トランスポーターの輸送分子機構解明の新展開:光駆動性ポンプをモデルタンパクとして研究

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20590031
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物理系薬学
• 研究機関: 松山大学
• 研究代表者: 宮内 正二 松山大学, 薬学部, 教授 (30202352)
• 研究分担者: 菊川 峰志 北海道大学, 創成科学共同研究機構, 助教 (20281842)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: 生物物理化学 / トランスポーター / 光駆動性イオンポンプ / ハロロドプシン / 輸送分子機構 / スイッチ機構 / 分子弁

研究概要

光駆動性クロライドポンプの輸送分子機構を明らかにすることを研究目的として研究を行い,輸送活性を様々な物理化学的手法より測定し,以下の結果を得た.
(1)種々の変異体を作成し,その変異体におけるCl-結合能を測定した.結合に対して重要な残基を特定した.Arg123,Ser130,Asp252である.
(2)Cl^-の細胞外から細胞内へのタンパク内移動には,Ser130およびAsp252が重要であることが明らかとなった.
(3)Ser130は,Cl^-が細胞質側から細胞外側に逆流が起こらないようにする分子弁として機能していることが明らかとなった

研究成果

• [雑誌論文] Sodium-coupled electrogenic transport of pyroglutamate (5-oxoproline) via SLC5A8, a monocarboxylate transporter. (2010)
  • 著者名/発表者名: Miyauchi S., Gopal E., Babu E., Srinivas S.R., Kubo Y., Umapathy N. S., Thakkar S.V., Ganapathy V., Prasad P.D.
  • 雑誌名: Biochim Biophys Acta 1798 ページ: 1164-1171
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kinetic study of anti-viral ribavirin uptake mediated by hCNT3 and hENT1 in Xenopus laevis oocytes. (2010)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto T., Sugawara M., Kikukawa T., Miyauchi, S., Yamaguchi M., Tero A., Takagi S., Nakagaki T.
  • 雑誌名: Biophysical Chemistry 147 ページ: 59-65
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of Arg123 in light-driven anion pump mechanisms of pharaonis halorhodopsin. (2009)
  • 著者名/発表者名: Kubo M., Kikukawa T., Miyauchi S., Seki A., Kamiya M., Aizawa T., Kawano K., Kamo N., Demura M.
  • 雑誌名: Photochem Photobiol 85 ページ: 547-555
  • 査読あり
• [雑誌論文] A tin oxide transparent electrode provides the means for rapid time-resolved pH measurements : application to photoinduced proton transfer of bacteriorhodopsin and proteorhodopsin. (2009)
  • 著者名/発表者名: Tamogami J., Kikukawa T., Miyauchi S., Muneyuki E., Kamo N.
  • 雑誌名: Photochem Photobiol 85 ページ: 578-589
  • 査読あり
• [雑誌論文] Uptake of 3,4-methylenedioxy- methamphetamine and its related compounds by a proton-coupled transport system in Caco-2 cells. (2008)
  • 著者名/発表者名: Kuwayama K., Inoue H., Kanamori T., Tsujikawa K., Miyaguchi H., Iwata Y., Miyauchi S., Kamo N., Kishi T.
  • 雑誌名: Biochim Biophys Acta 1778(1) ページ: 42-50
  • 査読あり
• [雑誌論文] Studies on effects of external electric fields on halobacteria with fluorescence intensity and fluorescence lifetime imaging microscopy. (2008)
  • 著者名/発表者名: Nakabayashi T., Wang H.P. Tsujimoto K., Miyauchi S., Kamo N., Ohta N.
  • 雑誌名: Chemistry Letters 37(5) ページ: 522-523
