１分子観測によるＧタンパク質共役型受容体の二状態モデルの検討
Publicly Offered Research
| Project Area | Integrative understanding of biological processes mediated by transient macromolecular complexes; New technology for visualizing physiologically metastable states. |
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| Project/Area Number |
24121716
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Complex systems
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
七田 芳則 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (60127090)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2014-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2013)
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| Budget Amount *help |
¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000)
Fiscal Year 2013: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2012: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
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| Keywords | 構造変化 / ロドプシン / 蛍光プローブ / 平衡 / 過渡的複合体 / ダイナミクス |
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| Research Abstract |
交付申請書に記載の研究計画に沿って、以下の実験を行った。
①我々はCys316を蛍光色素Alexaでラベルした天然ロドプシンを実験材料にして、1分子レベルでのロドプシンの構造変化を解析し、リガンドの違いや有無により構造変化のダイナミクスが異なることを明らかにした。そこで、本年は同様の構造変化がアミノ酸変異を加えたロドプシンでも観測されるかを検討した。前年度までに確立した方法を用いて、培養細胞系で発現させたロドプシンの構成的活性変異体（M257Y）をAlexaでラベルし、1分子解析した。その結果、M257Yでは、暗状態（インバースアゴニスト結合状態）での活性構造の生成は抑制されているが、リガンドと結合していない状態での活性構造の生成頻度が、野生型に比べて大幅に上昇していることが示された。これは、活性構造と不活性構造との間の平衡が、変異によって前者にシフトしたことを示唆しており、ロドプシンの構成的活性変異体でも二状態モデルで説明できることがわかった。
②24年度は蛍光ラベルしたGタンパク質のC末端ペプチドと、別の蛍光色素でラベルしたロドプシンの活性状態との過渡的複合体形成を1分子FRETで観測することを試みた。しかし、1分子計測の系では試料濃度が希薄なため、結合を観測するまでには至らなかった。そこで、本年度はロドプシンのC末端部にGタンパク質のC末端ペプチドを結合させた融合蛋白質を数種類設計し、C末端ペプチドがロドプシン部分に効率よく結合するコンストラクトを検討した。その結果、高親和配列を含んだGタンパク質のC末端20残基を融合させると、この部位がメタ中間体に結合し、平衡が活性構造（Meta-II）にシフトすることが示された。今後は、ロドプシン部分とGタンパク質部分を別々の蛍光色素でラベルして一分子計測することにより、構造揺らぎとGタンパク質結合能の相関を検討する。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(12 results)
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[Journal Article] Ligand-induced population shift leads to the activation of rhodopsin, a G-protein coupled receptor2014
Author(s)
Maeda, R., Hiroshima, M., Yamashita, T., Wada, A., Nishimura, S., Sako, Y., Shichida, Y., and Imamoto, Y
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Journal Title
Biophys. J
Volume: 106 (4)
Issue: 4
Pages: 915-924
DOI
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Peer Reviewed
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