2017 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of the molecular determinants of neonicotinoid toxicity
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16K21507
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
伊原 誠 近畿大学, 農学部, 准教授 (30466031)
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2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ネオニコチノイド / ニコチン性アセチルコリン受容体 / アセチルコリン結合タンパク質 / イミダクロプリド / チアクロプリド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度はネオニコチノイドが昆虫のニコチン性アセチルコリン受容体(nAChR)を選択的に阻害する機構に迫るため、３種のネオニコチノイドと１種の類縁化合物と、nAChRのサロゲートタンパク質であるアセチルコリン結合タンパク質(AChBP)との共結晶を作成しX線結晶構造解析を行った。野生型と昆虫のnAChRを模倣する変位を導入した変異型AChBPを用いたところ、全ての組み合わせで棒状の結晶を得ることに成功した。それらはSPring-8 BL26B1を用いてX線回折実験を行い、2.0-2.6A分解能で回折データを収集し、分子置換法および硫黄原子の単波長異常散乱法により位相を決定した。硫黄原子の異常散乱データは、ダイレクトディテクターを用い、ファインスライス法により1.75AのX線波長で回折実験を行うことで精度よく取得することができた。位相決定、構造精密化を行ったところ予想されたリガンド結合ポケットにリガンドが結合していることが示唆される電子密度を確認することができたが、リガンドによっては分解能による制限からリガンド結合状態を一義的に決定することは困難であった。そこで、位相決定を目的に取得した異常散乱データを用いて、硫黄原子の異常散乱差フーリエマップを計算し、リガンド中の硫黄原子の位置を決定することで、最終的には良好なFreeRで構造の精密化を行うことができた。
このようにして得たAChBPの構造情報に基づいて作成したホモロジーモデルおよび変異型nAChRに対するネオニコチノイドのアゴニスト活性から、研究開始当初に予想した通り昆虫のnAChRにおいてはnAChRサブユニットのαサブユニット間に強い相互作用部位がある一方で、脊椎動物においてはαとnon-αサブユニット間にあることが示された。
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