Mechanisms of membrane trafficking of LDL receptor family members investigated by the generation of surrogate ligands

• Project/Area Number: 19H02841
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 37020:Chemistry and chemical methodology of biomolecules-related
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: Yasui Norihisa 岡山大学, 医歯薬学域, 准教授 (90467514)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥17,030,000 (Direct Cost: ¥13,100,000、Indirect Cost: ¥3,930,000); Fiscal Year 2022: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2021: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2020: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000); Fiscal Year 2019: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
• Keywords: LDL受容体 / 進化分子工学 / ファージディスプレイ / 人工結合タンパク質 / 代理リガンド / モネリン / メンブレントラフィック / 人工タンパク質 / エンドサイトーシス / 一本鎖モネリン / 分子骨格

Outline of Research at the Start

低密度リポタンパク質受容体 (LDL受容体) ファミリーは，様々なタンパク質性リガンドをエンドサイトーシスにより細胞内に取り込む。結合するリガンドの種類により，LDL受容体ファミリーの細胞外領域のコンフォメーション状態とリサイクリング過程とが異なり，両者に相関関係があることが明らかになりつつある。本研究では，LDL受容体ファミリー群のタンパク質性代理リガンドを網羅的に作製し，それらを用いることで細胞外領域のコンフォメーション状態の制御と，メンブレントラフィック機構の解明を目指す。

Outline of Final Research Achievements

We have succeeded in generating synthetic binding proteins, SWEEPins, that bind to different domains of the LDL receptor. We determined the crystal structure of one of the SWEEPins in complex with the LA modules of the LDL receptor. Structural analysis revealed the recognition mechanism of the LA module by the SWEEPin.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で得られた人工結合タンパク質SWEEPinは，細胞外領域におけるリガンド結合や細胞外領域のコンフォメーションを調節する分子ツールとして有用であることが期待できる。さらに，得られた立体構造情報は，LDL受容体ファミリーの主要なリガンド認識を担うLAモジュールに特化した人工結合タンパク質を作製する際に有用である。

Research Products

• [Journal Article] Pivotal role for S-nitrosylation of DNA methyltransferase 3B in epigenetic regulation of tumorigenesis (2023)
  • Author(s): Okuda, K. et al.,
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 14 Issue: 1 Pages: 621-621
  • DOI: 10.1038/s41467-023-36232-6
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Chloride ions evoke taste sensations by binding to the extracellular ligand-binding domain of sweet/umami taste receptors (2023)
  • Author(s): Atsumi N, Yasumatsu K, Takashina Y, Ito C, Yasui N, Margolskee RF, Yamashita A
  • Journal Title: eLife Volume: 12
  • DOI: 10.7554/elife.84291
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A sweet protein monellin as a non-antibody scaffold for synthetic binding proteins (2021)
  • Author(s): Yasui N, Nakamura K, Yamashita A
  • Journal Title: J. Biochem. Volume: 169 Issue: 5 Pages: 585-599
  • DOI: 10.1093/jb/mvaa147
  • NAID: 120007182873
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 受容体タンパク質を用いた味覚感知初反応の解析と応用 (2021)
  • Author(s): 山下 敦子, 芦川 雄二, 南後 恵理子, 安井 典久
  • Journal Title: バイオサイエンスとインダストリー Volume: 79 Pages: 86-89
  • NAID: 40022533057
• [Journal Article] Structural studies of reelin N-terminal region provides insights into a unique structural arrangement and functional multimerization (2020)
  • Author(s): Nagae Masamichi、Suzuki Kei、Yasui Norihisa、Nogi Terukazu、Kohno Takao、Hattori Mitsuharu、Takagi Junichi
  • Journal Title: The Journal of Biochemistry Volume: mvaa144 Issue: 5 Pages: 1-41
  • DOI: 10.1093/jb/mvaa144
  • NAID: 40022623693
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Differential scanning fluorimetric analysis of the amino-acid binding to taste receptor using a model receptor protein, the ligand-binding domain of fish T1r2a/T1r3 (2019)
  • Author(s): Takashi Yoshida, Norihisa Yasui, Yuko Kusakabe, Chiaki Ito ,Miki Akamatsu, Atsuko Yamashita
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 14 Issue: 10 Pages: e0218909-e0218909
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0218909
  • NAID: 120006860091
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] システイン残基への変異導入がもたらす一本鎖モネリンの 安定性変化 (2023)
  • Author(s): 大沼 恭介, 山下 敦子, 安井 典久
  • Organizer: 日本薬学会 第143年会
• [Presentation] メダカ由来味覚受容体T1r2a/T1r3細胞外領域のリガンド結合解析 (2022)
  • Author(s): 石田 光，安井 典久，山下 敦子
  • Organizer: 日本味と匂学会第56回大会
• [Presentation] LDL受容体リガンド結合領域を標的とする人工結合タンパク質の作製 (2022)
  • Author(s): 安井 典久, 中村 祐介, 山下 敦子
  • Organizer: 第95回 日本生化学会大会
• [Presentation] メダカ由来味覚受容体T1r2a/T1r3リガンド結合領域に対する疎水性アミノ酸の作用解析および結合構造解析 (2022)
  • Author(s): 新田 純矢, 安井 典久, 堤 尚孝, 山下 敦子
  • Organizer: 第45回 日本分子生物学会年会
• [Presentation] 一本鎖モネリンを非抗体分子骨格とするGFP結合タンパク質の作製と分子特性解析 (2019)
  • Author(s): 安井 典久, 山下 敦子
  • Organizer: 第19回日本蛋白質科学会年会
• [Presentation] 新規な非抗体分子骨格に基づく人工結合タンパク質のファージディスプレイライブラリーの作製 (2019)
  • Author(s): 安井 典久, 山下 敦子
  • Organizer: 第92回日本生化学会大会
• [Presentation] 様々な組換え発現条件下でのGFPuv C末端Lys残基の翻訳後修飾 (2019)
  • Author(s): 田村 一晟，安井 典久，守屋 央朗，山下 敦子
  • Organizer: 第42回日本分子生物学会年会
• [Presentation] 味覚受容体T1R2/T1R3リガンド結合領域カチオン結合部位の構造生物学的解析 (2019)
  • Author(s): 伊藤 千晶，安井 典久，渥美 菜奈子，山下 敦子
  • Organizer: 第42回日本分子生物学会年会
• [Presentation] 非抗体分子骨格を用いた人工結合タンパク質作製基盤の構築 (2019)
  • Author(s): 安井 典久
  • Organizer: 第71回日本生物工学会大会
  • Invited