リアノジン受容体チャネル作動機構の原子レベルでの解明

2016 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 16K08507
• 研究機関: 順天堂大学
• 研究代表者: 村山 尚 順天堂大学, 医学部, 准教授 (10230012)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: リアノジン受容体 / カルシウムチャネル / 筋小胞体 / 疾患変異 / 作動機構 / 構造モデル

研究実績の概要

本研究は、筋小胞体のカルシウム遊離チャネルであるリアノジン受容体(RyR)の作動機構を原子レベルで明らかにすることを目的としている。そのため、分子内に多数存在する疾患変異の表現型解析を行い、最近得られた原子レベルに迫る高分解能構造モデルと照合することでチャネル作動機構の予測を行い、さらに予測に基づく人工変異導入による検証を行う。
平成28年度は、1型RyR（RyR1）のチャネル領域のS4-S5リンカーからC末端に存在する悪性高熱（MH）およびセントラルコア病（CCD）変異体を作製して、機能解析を行った。疾患変異導入RyR1はHEK細胞に安定発現した。チャネル活性はカフェイン感受性、小胞体内腔Ca2+測定および定量的リアノジン結合法によって評価した。MH変異はチャネル活性が著明に亢進していた。一方、CCD変異はチャネル活性が抑制されていた。特にS5領域後半の変異は著明な抑制を示した。
現在、これらの変異を構造モデルと照合して、作動機構予測を行っている。人工変異体の表現型も解析中である。

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

本年度に予定していたS4-S5リンカーからC末端までの領域の変異については、ほとんど解析が終了した。構造モデルとの照合による作動機構の予測および人工変異体の作製も順調に進んでいる。

今後の研究の推進方策

昨年にリアノジン受容体のさまざまな状態の構造モデルが相次いで発表された。それらには開状態およびリガンド（Ca2+、ATP、カフェイン）の結合状態が含まれていた。これらの構造と照合することで、より詳細な作動機構予測が可能になると考えられる。リガンド結合によるチャネル制御機構を知るためには、チャネル領域のみ鳴らずリガンド結合領域の解析が必要となる。来年度以降は、それらについても解析を行っていく予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Genotype-phenotype correlations of malignant hyperthermia and central core disease mutations in the central region of the RYR1 channel. (2016)
  • 著者名/発表者名: Murayama T, Kurebayashi N, Ogawa H, Yamazawa T, Oyamada H, Suzuki J, Kanemaru K, Oguchi K, Iino M, Sakurai T
  • 雑誌名: Human Mutation 巻: 37 ページ: 1231-1241
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1002/humu.23072
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ultrastructural analysis of self-associated RyR2s. (2016)
  • 著者名/発表者名: Cabra V, Murayama T, Samso M
  • 雑誌名: Biophysical Journal 巻: 110 ページ: 2651-2662
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.bpj.2016.05.013
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Nitric oxide-induced activation of the type 1 ryanodine receptor is critical for epileptic seizure-induced neuronal cell death. (2016)
  • 著者名/発表者名: Mikami Y, Kanemaru K, Okubo Y, Nakaune T, Suzuki J, Shibata K, Sugiyama H, Koyama R, Murayama T, Ito A, Yamazawa T, Ikegaya Y, Sakurai T, Saito N, Kakizawa S, Iino M
  • 雑誌名: EBioMedicine 巻: 11 ページ: 253-261
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.ebiom.2016.08.020
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 1型リアノジン受容体（RYR1）チャネルC末端領域セントラルコア病変異の遺伝子型-表現型相関 (2017)
  • 著者名/発表者名: 村山 尚、呉林なごみ、小川治夫、山澤徳志子、小山田英人、小口勝司、櫻井 隆
  • 学会等名: 第90回日本薬理学会年会
• [学会発表] RyR1関連筋疾患の分子機構：診断と治療に向けて (2017)
  • 著者名/発表者名: 村山 尚
  • 学会等名: 第94回日本生理学会大会
• [学会発表] 1型リアノジン受容体C末端領域疾患変異体の機能解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 村山 尚、呉林なごみ、山澤徳志子、小川治夫、小山田英人、小口勝司、櫻井 隆
  • 学会等名: 第2回日本筋学会学術集会
  • 発表場所: 小平
  • 年月日: 2016-08-05 – 2016-08-06
• [産業財産権] Ｃａ2+誘発性Ｃａ2+遊離活性抑制剤のスクリーニング方法 (2016)
  • 発明者名: 村山 尚、國廣 なごみ
  • 権利者名: 順天堂大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2016-113147
  • 出願年月日: 2016-06-07