脂質性分子によるオルガネラ膜イオン輸送体の活性化機構の解析と高感度解析技術の構築

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15K18678
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 浜本 晋 東北大学, 工学研究科, 助教 (10533812)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 出芽酵母 / イオンチャネル / 液胞 / カルシウム

研究実績の概要

真核生物に広く保存されているTRP(Transient Receptor Potential)チャネルの原型と考えられる出芽酵母TRPチャネルTRPY1の活性調節機構の解明を行なった。哺乳類TRPチャネルの多くはが温度、機械的刺激、Ca2+など様々な刺激に応答するセンサー機能を有することが知られているが、TRPY1の活性化機構は多くの点で未解明である。これまでの研究により、TRPY1は液胞膜に発現して細胞質のCa2+や還元剤によって活性化してK+、Na+、Ca2+を輸送することを見出している。また、高浸透圧ストレスによって活性化して液胞から細胞質にCa2+を放出し、ホスファチジルイノシトールリン酸（PI(3,5)P2）合成酵素Fab1欠損株ではこの高浸透圧応答が消失することを海外の研究グループが報告している。この知見から、TRPY1の高浸透圧応答にPI(3,5)P2が必要もしくはPI(3)Pの蓄積によってTRPY1が抑制される可能性が推察される。本課題を明らかにするためにPI(3)P処理した酵母液胞膜を用いて電気生理学的測定であるパッチクランプ法を用いた活性測定を行なったところ、TRPY1活性の低下を見出した。次に、高浸透圧ストレスによって生じるシグナルのTRPY1への伝達機構を明らかにするために、微小管重合阻害剤もしくはアクチン繊維重合阻害剤で処理した出芽酵母を用いて高浸透圧ストレス応答を観察したところ、微小管重合阻害剤で処理した出芽酵母では高浸透圧誘導性のCa2+の放出が減少した。このことより、高浸透圧ストレスは微小管によってTRPY1に伝達されることが示唆された。液胞内の活性調節因子の有無を検討したところ、TRPY1が液胞内のCa2+によって活性抑制されることとZn2+によって活性化されることを見出した。

研究成果

• [雑誌論文] Identification and Characterization of Compounds that Affect Stomatal Movements. (2018)
  • 著者名/発表者名: Toh S, Inoue S, Toda Y, Yuki T, Suzuki K, Hamamoto S, Fukatsu K, Aoki S, Uchida M, Asai E, Uozumi N, Sato A, Kinoshita T.
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: Epub ahead of print ページ: 無
  • DOI: 10.1093/pcp/pcy061
  • 査読あり
• [雑誌論文] N-myristoylation and S-acylation are common modifications of Ca2+ -regulated Arabidopsis kinases and are required for activation of the SLAC1 anion channel. (2018)
  • 著者名/発表者名: Shunya Saito, Shin Hamamoto, Koko Moriya, Aiko Matsuura, Yoko Sato, Jun Muto, Hiroto Noguchi, Seiji Yamauchi, Yuzuru Tozawa, Minoru Ueda, Kenji Hashimoto, Philipp Koster, Qiuyan Dong, Katrin Held, Jorg Kudla, Toshihiko Utsumi, Nobuyuki Uozumi
  • 雑誌名: New Phytologist 巻: Epub ahead of print ページ: 無
  • DOI: 10.1111/nph.15053
  • 査読あり
• [雑誌論文] In vitro and in vivo characterization of modulation of the vacuolar cation channel TRPY1 from Saccharomyces cerevisiae (2018)
  • 著者名/発表者名: Shin Hamamoto, Yasuo Mori, Isamu Yabe, Nobuyuki Uozumi
  • 雑誌名: The Febs Journal 巻: 285 ページ: 1146-1161
  • DOI: 10.1111/febs.14399
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dimerization of GTR1 regulates their plasma membrane localization (2017)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Ishimaru, Kento Washiyama, Takaya Oikawa, Shin Hamamoto, Nobuyuki Uozumi, Minoru Ueda
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: 12 ページ: 無
  • DOI: 10.1080/15592324.2017.1334749
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kup-mediated Cs+ uptake and Kdp-driven K+ uptake coordinate to promote cell growth during excess Cs+ conditions in Escherichia coli (2017)
  • 著者名/発表者名: Ellen Tanudjaja, Naomi Hoshi, Yi-Hsin Su, Shin Hamamoto & Nobuyuki Uozumi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 ページ: 無
  • DOI: 10.1038/s41598-017-02164-7
  • 査読あり
• [学会発表] Characterization of novel calcium channels in Saccharomyces cerevisiae (2017)
  • 著者名/発表者名: Asuka Shibata, Shin Hamamoto and Nobuyuki Uozumi
  • 学会等名: Tohoku University's Chemistry Summer School
• [学会発表] 芽酵母の新規Ca2+輸送体の機能解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 上原千央，浜本晋，星直美，魚住信之
  • 学会等名: 第12回トランスポーター研究会
• [学会発表] 酵母における新規Ca2+輸送タンパク質の局在性と遺伝子発現の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 柴田あすか, 上原千央, 星直美, 浜本晋, 魚住信之
  • 学会等名: 第12回トランスポーター研究会
• [学会発表] 酵母液胞TRPの機能と役割とオルガネラ輸送体の大腸菌を用いた解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 魚住信之，浜本晋
  • 学会等名: 第13回TRPチャネル研究会
• [学会発表] 酵母液胞膜局在性TRPチャネルの機能解析と 酵母液胞膜を発現系としたイオンチャネルの解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 浜本 晋
  • 学会等名: イオンチャネル研究会