膜電位化学連関の新しい生理メカニズムの解明

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18209007
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生理学一般
• 研究機関: 大阪大学 (2008-2009); 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(共通施設) (2006-2007)
• 研究代表者: 岡村 康司 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (80201987)
• 研究分担者: 東島 眞一 自然科学研究機構, 岡崎統合バイオサイエンスセンター, 准教授 (80270479) ; 大河内 善史 大阪大学, 医学系研究科, 助教 (90435818) ; 岩崎 広英 現、ハーバード大学, 博士研究員 (30342752) ; 佐々木 真理 , 現、日本学術振興会特別研究員 (80435817) ; 藤原 祐一郎 大阪大学, 医学系研究科, 助教 (20532980)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• キーワード: イオンチャネル / 酵素 / シグナル伝達 / 生体分子 / 蛋白質

研究概要

電位依存性ホスファターゼVSPおよび電位依存性プロトンチャネルVSOP1は、細胞膜電位を感知する電位センサードメインを有する新たな膜蛋白である。これらの蛋白による細胞膜電位シグナルの分子機構を解明するため、生理学的実験、イメージング、生化学実験などを組み合わせて実験を行った結果、(1)VSPの電位センサーがイノシトールリン脂質であるPIP2を分解する酵素活性と、分子内において強く共役すること(2)プロトンチャネルVSOP1は二分子一体となって細胞膜で機能するが、基本的なチャネル活性は単分子に内包されていること(3)VSOP1は、好中球の貪食機能を維持する働きがあることを、明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Voltage-sensing phosphatase: actions and potentials (2009)
  • 著者名/発表者名: Okamura Y, Murata Y, Iwasaki H
  • 雑誌名: J. Physiol. Topical Review 587(3) ページ: 513-520
  • 査読あり
• [雑誌論文] Voltage-gated proton channel is expressed on phagosomes Biochem. (2009)
  • 著者名/発表者名: Okochi Y, Sasaki M, Iwasaki H, Okamura Y
  • 雑誌名: Biophys. Res. Commun. 382(2) ページ: 274-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enzyme domain affects the movement of the voltage sensor in ascidian and zebrafish VSPs (2008)
  • 著者名/発表者名: Hossain MI, Iwasaki H, Okochi Y, Chahine, M, Higashijima S, Nagayama K, Okamura Y.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 283 ページ: 18248-18259
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multimeric nature of voltage-gated proton channels. (2008)
  • 著者名/発表者名: Koch HP, Kurokawa T, Okochi Y, Sasaki M, Okamura Y, Larsson HP
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 105(26) ページ: 9111-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Y A voltage-sensing phosphatase Ci-VSP, which shares sequence identity (2008)
  • 著者名/発表者名: Iwasaki H, Murata Y, Kim Y, Hossain MI, Worby CA, Dixon JE, McCormack T, Sasaki T, Okamura
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A 105 ページ: 7970-7975
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improving membrane voltage measurements using FRET with new fluorescent proteins. (2008)
  • 著者名/発表者名: Tsutsui H, Karasawa S, Okamura Y, Miyawaki A.
  • 雑誌名: Nature Methods 8 ページ: 683-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Depolarization activates the phosphoinositide phosphatase Ci-VSP, as detected in Xenopus oocytes coexpressing sensors of PIP2. (2007)
  • 著者名/発表者名: Murata Y, Okamura Y.
  • 雑誌名: J. Physiol. 583 ページ: 875-889
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biodiversity of voltage sensor domain proteins. (review) (2007)
  • 著者名/発表者名: Okamura Y.
  • 雑誌名: Pflugers Archiv. 454(3) ページ: 361-71
  • 査読あり
• [雑誌論文] A voltage sensor-domain protein is a voltage-gated proton channel (2006)
  • 著者名/発表者名: Sasaki M, Takagi M, Okamura Y.
  • 雑誌名: Science 312(5773) ページ: 589-92
  • 査読あり
• [学会発表] VSOP Protein Lacking the C-terminal Half of S4-like Segment Retains Proton Permeation. (2009)
  • 著者名/発表者名: 黒川竜紀, 高木正浩, 坂田宗平, 大河内善史, 岡村康司
  • 学会等名: Biophysical society meeting
  • 発表場所: (ポスター)
  • 年月日: 2009-03-03
• [学会発表] 電位依存性プロトンチャネルの動作機構. (2008)
  • 著者名/発表者名: コッホハンス, 高木正浩, 大河内善史, 佐々木真理, ラーソンピーター, 岡村康司
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会第82回日本生化学会大会合同大会
