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グルタミン酸受容体と新規生体機能分子複合体のX線結晶構造解析

Research Project

Project/Area Number 18032012
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

海野 昌喜  Tohoku University, 多元物質科学研究所, 助教 (10359549)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 齋藤 正男  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (70302239)
照屋 健太  東北大学, 大学院医学研究科, 助手 (30372288)
Project Period (FY) 2006 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥5,600,000 (Direct Cost: ¥5,600,000)
Fiscal Year 2007: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2006: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Keywordsグルタミン酸受容体 / ダイシハーベイン / 天然物 / アゴニスト / リガンド / X線結晶構造解析 / 原子レベル分解能 / 生体機能分子
Research Abstract

イオンチャンネル型グルタミン酸受容体は、シナプス後細胞の膜上に存在し、グルタミン酸を受容すると自身で形成するイオンチャンネルを開口し陽イオンを透過することで、速い興奮性のシグナル伝達を担う重要なタンパク質である。
今年度は、ダイシハーベイン、ネオダイシハーベインという二種類の天然物とイオンチャンネル型グルタミン酸受容体GluR5のリガンド結合ドメインとの複合体の結晶構造解析を行った。それに先立ち、本来のリガンドであるグルタミン酸との複合体の結晶構造解析も行った。ダイシハーベン、ネオダイシハーベイン複合体の構造は、それぞれ1.6,1.8Å分解能で解析され、8位の置換基の違いまではっきりと区別できた。結合様式は、ほぼ同じであり、結合に関与するアミノ酸の位置なども一致していた。ただ、周囲のアミノ酸の側鎖の位置がわずかに変わっているところもあり、この天然物二種類の親和性の違いにも関係していることが示唆される。これら二種類の天然物は、リガンド結合ドメインを形成するタンパク質部分と直接の水素結合・疎水性相互作用をし、高い親和性を実現している。また、グルタミン酸結合型は2.0Å分解能で解析されたが、ダイシハーベイン類複合体と比較すると、S1とS2という二つのドメインの間隔が狭いことが明らかになった。この違いが、シグナル伝達の強弱と関係していることも考察できた。グルタミン酸は多くの水分子に囲まれ、間接的な水素結合でリガンド結合ドメインに結合していることが明らかになった。

Report

(2 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (24 results)

All 2008 2007 2006 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (17 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Ligand Design for the Improvement of Stability of Metal Complex-Protein Hybrids2008

    • Author(s)
      Yokoi, N., et. al.
    • Journal Title

      Chem. Commun. 14

      Pages: 229-231

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      2007 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Structural Characterization of the Fleeting Ferric Peroxo Species in Myoglobin: Experiment and Theory2007

    • Author(s)
      Unno, M., et. al.
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc. 129

      Pages: 13394-13395

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structure and Catalytic Mechanism of Heme Oxygenase2007

    • Author(s)
      Unno, M., et. al.
    • Journal Title

      Nat. Prod. Rep. 24

      Pages: 553-570

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Bachl, a heme-dependent transcription factor, reveals presence of multiple heme binding sites with distinct coordination structure2007

    • Author(s)
      Hira, S., et. al.
    • Journal Title

      IUBMB Life. 59

      Pages: 542-551

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      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Design of Metal Cofactors Activated by a Protein-Protein Electron Transfer System2006

    • Author(s)
      Ueno, T., et al.
    • Journal Title

      Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 103・25

      Pages: 9416-9421

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] プロテアソームの構造生物学2006

    • Author(s)
      海野昌喜
    • Journal Title

      蛋白質核酸酵素 51・10

      Pages: 1219-1223

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  • [Presentation] Structural Characterization of the Fleeting Ferric Peroxo Species in Myoglobin2008

    • Author(s)
      Shusuke Kusama
    • Organizer
      Proceedings of The 1st International Symposium "International Center of Research & Education for Molecular Complex Chemistry (IREMAC)
    • Place of Presentation
      Japan, Sendai
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    • Author(s)
      Masaki Unno
    • Organizer
      Global COE in Chemistry, Nagoya Special Symposium
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      Japan, Nagoya
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      Toshitaka Matsui
    • Organizer
      Global COE in Chemistry, Nagoya Special Symposium
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      Japan, Nagoya
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    • Author(s)
      草間周介
    • Organizer
      平成19年度 日本生物物理学会・東北支部会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2007-06-09
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  • [Presentation] タンパク質内水分子による酵素反応制御:ヘムオキゲナーゼの場合2007

    • Author(s)
      齋藤 正男
    • Organizer
      第7回日本蛋白質科学会年会
    • Place of Presentation
      仙台
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  • [Presentation] イオンチャンネル型グルタミン酸受容体GluR5と天然物由来アゴニストの結合様式2007

    • Author(s)
      海野昌喜
    • Organizer
      第45回日本生物物理学会年会
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      横浜
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  • [Presentation] ヘムオキシゲナーゼ反応中間体の構造解析2007

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      海野昌喜
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      第7回日本蛋白質科学会年会
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      仙台
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    • Author(s)
      草間周介
    • Organizer
      第7回日本蛋白質科学会年会
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      仙台
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  • [Presentation] 低温下X線照射によるパーオキソ型ミオグロビン捕捉および結晶構造解析2007

    • Author(s)
      海野昌喜
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      第57回錯体化学討論会
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      名古屋
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] ヘムオキシゲナーゼによるベルドヘム開環の分子機構2007

    • Author(s)
      松井敏高
    • Organizer
      第22回生体機能関連化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      仙台
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] ヒト由来グルタミン酸受容体GluR5リガンド結合ドメインの結晶構造解析2007

    • Author(s)
      篠原正将
    • Organizer
      第30回日本分子生物学会年会・第80回日本生化学会年会合同大会
    • Place of Presentation
      横浜
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Structure and catalytic mechanism of heme oxygenase2007

    • Author(s)
      Masao Ikeda-Saito
    • Organizer
      The 5th International Congress Heme Oxygenases
    • Place of Presentation
      Poland, Krakow
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Structural characterization of catalytic intermediates of heme oxytgenase2007

    • Author(s)
      Masao Ikeda-Saito
    • Organizer
      The 67th Okazaki Conference
    • Place of Presentation
      Japan, Okazaki
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Crystal structures of the hydroperoxo-heme-and alpha-meso-hydroxyheme intermediates in heme oxygenase catalysis2007

    • Author(s)
      Masaki Unno
    • Organizer
      13th International Conference on Biological Inorganic Chemistry
    • Place of Presentation
      Austria, Vienna
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Ring opening mechanism of verdoheme catalyzed by heme oxygenase2007

    • Author(s)
      Toshitaka Matsui
    • Organizer
      13th International Conference on Biological Inorganic Chemistry
    • Place of Presentation
      Austria, Vienna
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Ring opening mechanism of verdoheme catalyzed by heme oxygenase2007

    • Author(s)
      Toshitaka Matsui
    • Organizer
      The 67th Okazaki Conference
    • Place of Presentation
      Japan, Okazaki
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Structural Characterization of Peroxo Species in Myoglobin2007

    • Author(s)
      Masaki Unno
    • Organizer
      The 67th Okazaki Conference
    • Place of Presentation
      Japan, Okazaki
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.tagen.tohoku.ac.jp/labo/m_saito/index-j.html

    • Related Report
      2007 Annual Research Report

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Published: 2006-04-01   Modified: 2018-03-28  

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