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機能的構造平衡のNMR解析による刺激に適合したキナーゼシグナル選別機構の解明

Research Project

Project/Area Number 16H07473
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Structural biochemistry
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

徳永 裕二  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 創薬分子プロファイリング研究センター, 研究員 (80713354)

Project Period (FY) 2016-08-26 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords基質選別 / 細胞応答 / pH / His残基プロトン化 / 酵素ー基質親和性 / リン酸化 / キナーゼ / シグナル伝達 / ストレス応答 / 構造生物学 / 溶液NMR法
Outline of Annual Research Achievements

平成28年度は、キナーゼp38による基質選別のpH依存性を生化学的に解析した。基質MK2およびATF2を試料調製し、これら基質の混合条件において、p38によるこれら基質のリン酸化の相対的な効率を調べた。この結果、正常な細胞内を模倣した中性pH(7.5)の条件においては、MK2が独占的にリン酸化され、ATF2はほとんどリン酸化を受けないことが示された。これに対し、ストレス下の細胞内を模倣した酸性pH(6.7)の条件においては、MK2のリン酸化効率は中性pHの約半分にまで減弱し、代わってATF2のリン酸化がMK2と同等まで亢進することが明らかとなった。これは研究計画時より予想されていた、ATF2のp38に対する結合配列中のHis残基のプロトン化に伴う親和性上昇を裏付けるものである。この結果より、ストレスの影響が細胞内に浸透するに従いキナーゼp38による基質選別の特性が変化し、結果として細胞応答を切替え得ることが分子論的に実証された。さらに、pH低下に伴うp38によるATF2のリン酸化の亢進の分子機構を明らかとするため、両者の親和性のpH依存性を解析した。なお、p38のMK2に対する親和性は中性・酸性pHにてほぼ一定であることを以前の研究にて確認済みである。ATPアナログ非存在下および存在下において、それぞれ核磁気共鳴化学シフト摂動法および等温滴定熱量測定法によりp38のATF2に対する親和性を測定した結果、いずれの条件においても、中性から酸性pHへのpH変化に伴い、親和性は約6倍に増強されることが明らかとなった。したがって、p38による基質選別のpH依存性はATF2に対する親和性を介して調節されていることが示唆された。これらの考察を裏付けるため、現在、His残基に変異導入したATF2変異体を用いてp38によるリン酸化効率およびp38との親和性変化が失われるかを確認中である。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Report

(1 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (2 results)

All 2016

All Presentation (2 results)

  • [Presentation] Structural Basis for the Optimum Signal Transduction via MAPK p38α under the Stress-associated ATP-depleted, Low pH Condition Elucidated by Solution NMR2016

    • Author(s)
      徳永裕二, 竹内恒, 高橋栄夫, 嶋田一夫
    • Organizer
      第42回内藤コンファレンス
    • Place of Presentation
      札幌シャトレーゼガトーキングダム
    • Year and Date
      2016-10-04
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 低ATP濃度およびpH低下を付随するストレス刺激に対するMAPK p38αの頑強かつ基質選択的なリン酸化機構の溶液NMR解析2016

    • Author(s)
      徳永裕二, 竹内恒, 高橋栄夫, 嶋田一夫
    • Organizer
      第89回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      仙台国際センター/東北大学川内北キャンパス
    • Year and Date
      2016-09-25
    • Related Report
      2016 Annual Research Report

URL: 

Published: 2016-09-02   Modified: 2018-01-16  

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