炎症性サイトカインと受容体の構造生物学的認識機構の解明

• Project Area: Structural basis of cell-signalling complexes mediating signal perception, transduction and responses
• Project/Area Number: 23121523
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 池水 信二 熊本大学, 大学院生命科学研究部, 准教授 (60333522)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2012: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2011: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
• Keywords: 分子認識機構 / 分子認識 / シグナル伝達 / 生体分子 / タンパク質 / 免疫学 / サイトカイン

Outline of Annual Research Achievements

インターロイキン(IL)-23は、Th17細胞の活性化を介して炎症性自己免疫疾患に関わる。IL-23の受容体は、IL-23RとIL-12Rβ1からなる。IL-23と受容体の結合を阻害すると、疾患の病状が緩和される。IL-23については、米国の２グループにより修飾糖を切除した試料、我々により糖修飾形状の蛋白質の構造が明らかにされた。本研究の目的は、IL-23と２つの受容体IL-23RおよびIL-12Rβ1との認識機構を構造生物学的に明らかにすることである。
IL-23RおよびIL-12Rβ1の構造解析を目指して、GSTを融合させたIL-12Rβ1の細胞外ドメインを大腸菌を用いて発現させ、精製を行った。酵素を用いてタグの切除を行ったが、効率良くGSTを切り離すことに成功出来ていない。現在、GSTを切除する条件を検討中である。IL-23Rについては、細胞外に３つのドメイン(D)があるが、どの領域を介してIL-23と結合するのか、明らかにされていない。D1, D2-D3, D1-D3の発現を、大腸菌・動物細胞を用いて試みた。D2-D3について大腸菌を用いて発現させることに成功した。D1を含む試料については、大腸菌と動物細胞の両方で発現させることが出来ていない。調製したD2-D3を用いて結合実験を行ったところ、リガンドとの結合が確認出来なかった。現在、D1およびD1-D3の発現系の構築を進めているところである。
IL-23/IL-12Rβ1複合体の調製・結晶化。精製したIL-12Rβ1とIL-23混ぜて複合体として精製を行った。その後、微量結晶化装置モスキートを用いて結晶化を行ったところ、微結晶を得た。現在、構造解析に適した質およびサイズの結晶を得るため、結晶化条件の精密化を進めているところである。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Crystallization and preliminary X-ray analysis of human MTH1 with a homogeneous N-terminus. (2013)
  • Author(s): Koga Y, Inazato M, Nakamura T, Hashikawa C, Chirifu M, Michi A, Yamashita T, Toma S, Kuniyasu A, Ikemizu S, Nakabeppu Y, Yamagata Y.
  • Journal Title: Acta Crystallogr Sect F Struct Biol Cryst Commun Volume: 69(Pt 1) Issue: 1 Pages: 45-48
  • DOI: 10.1107/s1744309112048002
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Impact of antibodies against amyloidogenic transthyretin (ATTR) on phenotypes of patients with familial amyloidotic polyneuropathy (FAP) ATTR Valine30Methionine (2013)
  • Author(s): Obayashi K, Tasaki M, Jono H, Ueda M, Shinriki S, Misumi Y, Yamashita T, Oshima T, Nakamura T, Ikemizu S, Anan I, Suhr O, Ando Y
  • Journal Title: Clin Chim Acta Volume: 419 Pages: 127-31
  • DOI: 10.1016/j.cca.2013.02.002
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structure and interactions of the human programmed cell death 1 receptor. (2013)
  • Author(s): Cheng, X., et al.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. Volume: inpress
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Preparation, Crystallization and Preliminary X-ray Diffraction Studies of the Glycosylated Form of Human Interleukin-23 (2012)
  • Author(s): T.Shirouzono, et al
  • Journal Title: Acta Cryst Volume: F68(in press) Issue: 4 Pages: 432-435
  • DOI: 10.1107/s1744309112005295
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] IL-2 and IL-15 signaling complex: different but the same. (2012)
  • Author(s): Ikemizu, S., Chirifu, M. Davis, S.
  • Journal Title: Nature Immunology Volume: 13 Issue: 12 Pages: 1141-1142
  • DOI: 10.1038/ni.2472
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Diverse Substrate Recognition and Hydrolysis Mechanisms of Human NUDT5 (2011)
  • Author(s): Takao Arimori, at al
  • Journal Title: Nucleic Acids Res. Volume: 39 Issue: 20 Pages: 8972-8983
  • DOI: 10.1093/nar/gkr575
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rigid-body ligand recognition drives cytotoxic T-lymphocyte antigen 4 (CTLA-4) receptor triggering (2011)
  • Author(s): Yu, C, Sonnen, A.F-P, George, R, Dessailly, BH, Stagg, L.J., Evans, E.J., Orengo, C.A., Stuart, D.I., Ladbury, J.E., Ikemizu, S., Gilbert, R.J.C., Davis, S.J.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. Volume: 286 Issue: 8 Pages: 6685-6696
  • DOI: 10.1074/jbc.m110.182394
  • Peer Reviewed
• [Presentation] インターロイキン23のX線結晶構造解析 (2011)
  • Author(s): 四郎園巧, 池鯉鮒麻美, 中村千陽, 中村照也, 山縣ゆり子, 池水信二
  • Organizer: 第28回PFシンポジウム
  • Place of Presentation: つくば国際会議場エポカル