  • 発表場所: 神戸(口頭)
  • 年月日: 2008-12-12
• [学会発表] Biochemical characterization of voltage-gated proton channel, VSOP, in phagocytes. (2008)
  • 著者名/発表者名: Okochi Y, Sasaki M, Iwasaki H, Kurokawa T, Okamura Y
  • 学会等名: 42nd Annual Scientific Meeting of the European Symposium of Clinical Investigation
  • 発表場所: Geneve, Switzerland(口頭)
  • 年月日: 2008-03-29
• [学会発表] Voltage range for tuning of phosphatase of Ci-VSP as measured by two PIP2-sensors. Hossain MI (2008)
  • 著者名/発表者名: Sakata S, Murata Y, Okamura Y
  • 学会等名: 52th Biophysical Society Annual Meeting
  • 発表場所: Long Beach, USA(ポスター)
  • 年月日: 2008-02-05
• [学会発表] Voltage-dependent proton channels: come of age (2008)
  • 著者名/発表者名: Okamura Y
  • 学会等名: 16th IUPAB International Biophysics Congress, Biophysical Journal
  • 発表場所: Long Beach, USA(口頭)
  • 年月日: 2008-02-05
• [学会発表] How do animals utilize signals of membrane potentials? lessons from two voltage-sensing proteins. (2007)
  • 著者名/発表者名: Okamura Y, Sasaki M, Kurokawa T, Okochi Y, Hossain MI, Iwasaki H, Murata Y, Higashijima S
  • 学会等名: the 6th Okazaki Biology Conference: "Marine Biology"
  • 発表場所: Okazaki, Japan(口頭)
  • 年月日: 2007-12-04
• [学会発表] Mechanisms of voltage-sensor domain proteins and insights into physiological significance. (2007)
  • 著者名/発表者名: Okamura Y.
  • 学会等名: Plenary Lecture, Annual Meeting of Neuroscience in Chile
  • 発表場所: Los Andes, Chile(口頭)
  • 年月日: 2007-09-27
• [図書] Handbook of Neurochem. and Mol. Neurobiology 3rd Ed. Volume1(Ed. By Mikoshiba K.) (2009)
  • 著者名/発表者名: Okamura Y.
• [図書] 標準生理学第7版 (2009)
  • 著者名/発表者名: 岡村康司
  • 総ページ数: 70-108
  • 出版者: 医学書院
• [備考] Sasaki, Takagi & Okamura, Science 2006に関して読売新聞「新たんぱく質膠原病リウマチに関連」朝刊2面、平成18年3月24日(金)日経新聞「免疫細胞調節のたんぱく質特定」朝刊15面(テクノロジー)平成1 8年3月24日(金)日刊工業新聞「水素イオンチャネル分子発見」、朝刊33面、平成18年3月2 4日(金)Nature Struc Mol Biol、News and Views Science, STKE“Signaling breakthrough of the year", 2006. Science, Perspective Science, Editor's choice
• [備考] Koch, et al., PNAS, 2008に関してToward Designing Medications To Enhance Innate Immunity: A Single VSOP Can Do A 'Proton' Magic! Science Daily, USA-Jun 18, 2008 Medical News Today (press release), UK - Jun 18, 2008 Eureka! Science News, Canada - Jun 16, 2008 PhysOrg.com, VA, USA - Jun 16, 2008 EurekAlert (press release), DC, USA - Jun 16, 2008日経BPホームページ「たんぱく質、構造解明-水素イオン個別に通過」日本経済産業新聞平成20年7月23日
• [備考] Iwasaki, et al., PNAS, 2008に関して時事通信、2008年6月23日Yahooニュース、2008年6月23日朝日新聞科学欄2008年6月25日24面「ホヤたんぱく、がんを抑制?」日経産業新聞11面「ホヤ精子のタンパク質、ガン抑制遺伝子に類似」2008年6月23日
• [備考] Murata & Okamura, J. Physiol.,2007に関して日経産業新聞朝刊9面“がん細胞の酵素電圧で制御も"2007年10月29日“The secret lives of voltage sensors". C. A. Ahern, Journal of Physiology, 583(3), 813 - 814. Perspective (2007). Highlights From The Literature, Physiology, 22, 355 - 357. (2007). New insight into the mechanisms of voltage sensing and transduction in biological processes."(BlackwellにてPress発表)(2007, Sept 15).
• [備考] Tsutsui, et al., Nature Methods、2008に関して「蛍光たんぱく質組み入れ膜電位プローブ感度上昇」科学新聞、平成20年7月18日第6面「サンゴ・タンパク質とホヤ由来センサー活用細胞活動を可視化理研など(配信:フジサンケイビジネスアイ)Yahoo News、研究内容を紹介したホームページ
  • URL: http://www.med.osaka-u.ac.jp/pub/phys2/okamura/index.html
• [産業財産権] 新規イオンチャネル様ポリペプチドおよびその利用 (2009)
  • 発明者名: 佐藤矩行, 岡村康司, 岩崎広英, 村田喜理
  • 権利者名: 京都大学、自然科学研究機構
  • 産業財産権番号: 国際特許・U.S. Patent Application No.11/667.756
  • 取得年月日: 2009-05-20
• [産業財産権] 電位依存性プロトンチャネルポリペプチドおよびその利用 (2005)
  • 発明者名: 佐藤矩行, 岡村康司
  • 権利者名: 京都大学、自然科学研究機構
  • 産業財産権番号: 国内・特願2005-154598
  • 出願年月日: 2005-05-26