2021 Fiscal Year Annual Research Report
In situ functional analyses of membrane proteins by NMR
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17H06097
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
嶋田 一夫 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, チームリーダー (70196476)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上田 卓見 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 准教授 (20451859)
竹内 恒 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ長 (20581284)
西田 紀貴 千葉大学, 大学院薬学研究院, 教授 (50456183)
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| Project Period (FY) |
2017-04-25 – 2022-03-31
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| Keywords | NMR / 膜タンパク質 / 動的構造 / GPCR / 多剤耐性トランスポーター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
GPCRのシグナル選択性の解明：オピオイド受容体のT162M変異体ではアロステリックモジュレーター(AM)による活性上昇が観測されなくなったことから、AMがT162近傍のポケットに結合することが示された。これらの結果から、AMが、T162があるTM3と、活性と関連する構造平衡が観測されたTM6の相互作用に摂動を与えることで、活性を変調させることが明らかとなった。また、SDF-1単量体と二量体が結合した状態における、ケモカイン受容体CXCR4のメチオニン残基のNMRシグナルを比較した結果、CXCR4のECL2、ICL2等の構造が異なることが示された。これらの結果から、SDF-1二量体が結合した状態では、CXCR4のECL2が構造変化して、その構造変化がTM4を介して伝搬し、細胞内側のICL2に、アレスチンと相互作用しづらい構造を誘起して、シグナルバイアスを示すことが明らかとなった。
多剤耐性システムの機能解明：前年度までの解析から、基質はPfMATEが内向き開口（IF）構造のときに強く結合すると考えた。そこで、IF構造を安定化する変異E163Aを導入したPfMATEと、中性付近では主に外向き開口（OF）構造で存在するWTに対する基質の結合強度を定量した。その結果、基質はOF構造にはmMオーダーで結合する一方、IF構造へはμMオーダーと強いことが確認された。また、IF構造への基質結合は、PfMATEからのプロトン放出を促進した。よって、PfMATEは親和性駆動型のH+共役型トランスポーターであり、基質との相互作用がH+化したIF構造に対して起こり、その後のH+放出によりOF構造へと構造転換し、H+共役型の基質排出が起こると考えた。IF構造への基質結合親和性は多剤耐性転写因子の結合強度と同程度であり、両者は協同で多剤耐性システムを構成することができる。
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| Research Progress Status |
令和3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 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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