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2018 年度 実施状況報告書

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

研究課題

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 – 2020-03-31
キーワードリアノジン受容体 / カルシウムチャネル / カルシウムイオン / 筋疾患 / カフェイン / 筋小胞体
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30年度は前年度に引き続きCa2+およびカフェイン結合部位の機能解析を行うと共に、S1からS4の膜貫通領域および周辺部位の疾患変異体を作製して機能解析を行った。Ca2+およびカフェイン結合部位については、①カフェイン結合部位に存在するトリプトファン残基がCa2+結合部位を形成するC末ドメインのイソロイシンと疎水性相互作用することでCa2+結合ポケットを大きくして親和性を下げていること、②カフェインが結合するとトリプトファンの側鎖の向きが変わり、イソロイシンとの相互作用が切れることでCa2+結合ポケットが小さくなり親和性が増大すること、③カフェイン結合部位周辺の疾患変異はトリプトファンとイソロイシンの相互作用を低下させ、Ca2+感受性を増大することがわかった。この成果は論文発表した(Commun Biol, 1: 98, 2018)。
S1-S4の膜貫通領域および周辺部位の疾患変異を作製したところ、S1セグメントの後半からluminal loopにかけて機能低下型変異が数多く見られた。この結果については今後、人工変異を作製して検証を行う予定である。

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

昨年度に当初予定していなかった領域(リガンド結合部位)の変異体の機能解析を行ったため、本年度に当初予定していたS1からS4の膜貫通領域および周辺部位の疾患変異体の結果に基づいた人工変異体の機能解析が完了しなかった。そこで、来年度まで期間延長を行い、完了させる予定である。

今後の研究の推進方策

来年度はS1からS4の膜貫通領域および周辺部位の疾患変異体の結果に基づいた人工変異体の解析を行い、リガンド結合からチャネル開閉に至る制御機構についてまとめる予定である。

次年度使用額が生じた理由

検証用人工変異体の機能解析が終わっていなかったため、延長を行った。人工変異体の機能解析を行う。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Conversion of Ca2+ oscillation into propagative electrical signals by Ca2+-activated ion channels and connexin as a reconstituted Ca2+ clock model for the pacemaker activity2019

    • 著者名/発表者名
      Saeki Takanori、Kimura Taisuke、Hashidume Keigo、Murayama Takashi、Yamamura Hisao、Ohya Susumu、Suzuki Yoshiaki、Nakayama Shinsuke、Imaizumi Yuji
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 510 ページ: 242~247

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2019.01.080

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dysfunction of muscle contraction with impaired intracellular Ca2+ handling in skeletal muscle and the effect of exercise training in male db/db mice2019

    • 著者名/発表者名
      Eshima Hiroaki、Tamura Yoshifumi、Kakehi Saori、Nakamura Kyoko、Kurebayashi Nagomi、Murayama Takashi、Kakigi Ryo、Sakurai Takashi、Kawamori Ryuzo、Watada Hirotaka
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physiology

      巻: 126 ページ: 170~182

    • DOI

      doi: 10.1152/japplphysiol.00048.2018

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A tryptophan residue in the caffeine-binding site of the ryanodine receptor regulates Ca2+ sensitivity2018

    • 著者名/発表者名
      Murayama Takashi、Ogawa Haruo、Kurebayashi Nagomi、Ohno Seiko、Horie Minoru、Sakurai Takashi
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 1 ページ: 98

    • DOI

      doi: 10.1038/s42003-018-0103-x

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Efficient High-Throughput Screening by Endoplasmic Reticulum Ca2+Measurement to Identify Inhibitors of Ryanodine Receptor Ca2+-Release Channels2018

    • 著者名/発表者名
      Murayama Takashi、Kurebayashi Nagomi、Ishigami-Yuasa Mari、Mori Shuichi、Suzuki Yukina、Akima Ryunosuke、Ogawa Haruo、Suzuki Junji、Kanemaru Kazunori、Oyamada Hideto、Kiuchi Yuji、Iino Masamitsu、Kagechika Hiroyuki、Sakurai Takashi
    • 雑誌名

      Molecular Pharmacology

      巻: 94 ページ: 722~730

    • DOI

      doi: 10.1124/mol.117.111468

    • 査読あり
  • [学会発表] Identification of novel inhibitors of Ca2+-induced Ca2+ release for RyR1-related muscle diseases2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Murayama
    • 学会等名
      9th FAOPS Congress
    • 国際学会
  • [学会発表] 小胞体内Ca2+濃度測定による新規RyR1阻害薬のハイスループットスクリーニング2018

    • 著者名/発表者名
      村山 尚、呉林 なごみ、湯浅(石上) 磨里、森 修一、鈴木 志奈、秋間 龍之介、小川 治夫、鈴木 純二、金丸 和典、小山田 英人、木内 祐二、飯野 正光、影近 弘之、櫻井 隆
    • 学会等名
      第4回日本筋学会
  • [学会発表] 小胞体内Ca2+濃度測定によるリアノジン受容体阻害薬探索システムの開発2018

    • 著者名/発表者名
      村山 尚、呉林 なごみ、湯浅(石上) 磨里、森 修一、鈴木 志奈、秋間 龍之介、小川 治夫、鈴木 純二、金丸 和典、小山田 英人、木内 祐二、飯野 正光、影近 弘之、櫻井 隆
    • 学会等名
      第139回日本薬理学会関東部会
  • [学会発表] Molecular basis of Ca2+ binding to the ryanodine receptor for channel activation2018

    • 著者名/発表者名
      Murayama T, Ogawa H, Kurebayashi N, Ohno S, Horie M, Sakurai T
    • 学会等名
      18th World Congress of Basic and Clinical Pharmacology
    • 国際学会
  • [産業財産権] リアノジン受容体阻害薬2018

    • 発明者名
      村山 尚、國廣 なごみ、影近 弘之、森 修一、湯浅 磨里
    • 権利者名
      村山 尚、國廣 なごみ、影近 弘之、森 修一、湯浅 磨里
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      PCT/JP2018/039542
    • 外国

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公開日: 2019-12-27  

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