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stimulation of Na^+/Cl^--coupled opioid peptide transport system in SK-N-SH cells by L-kyotorphin, an endogenous substrate for H+-coupled peptide transporter PEPT2. (2008)
  • 著者名/発表者名: Thakkar S.V., Miyauchi S., Prasad P.D., Ganapathy V.
  • 雑誌名: Drug Metab Pharmacokinet 23 ページ: 254-262
  • 査読あり
• [学会発表] 光駆動性クロライドポンプにおける基質認識機構の解明 (2010)
  • 著者名/発表者名: 宮内正二,下野和実,菊川峰志,出村誠,加茂直樹
  • 学会等名: 日本薬学会第130年会
  • 発表場所: 桃太郎アリーナ,岡山
  • 年月日: 20100300
• [学会発表] ハロロドプシンのCl-移動中における,シッフ塩基のpKaの変化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 宮内正二,関顕照,下野和実,菊川峰志,出村誠,加茂直樹
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 東北大学川内北キャンパス,仙台
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] アザイド存在下における,光駆動性クロライドポンプのイオン輸送 (2010)
  • 著者名/発表者名: 宮内正二,関顕照,下野和実,菊川峰志,出村誠,加茂直樹
  • 学会等名: 第5回トランスポーター研究会
  • 発表場所: 東京医科大学病院,東京
  • 年月日: 2010-07-10
• [学会発表] ファラオニスハロロドプシンのCl^-輸送機構におけるAsp252の役割 (2009)
  • 著者名/発表者名: 菊川峰志,宮内正二,一尾裕章,北川拓,出村誠,加茂直樹
  • 学会等名: 第47回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: アスティ徳島,徳島
  • 年月日: 2009-11-01
• [学会発表] Role of the aspartic acid residue adjacent to the retinylidene Schiff base in the light-driven Cl- pump halorhodopsin. (2009)
  • 著者名/発表者名: Kikukawa T., Miyauchi S., Kitagawa Ichio H., T., Kamiya M., Aizawa T., Kawano K., Demura M., Kamo N
  • 学会等名: 15^<th> International Congress on Photobiology
  • 発表場所: Dusseldorf, Germany
  • 年月日: 2009-06-23
• [学会発表] ハロロドプシンポンプ機能におけるシッフ塩基近傍酸性残基の役割 (2008)
  • 著者名/発表者名: 菊川峰志,宮内正二,関顕照,北川拓,出村誠,Vadivel Ganapathy,加茂直樹
  • 学会等名: 第46回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場,福岡
  • 年月日: 2008-12-05
• [学会発表] Transport of neurotoxic monocarboxylates via the Na^+-coupled monocarboxylate transporter SMCT1 (SLC5A8). (2008)
  • 著者名/発表者名: Miyauchi S., Dabazaki Y., Gopal E., Ganapathy V.
  • 学会等名: American Association of Pharmaceutical Scientists (AAPS) Annual Meeting
  • 発表場所: Georgia World Congress Center, Atlanta
  • 年月日: 2008-11-17
• [学会発表] 光駆動クロライドイオンポンプ,ハロロドプシンのアザイド存在下におけるイオン輸送機構に関する研究 (2008)
  • 著者名/発表者名: 宮内正二,青山健太郎,菊川峰志,出村誠,Vadivel Ganapathy,加茂直樹
  • 学会等名: 第30回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター,札幌
  • 年月日: 2008-08-01
• [学会発表] Vadivel Ganapathy and Naoki Kamo. Mechanism of proton transport via azide-bound halorhodopsin from Natronomonas pharaonis. (2008)
  • 著者名/発表者名: Seiji Miyauchi, Akiteru Seki , Takashi Kikukawa, Kentaro Aoyama, Makoto Demura
  • 学会等名: 第3回トランスポーター研究会
  • 発表場所: 京都大学,京都
  • 年月日: 2008-06-08
• [図書] コンパス-生物薬剤学(第2章「生体膜の構造と薬物の生体膜透過機構」) (2010)
  • 著者名/発表者名: 岩城正宏,伊藤智夫編
  • 総ページ数: 13-29
  • 出版者: 南江堂,東京
• [図書] 製剤化のサイエンス-基礎とCMC(第1部製剤材料,2章「分散系」) (2010)
  • 著者名/発表者名: 永井恒司,園部尚編
  • 総ページ数: 24-52
  • 出版者: じほう,東京