生命1次情報の高速収集とそれに基づく統合バイオサイエンスの展開

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13GS0016
• Research Institution: Okazaki National Research Institutes
• Principal Investigator: 永山 國昭 岡崎国立共同研究機構, 統合バイオサイエンスセンター, 教授 (70011731)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宇理須 恆雄 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 教授 (50249950) ; 岡村 康司 岡崎国立共同研究機構, 統合バイオサイエンスセンター, 教授 (80201987) ; 森 泰生 岡崎国立共同研究機構, 統合バイオサイエンスセンター, 教授 (80212265) ; 青野 重利 岡崎国立共同研究機構, 統合バイオサイエンスセンター, 教授 (60183729) ; 高橋 卓也 岡崎国立共同研究機構, 計算科学研究センター, 助手 (70262102)
• Keywords: 電子顕微鏡 / 人口酵素 / カルシウム / チャネル / 蛋白質 / DNA / 信号制御 / 自己組織

Research Abstract

複素顕微鏡の開発:複素顕微鏡の中枢である位相板について検討し、帯電問題の解決の研究を行った。その結果、帯電は位相板材料であるカーボン膜の汚れが原因であることがわかった。汚れの原因として有機物由来、無機物や金属の酸化物由来があり前者は位相板を200℃以上で加熱することで除去できることがわかった。この結果比較的帯電の少ない位相板ができ、新しい位相差法、微分干渉法について実験を行い良好な結果を得た。また複素電子顕微鏡と通常電子顕微鏡の比較のため逆問題的アプローチを行い両者の性能の定量比較を行った。
集積パターン作成技術:放射光エッチングによるシリコン基板表面のナノパタン形成技術を確立(最小50nm)。シリコン基板上に生体機能物質を集積するための領域選択的シリコン表面機能化(疎水性・親水性制御など)技術を確立。また、これによりシリコン基板表面への脂質膜堆積技術を確立するとともに、これらのナノ構造の評価技術としての原子間力顕微鏡測定技術と赤外反射吸収分光技術を確立。
チャネル研究:新規IP_3センサーを用いた細胞内IP_3濃度を測定により、ストア依存性Ca^<2+>流入によるPLCγ2活性化とIP_3産生が観察された。PLCγ2とTRPC3Ca^<2+>チャネルとの間のこのようなカップリングを中心とした、PI応答/Ca^<2+>シグナルにおける協調(coordination)機構が明らかになった。また、L型のN末端側を欠いたタンパク質が全長型チャネル蛋白の発現を抑制する、分子機構を明らかにした。
チャネル分子シュミレーション:金属貯蔵蛋白質や膜チャネル蛋白質の機能メカニズムの生理機能の調節機構を解明するため、溶媒環境と分子間相互作用の関係をアルゴリズム化した。鉄貯蔵蛋白質フェリチンフェリチン分子に関しては、実験で得られたイオンの位置や鉄イオン透過性を計算によって再現することができた。
センサーヘムタンパク質の研究:酸素センサータンパク質HemAT、および一酸化炭素センサータンパク質中に含まれるヘムの配位構造、電子状態等を共鳴ラマン法により明らかにした。また、これらセンサータンパク質と酸素、あるいは一酸化炭素との素反応を解析することにより、エフェクターとして機能する気体分子のセンシング機構の解明を行った。

