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2021 年度 実績報告書

新規リアノジン受容体作用薬を利用したサブタイプ特異的チャネル制御の分子機構

研究課題

研究課題/領域番号 19H03404
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, 先任准教授 (10230012)

研究分担者 呉林 なごみ  順天堂大学, 医学部, 客員准教授 (50133335)
小林 琢也  順天堂大学, 医学部, 助教 (60468585)
小川 治夫  京都大学, 薬学研究科, 准教授 (40292726)
井上 華  東京医科大学, 医学部, 講師 (20390700)
冨田 拓郎 (沼賀拓郎)  信州大学, 学術研究院医学系, 准教授 (60705060)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードリアノジン受容体 / 骨格筋 / カルシウムチャネル / 悪性高熱症 / 興奮収縮連関 / サブタイプ
研究実績の概要

リアノジン受容体(RyR)は小胞体膜の超巨大Ca2+遊離チャネルで、細胞内Ca2+調節機構に重要な役割を果たしている。RyRには機能と制御機構が異なる3種類のサブタイプが存在するが、その分子基盤については不明である。我々は独自のスクリーニング技術により、サブタイプ選択的RyR作用薬を網羅的に同定することに成功した。本研究では、これらの薬物の作用機序を解析し、結合部位とその構造変化を同定することにより、サブタイプ特異的制御機構を原子レベルで解明する。本年度はチャネル活性が大きく異なるRyR1とRyR2の活性制御の責任領域を探索した。RyR1とRyR2のクライオ電子顕微鏡単粒子解析による構造解析を行なった。いずれもEGTA存在下ではチャネルは閉じており、Ca2+存在下で開口していた。RyR2についてはチャネル開口に関わる相互作用領域をピックアップして変異体を作製して機能解析を行った。その結果、チャネルポア近傍の相互作用は閉状態を安定化させるのに対して、ポアから離れた周辺領域では開口に重要な役割を果たすことが分かった。RyR1においても同様に変異体解析を行ったところ、基本的な開口の仕組みはRyR2と似ていることが明らかとなった。詳細な構造比較により、チャネル活性の違いはCa2+結合部位周辺のドメインに存在する可能性が示唆された。サブタイプ特異的薬物について、RyR1選択的阻害薬の結合部位の同定を行なった。RyR1選択的阻害薬はチャネルポアから離れたドメインに結合することがわかった。結合部位変異体の解析から結合様式を原子レベルで明らかにすることができた。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 3件、 査読あり 15件、 オープンアクセス 15件) 学会発表 (5件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [国際共同研究] Virginia Commonwealth University/Mount Sinai Medical Center(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Virginia Commonwealth University/Mount Sinai Medical Center
  • [国際共同研究] University of Leeds(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      University of Leeds
  • [雑誌論文] A reconstituted depolarization-induced Ca2+ release platform for validation of skeletal muscle disease mutations and drug discovery2022

    • 著者名/発表者名
      Murayama Takashi、Kurebayashi Nagomi、Numaga-Tomita Takuro、Kobayashi Takuya、Okazaki Satoru、Yamashiro Kyosuke、Nakada Tsutomu、Mori Shuichi、Ishida Ryosuke、Kagechika Hiroyuki、Yamada Mitsuhiko、Sakurai Takashi
    • 雑誌名

      Journal of General Physiology

      巻: 154 ページ: e202213230

    • DOI

      10.1085/jgp.202213230

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of a water-soluble ryanodine receptor 1 inhibitor2022

    • 著者名/発表者名
      Ishida Ryosuke、Mori Shuichi、Murayama Takashi、Nakamichi Ayaka、Chai Xikun、Kurebayashi Nagomi、Iinuma Hiroto、Kagechika Hiroyuki
    • 雑誌名

      Bioorganic and Medicinal Chemistry

      巻: 74 ページ: 117027~117027

    • DOI

      10.1016/j.bmc.2022.117027

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mice with R2509C-RYR1 mutation exhibit dysfunctional Ca2+ dynamics in primary skeletal myocytes2022

    • 著者名/発表者名
      Tsuboi Yoshitaka、Oyama Kotaro、Kobirumaki-Shimozawa Fuyu、Murayama Takashi、Kurebayashi Nagomi、Tachibana Toshiaki、Manome Yoshinobu、Kikuchi Emi、Noguchi Satoru、Inoue Takayoshi、Inoue Yukiko U.、Nishino Ichizo、Mori Shuichi、Ishida Ryosuke、Kagechika Hiroyuki、Suzuki Madoka、Fukuda Norio、Yamazawa Toshiko
    • 雑誌名

