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2016 年度 実施状況報告書

小胞体カルシウムチャネルのアロステリック制御異常による認知症の発症機序

研究課題

研究課題/領域番号 15K06791
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 – 2020-03-31
キーワードカルシウムシグナリング / チャネル / 受容体 / アロステリック制御 / ゲート機構
研究実績の概要

認知症に有効な治療法は未だ無く新たな分子メカニズムの探索が必要である。IP3受容体は小胞体の膜上に局在するタンパク質で、個体の発生や神経のシナプス可塑性を担う。IP3受容体は四つ組み合わさって中心部にカルシウムイオン(Ca2+)を一つだけ通す小さなイオン透過口を形成しカルシウムチャネルとして働く。IP3受容体の遺伝子変異は、家族性脊髄小脳失調症やGillespie(ガレスピー)症候群の原因となり、認知症の主な原因である神経変性にも関与していることが知られている。そのため、IP3受容体の動作原理の解明はこれらの病気の治療薬の開発につながると期待されています。しかし、既知のリガンド作動型イオンチャネルに比べて、IP3受容体のIP3結合部位はチャネル部位から大きく離れているため、リガンドのIP3が物理的にどのようにチャネルを開けるのか不明であった。本研究では小胞体カルシウムチャネルのアロステリック制御異常が認知症の機能障害や毒性機序に関与するという新しい仮説について研究を行っている。IP3受容体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、この成果は共著で総説に紹介された(Autophagy, 2016)。更にこれを認知症の予防法や創薬に役立てるにはアロステリック変化の詳細なメカニズムを理解する必要がある。本研究ではアロステリック変化の動作原理を解明するため、全体の80%を占める巨大な細胞質ドメインの負染色やクライオ電子顕微鏡、そしてX線結晶構造解析を行った(PNAS, 2017)。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究課題の内容をまとめPNASに論文を発表することができた。

今後の研究の推進方策

これまでにIP3受容体のアロステリック制御異常がハンチントン病の発症に関与する可能性について実験を行ってきた。今後はこれを発展させるためアルツハイマー病など他の神経変性疾患モデルを用いて独自の仮説を検証する。認知症原因タンパク質とされるタウやハンチンチン、そしてαシヌクリンなどがIP3受容体のアロステリック制御異常を起こすか否か実験する。並行して更に詳細な分子メカニズムを解明するため既に得られた結晶化条件及びタンパク質の変異部位を精密化しX線結晶構造解析の分解能の向上を目指したい。

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2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 Kozo、Miyatake Hideyuki、Terauchi Akiko、Mikoshiba Katsuhiko
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 114 ページ: 4661~4666

    • DOI

      10.1073/pnas.1701420114

    • 査読あり
  • [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, et al.
    • 雑誌名

      Autophagy

      巻: 12(1): ページ: 1-222

    • DOI

      10.1080/15548627.2015.1100356

    • 査読あり / 国際共著

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公開日: 2018-01-16  

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