Research Products

• [Publications] K.Danov, R.Danev, K.Nagayama: "Reconstruction of the electric charge density in thin films from the contrast transfer function measurements"Ultramicroscopy. 90. 85-95 (2002)
• [Publications] S.Sugitani, K.Nagayama: "Complex Observation in Electron Microscopy. III. Inverse Theory of Observation-scheme Dependent Information Transfer"J. Phys. Soc. Jpn.. 71. 744-756 (2002)
• [Publications] M.Takano, K.Nagayama, A.Suyama: "How the All-Atom Simulation and the Ising-Based Theory Reconcile with Each Other on the Helix-Coil Transition"J. Biol. Phys.. 28. 155-161 (2002)
• [Publications] M.Takano, K.Nagayama, A.Suyama: "Investigating a link between all-atom model simulation and the Ising-Based theory on the Helix-Coil transition : Equilibrium Statistical Mechanics"J. Chem. Phys.. 116. 2219-2228 (2002)
• [Publications] R.Danev, K.Nagayama: "A Novel Phase-contrast Transmission Electron Microscopy Producing High-contrast Topographic Images of Weak Objects"J. Biol. Phys.. 28. 627-635 (2002)
• [Publications] 永山國昭, 三井利夫: "生物物理-蛋白質から分子機械へ"物性研究. 77. 655-683 (2002)
• [Publications] 永山國昭: "情報高分子の人為的創出"高分子. 51. 427 (2002)
• [Publications] 永山國昭: "50年前の『科学』断章"科学. 72. 977-978 (2002)
• [Publications] 永山國昭: "2002年度ノーベル化学賞-クルト・ヴュートリッヒの人と業績"化学と工業. 55. 1336-1339 (2002)
• [Publications] Yasuda M, Shimizu S, Uhinata K, Naito S, Tokuyama S, Mori Y, Kiuchi Y, Yamamoto T: "The differential roles of intercellular adhesion molecule-1 and E-selectin in polymorphonuclear leukocyte-induced angiogenesis"Am. J. Physiol. (Cell Physiol.). 282. C917-C925 (2002)
• [Publications] Morii T, Sugimoto K, Makino K, Otsuka M, Imoto K, Mori Y: "A new fluoresent biosensor for inositol trisphosphate"J. Am. Chem. Soc.. 124. 1138-1139 (2002)
• [Publications] Mori Y, Wakamori M, Miyakawa T, Hermosura M, Hara Y, Nishida M, Hirose K, Mizushima A, Okada T, Kurosaki M, Mori E, Gotoh K, Fleig A, Penner R, Iino M, Kurosaki T: "TRP1 regulates capacitative Ca^<2+> entry and Ca^<2+> release from endoplasmic reticulum in B lymphocytes"J. Exp. Med.. 195. 673-681 (2002)
• [Publications] Montell C, Birnbaumer L, Flokerzi V, Bindels RJ, Bruford EA, Caterina MJ, Clapham DE, Harteneck C, Heller S, Julius D, Mori Y, Penner R, Prawitte D, Scharenberg AM, Schultz G, Shimizu N, Zhu MX: "A unified nomenclature for the superfamily of TRP cation channels"Mol. Cell. 9. 229-231 (2002)
• [Publications] Inoue R, Mori Y: "Molecular candidates for capacitative and non-capacitative Ca^<2+> entry in smooth mus In "Role of the Sarcoplasmic Reticulum in Smooth Muscle""Novartis Foundation Symposium Volume 246 (ed. Eisner D, Wiley and Sons Ltd., Chichester, UK). 246. 81-90 (2002)
• [Publications] Dos Santos RG, Van Renterghem C, Martin-Moutot N, Mansuel P, Sampieri F, Diniz C, Mori Y, De Lima: "Dos Santos RG, Van Renterghem C, Martin-Moutot N, Mansuel P, Sampieri F, Diniz C, Mori Y, De Lima"J. Biol. Chem.. 277. 13856-13862 (2002)
• [Publications] Matsushita K, Wakamori M, Rhyu IJ, Arii T, Oda S, Mori Y, Imoto K: "Bidirectional alterations in cerebellar synaptic transmission of tottering and rolling Ca^<2+> channel mutant mice"J. Neurosci.. 22. 4388-4398 (2002)
• [Publications] Kato K, Wakamori M, Mori Y, Imoto K, Kitamura K: "Inhibitory effects of cilnidipine on peripheral and brain N-type Ca^<2+> channels expressed in BHK cells"Neuropharmacol. 42. 1099-1108 (2002)
