新規G蛋白質共役受容体の構造解析と構造に基づいたリガンド設計

• Project/Area Number: 11J04341
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: General medical chemistry
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 中根 崇智 京都大学, 医学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2011 – 2013
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000); Fiscal Year 2013: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2012: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
• Keywords: G蛋白質共役受容体 / 構造生物学 / X線結晶回折法 / 膜蛋白質 / ハイスループット / ソフトェア開発 / ソフトウェア開発

Research Abstract

本年度は、バイオインフォマティクスを専門とする研究室に所属して、ソフトウェア開発を中心に進めた。1年目・2年目に最適化したGPCR発現コンストラクトの発現・精製・結晶化も、前所属研究室の浅田・豊田・辻本らにより継続して行われた。
蛋白質-リガンド複合体のドッキング・シミュレーションとその可視化 : 蛋白質の構造に対して、候補となる化合物の結合シミュレーションを行うのは、構造に基づいた創薬の第一段階である。共同研究により、ドッキング・シミュレーション手法の改良と、可視化ソフトウェアの開発に取り組んだ。特に、WebGL技術を用いてWebブラウザ上で高速に複合体を表示できるシステムiviewを開発し、論文発表した。本システムは、Webを通じたリガンドデータベースの提供などにも応用可能である。
X線結晶回折用のソフトウェア開発 : GPCRを始めとする膜蛋白質の結晶は非常に小さく、回折能も弱いため、X線回折データの収集と処理には特別な配慮が必要となる。昨年度に引き続き、マイクロフォーカスビームを使ったラスタースキャンによる結晶位置同定を効率化するソフトウェアなどの開発に取り組んだ。
ハイスループット化 : 初年度に開発した以下のソフトウェアの改良を継続した。これらのプログラムは、ラボ内でのパイプラインの一部として活用されている。
・出芽酵母における相同組換えを利用した変異体作成を支援するプログラム
・蛍光ゲル濾過法による蛋白質の単分散性評価のための高速液相クロマトグラフィー(HPLC)データの処理ソフトウェア

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Research Products

• [Journal Article] iview : an interactive WebGL visualizer for protein-ligand complex (2014)
  • Author(s): Hongjian Li, Kwong-Sak Leung, Takanori Nakane and Man-Hon Wong
  • Journal Title: BMC Bioinformatics Volume: 15 Issue: 1 Pages: 56-56
  • DOI: 10.1186/1471-2105-15-56
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Evaluation of the Pichia pastoris expression system for the production of GPCRs for structural analysis (2011)
  • Author(s): Asada, H., Uemura, T., Yurugi-Kobayashi, T., Shiroishi, M., Shimamura, T., Tsujimoto, H., Ito, K., Sugawara, T., Nakane, T., Nomura, N., Murata, T., Haga, T., Iwata, S., Kobayashi, T
  • Journal Title: Microbial Cell Factories Volume: 10 Issue: 1 Pages: 24-24
  • DOI: 10.1186/1475-2859-10-24
  • Peer Reviewed
• [Presentation] プロスタノイド受容体の構造解析へのアプローチ (2013)
  • Author(s): 豊田洋輔、浅田秀基、中根崇智、植村智子、辻本浩一、岩田想、成宮周、小林拓也
  • Organizer: GPCR研究会
  • Place of Presentation: 日本科学未来館(東京都)
• [Presentation] Towards structure determination of prostanod receptors (2013)
  • Author(s): Yosuke Toyoda, Hidetsugu Asada, Ryoji Suno, Takanori Nakane, So Iwata, Shuh Narumiya, Takuya Kobayashi
  • Organizer: GPCR workshop
  • Place of Presentation: Hawaii (USA)
• [Presentation] Towards structure determination of prostanoid receptors (2013)
  • Author(s): Yosuke Toyoda, Hidetsugu Asada, Takanori Nakane, So Iwata, Shuh Narumiya, Takuya Kobayashi
  • Organizer: Nagoya Symposium, Frontiers in Structural Physiology
  • Place of Presentation: 名古屋大学豊田講堂(愛知県)
• [Presentation] アンジオテンシンタイプ2受容体の発現・精製から結晶構造解析へ向けて (2011)
  • Author(s): 浅田秀基, 小林貴美, 白石充典, 島村達郎, 植村智子, 辻本浩一, 中根崇智, 岩田想, 小林拓也
  • Organizer: 第84回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館(京都)
  • Year and Date: 2011-09-23
• [Presentation] The expression and purification of Angiotensin II receptor type 2 toward crystal structural biology (2011)
  • Author(s): Hidetsugu Asada, Tomoko Uemura, Takami Yurugi-Kobayashi, Mitsunori Shiroishi, Tatsuro Shimamura, Hirokazu Tsujimoto, Takanori Nakane, So Iwata, Takuya Kobayashi
  • Organizer: GPCR workshop 2011
  • Place of Presentation: Hawaii(アメリカ合衆国)
• [Remarks] 開発した蛋白質・リガンド複合体のWeb上可視化システムiviewは本URLから利用可能である。
  • URL: http://istar.cse.cuhk.edu.hk/iview/