      Journal of General Physiology

      巻: 154 ページ: e202213136

    • DOI

      10.1085/jgp.202213136

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Heat-hypersensitive mutants of ryanodine receptor type 1 revealed by microscopic heating2022

    • 著者名/発表者名
      Oyama Kotaro、Zeeb Vadim、Yamazawa Toshiko、Kurebayashi Nagomi、Kobirumaki-Shimozawa Fuyu、Murayama Takashi、Oyamada Hideto、Noguchi Satoru、Inoue Takayoshi、Inoue Yukiko U.、Nishino Ichizo、Harada Yoshie、Fukuda Norio、Ishiwata Shin’ichi、Suzuki Madoka
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 119 ページ: e2201286119

    • DOI

      10.1073/pnas.2201286119

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Molecular mechanism of the severe MH/CCD mutation Y522S in skeletal ryanodine receptor (RyR1) by cryo-EM2022

    • 著者名/発表者名
      Iyer Kavita A.、Hu Yifan、Klose Thomas、Murayama Takashi、Sams? Montserrat
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 119 ページ: e2122140119

    • DOI

      10.1073/pnas.2122140119

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Molecular basis for gating of cardiac ryanodine receptor explains the mechanisms for gain- and loss-of function mutations2022

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Takuya、Tsutsumi Akihisa、Kurebayashi Nagomi、Saito Kei、Kodama Masami、Sakurai Takashi、Kikkawa Masahide、Murayama Takashi、Ogawa Haruo
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 13 ページ: 2821

    • DOI

      10.1038/s41467-022-30429-x

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cytosolic Ca2+-dependent Ca2+ release activity primarily determines the ER Ca2+ level in cells expressing the CPVT-linked mutant RYR22022

    • 著者名/発表者名
      Kurebayashi Nagomi、Murayama Takashi、Ota Ryosaku、Suzuki Junji、Kanemaru Kazunori、Kobayashi Takuya、Ohno Seiko、Horie Minoru、Iino Masamitsu、Yamashita Fumiyoshi、Sakurai Takashi
    • 雑誌名

      Journal of General Physiology

      巻: 154 ページ: e202112869

    • DOI

      10.1085/jgp.202112869

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sudden death after inappropriate shocks of implantable cardioverter defibrillator in a catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia case with a novel RyR2 mutation2021

    • 著者名/発表者名
      Itoh Hideki、Murayama Takashi、Kurebayashi Nagomi、Ohno Seiko、Kobayashi Takuya、Fujii Yusuke、Watanabe Masaya、Ogawa Haruo、Anzai Toshihisa、Horie Minoru
    • 雑誌名

      Journal of Electrocardiology

      巻: 69 ページ: 111~118

    • DOI

      10.1016/j.jelectrocard.2021.09.015

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Ryanodine Receptor as a Sensor for Intracellular Environments in Muscles2021

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Takuya、Kurebayashi Nagomi、Murayama Takashi
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 22 ページ: 10795~10795

    • DOI

      10.3390/ijms221910795

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Loss-of-function mutations in cardiac ryanodine receptor channel cause various types of arrhythmias including long QT syndrome2021

    • 著者名/発表者名
      Hirose Sayako、Murayama Takashi、Tetsuo Naoyuki、Hoshiai Minako、Kise Hiroaki、Yoshinaga Masao、Aoki Hisaaki、Fukuyama Megumi、Wuriyanghai Yimin、Wada Yuko、Kato Koichi、Makiyama Takeru、Kimura Takeshi、Sakurai Takashi、Horie Minoru、Kurebayashi Nagomi、Ohno Seiko
    • 雑誌名

      EP Europace

      巻: 24 ページ: 497~510

    • DOI

      10.1093/europace/euab250

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The zinc-binding motif of TRPM7 acts as an oxidative stress sensor to regulate its channel activity2021

    • 著者名/発表者名
      Inoue Hana、Murayama Takashi、Kobayashi Takuya、Konishi Masato、Yokoyama Utako
    • 雑誌名