• [Publications] Cornet V, Bichet D, Sandoz G, Marty I, Brocard J, Bourinet E, Mori Y, Villaz M, De Waard M.: "Multiple ER retention determinants control the cell surface targeting of voltage-dependent P/Q calcium channels"Eur. J. Neurosci.. 16. 883-895 (2002)
• [Publications] Arikkath J, Felix R, Ahern C, Chen CC, Mori Y, Song I, Shin H-S, Coronado R, Campbell KP: "Molecular characterization of a two-domain form of the neuronal voltage-gated P/Q-type calcium channel α_12.1 subunit"FEBS Lett.. (in press). (2002)
• [Publications] Mori Y, Nishida M, Ino M, Yoshinaga T, Niidome T, Sawada K: "Mice lacking the α_<1B> subunit (Cav 2.2) reveals a predominant role of N-type Ca^<2+> channels in the sympathetic regulation of circulatory system"Trends Cardiovasc. Med.. 12. 270-274 (2002)
• [Publications] 森泰生, 吉田卓史, 原雄二: "脳における多様な非選択性カチオンチャネル"生体の科学(特集 一価イオンチャネル). 53. 316-322 (2002)
• [Publications] 井上隆司, 伊東祐之, 森泰生: "標的蛋白質からみた創薬-急速に拡大するTRP蛋白質ファミリーと新しい創薬の可能性(The TRP proteins, a rapidly expanding Ca^<2+> entry channel family and a new molecular target for drug development)"日本臨床. 60. 18-24 (2002)
• [Publications] 原雄二, 森泰生: "TRPチャネル"医学のあゆみ(イオンチャネルの最前線). 201. 999-103 (2002)
• [Publications] Nakajo K, Katsuyama Y, Ono F, Ohtsuka Y, Okamura Y: "Identification, functional characterization and developmental expression of the ascidian Kv4-class potassium channel"Neurosci Res. 45(1). 59-70 (2003)
• [Publications] Ebihara T, Komiya Y, Izmi-Nakaseko H, Adachi-Akahane S, Okabe S, Okamura Y: "Coexpression of a Cav1.2 protein lacking an N-terminus and the first domain specifically suppresses L-type calcium channel activity"FEBS Lett. 529. 203-207 (2002)
• [Publications] Okada T, Katsuyama Y, Ono F, Okamura Y: "The development of three identified motor neurons in ascidian embryo"Dev Biol. 244. 278-292 (2002)
• [Publications] Katsuyama Y, Matsumoto J, Okada T, Ohtsuka Y, Cheng L, Okado H, Okamura Y: "Regulation of synaptotagmin gene expression during ascidian embryogenesis"Dev Biol. 244. 293-304 (2002)
• [Publications] 岡村 康司: "電位依存性Na+チャネル(分子と機能の多様性に関する知見)"医学のあゆみ. 201. 971-976 (2002)
• [Publications] Zhi-Hong Wang, Hideyuki Noda, Youichi Nonogaki, Norikuni Yabumoto, Tsuneo Urisu: "IR linewidth broadening at nearly ideal H-termination region on Si(100) surfaces"Surf. Sci.. 502-503. 86-90 (2002)
• [Publications] Sam Dylan More, Harald Graaf, Michael Baune, Changshun Wang, Tsuneo Urisu: "Influence of substrate roughness on the formation of aliphatic self-assembled monolayers(SAMs) on silicon(100)"Jpn. J. Appl. Phys.. 41. 4390-4394 (2002)
• [Publications] Zhi-Hong Wang, Hideyuki Noda, Youichi Nonogaki, Norikuni Yabumoto, Tsuneo Urisu: "Hydrogen diffusion and chemical reactivity with water on nearly ideally H-terminated Si(100) surface"Jpn. J. Appl. Phys.. 41. 4275-4278 (2002)
• [Publications] T.Takahashi, J.Sugiura, Kuniaki Nagayama: "Comparison of all atom, continuum, and linear fitting empirical models for charge screening effect of aqueous medium surrounding a protein molecule"J. Chem. Phys. 116. 8232-8237 (2002)
• [Publications] S.Aono, T.Kato, M.Matsuki, H.Nakajima, T.Ohta, T.Uchida, T.Kitagawa: "Resonance Raman and ligand binding studies of the oxygen sensing signal transducer protein HemAT from Bacillus subtilis"J. Biol. Chem.. 277(16). 13528-13538 (2002)
• [Publications] 青野重利: "一酸化炭素センサーとして機能する転写調節因子CooAの構造と機能"Molecular Medicine. 40(2). 160-164 (2003)
• [Publications] 青野重利: "微生物におけるCOの受容システム"医学のあゆみ. 201(8). 733-736 (2002)
• [Publications] 青野重利: "一酸化炭素による遺云子発現制御:COセンサーとして機能する云転写調節因子CooAの構造と機能"化学と生物. 40(3). 206-210 (2002)