In situ functional analyses of membrane proteins by NMR

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17H06097
• Research Category: Grant-in-Aid for Specially Promoted Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research (2019-2022); The University of Tokyo (2017-2018)
• Principal Investigator: Shimada Ichio 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)
• 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)
• Project Period (FY): 2017-04-25 – 2022-03-31
• Keywords: 核磁気共鳴法 / Gタンパク質共役型受容体 / イオンチャネル / 多剤耐性トランスポーター / 動的構造平衡

Outline of Final Research Achievements

In this study, we developed various novel NMR methods to analyze the dynamic structures of high molecular weight proteins under physiological in situ conditions and applied these methods to biologically important membrane proteins such as G protein-coupled receptors (GPCRs), ion channels, and multidrug resistance transporters. As a result, we successfully elucidated the regulatory mechanisms underlying the function of these membrane proteins based on dynamic structural information.

Free Research Field

構造生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、生命現象で重要な役割を果たす膜タンパク質が、構造平衡を介して機能を発揮することを示した。創薬標的タンパク質の動的構造と機能を直接結ぶ我々の研究は、X線結晶解析やクライオ電子顕微鏡、AlphaFold2によってタンパク質の3次元構造決定を目指す研究が隆盛する現在において、タンパク質の機能解明にはダイナミクス、特に時間軸を考慮する必要性を示している点で学術的意義が高い。また、動的構造を制御するような新たな創薬点を提示する点において、社会的な意義が高い。