • 著者名/発表者名
      藤井 咲衣,八木 珠麗菜,櫻井 隆,村山 尚,小林 琢也
    • 学会等名
      第97回日本薬理学会年会
  • [学会発表] 計算機実験によるRyR1阻害薬結合構造の予測2023

    • 著者名/発表者名
      八木 珠麗菜,藤井 咲衣,櫻井 隆,村山 尚,小林 琢也
    • 学会等名
      第97回日本薬理学会年会
  • [学会発表] 骨格筋と心筋のタンパク質複合体システムとしての温度応答の妙2023

    • 著者名/発表者名
      鈴木 団
    • 学会等名
      第46回日本分子生物学会年会
    • 招待講演
  • [学会発表] Theoretical Investigation of Mechanical Work Generation via ATP/GTP hydrolysis2023

    • 著者名/発表者名
      Ikuo Kurisaki
    • 学会等名
      Biothermology 2023’s Annual Workshop
    • 招待講演
  • [学会発表] 正常?異常?ー局所加熱と温度イメージングで探るリアノジン受容体の熱知覚の仕組み2023

    • 著者名/発表者名
      鈴木 団
    • 学会等名
      第97回日本薬理学会年会
    • 招待講演
  • [備考] 骨格筋はわずかな温度の変化を敏感に感じてパフォーマンスを向上させる!

    • URL

      https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2023/20231024_2

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公開日: 2024-12-25  

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