      Journal of General Physiology

      巻: 153 ページ: e202012708

    • DOI

      10.1085/jgp.202012708

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Differential effects of the formin inhibitor SMIFH2 on contractility and Ca <sup>2+</sup> handling in frog and mouse cardiomyocytes2021

    • 著者名/発表者名
      Sakata Koji、Matsuyama Sho、Kurebayashi Nagomi、Hayamizu Kengo、Murayama Takashi、Nakamura Kunihide、Kitamura Kazuo、Morimoto Sachio、Takeya Ryu
    • 雑誌名

      Genes to Cells

      巻: 26 ページ: 583~595

    • DOI

      10.1111/gtc.12873

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Inhibition of endothelin A receptor by a novel, selective receptor antagonist enhances morphine-induced analgesia: Possible functional interaction of dimerized endothelin A and μ-opioid receptors2021

    • 著者名/発表者名
      Kuroda Yui、Nonaka Miki、Kamikubo Yuji、Ogawa Haruo、Murayama Takashi、Kurebayashi Nagomi、Sakairi Hakushun、Miyano Kanako、Komatsu Akane、Dodo Tetsushi、Nakano-Ito Kyoko、Yamaguchi Keisuke、Sakurai Takashi、Iseki Masako、Hayashida Masakazu、Uezono Yasuhito
    • 雑誌名

      Biomedicine &amp; Pharmacotherapy

      巻: 141 ページ: 111800~111800

    • DOI

      10.1016/j.biopha.2021.111800

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A novel RyR1-selective inhibitor prevents and rescues sudden death in mouse models of malignant hyperthermia and heat stroke2021

    • 著者名/発表者名
      Yamazawa T、Kobayashi T、Kurebayashi N、Konishi M、Noguchi S、Inoue T、Inoue YU.、Nishino I、Mori S、Iinuma H、Manaka N、Kagechika H、Uryash A、Adams J、Lopez JR.、Liu X、Diggle C、Allen PD.、Kakizawa S、Ikeda K、Lin B、Ikemi Y、Nunomura K、Nakagawa S、Sakurai T、Murayama T
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 ページ: 4293

    • DOI

      10.1038/s41467-021-24644-1

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Purification of Recombinant Wild Type and Mutant Ryanodine Receptors Expressed in HEK293 Cells2021

    • 著者名/発表者名
      Hu Yifan、Iyer Kavita、Nayak Ashok、Kurebayashi Nagomi、Murayama Takashi、Samso Montserrat
    • 雑誌名

      BIO-PROTOCOL

      巻: 11 ページ: e4112

    • DOI

      10.21769/BioProtoc.4112

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 骨格筋脱分極誘発性Ca2+遊離(DICR)再構成系の開発2022

    • 著者名/発表者名
      村山 尚、呉林 なごみ、冨田(沼賀)拓郎、小林 琢也、中田 勉、山田 充彦、櫻井 隆
    • 学会等名
      第8回日本筋学会学術集会
  • [学会発表] 骨格筋疾患治療薬開発のための脱分極誘発性Ca2+遊離再構成プラットフォームの構築2022

    • 著者名/発表者名
      村山 尚、呉林 なごみ、冨田(沼賀)拓郎、小林 琢也、中田 勉、石田 良典、森 修一、影近 弘之、山田 充彦、櫻井 隆
    • 学会等名
      第96回日本薬理学会年会
  • [学会発表] 骨格筋脱分極誘発性Ca2+遊離(DICR)再構成系を用いた筋疾患へのアプローチ2021

    • 著者名/発表者名
      村山 尚、呉林 なごみ、小林 琢也、岡﨑 諭、山代 暁介、櫻井 隆
    • 学会等名
      第7回日本筋学会学術集会
  • [学会発表] 骨格筋脱分極誘発性Ca2+遊離超分子複合体の再構成2021

    • 著者名/発表者名
      村山 尚
    • 学会等名
      第95回日本薬理学会年会
  • [学会発表] 骨格筋興奮収縮連関の再構成2021

    • 著者名/発表者名
      村山 尚
    • 学会等名
      第99回日本生理学会合同大会
  • [産業財産権] 2型リアノジン受容体活性抑制剤2021

    • 発明者名
      國廣なごみ、村山尚、影近弘之、森修一、湯浅磨里、飯沼大翔
    • 権利者名
      学校法人順天堂、国立大学法人東京医科歯科大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      PCT/JP2021/005044
    • 外国

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公開日: 2023-12-25  

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