2019 Fiscal Year Annual Research Report
X線自由電子レーザーによるGタンパク質共役型受容体の活性化機構の解明
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18H02394
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
南後 恵理子 国立研究開発法人理化学研究所, 放射光科学研究センター, 客員研究員 (90376947)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
浅田 秀基 京都大学, 医学研究科, 特定講師 (20399041)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | Gタンパク質共役型受容体 / X線自由電子レーザー / シリアルフェムト秒結晶構造解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
様々な病態と深く関与するGタンパク質共役型受容体は、重要な創薬ターゲットであり、活性化機構の解明が非常に期待されている。Gタンパク質共役型受容体が活性化状態に至る動的過程を捉えた構造の情報が得られると、シグナル伝達の強弱を望みのままに制御することが可能な部分アゴニスト、部分アンタゴニストの開発に貢献できる。従来のタンパク質構造解析手法では、状態が変化する過程を原子レベル且つ高い時間分解能で追跡することは困難であったが、近年、X線自由電子レーザーが実現化され、フェムト秒X線レーザーにより素早く起こる構造変化過程を捉えることが可能となっている。本課題では、Gタンパク質共役型受容体の不活性化から活性化状態に至る詳細な構造情報取得を目的として、X線自由電子レーザーによるタンパク質動的構造解析（時分割実験）を行っている。当該年度では、X線自由電子レーザーによる時分割実験技術開発とGタンパク質共役型受容体の一種である高等生物由来ロドプシンの結晶化検討を行った。精製段階の条件検討を含めた多数の条件検討を実施した結果、数種類の結晶化条件で結晶生成を確認することができた。現在、SPring-8のBL32XUにおいて回折実験を行い、更に高分解能を示す良質な結晶化条件の検討を行っている。また、Ｘ線自由電子レーザーを用いたタンパク質動的構造解析を実施するために、試料結晶のスケールアップや各種装置による試料輸送方法などの検討も行っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
X線自由電子レーザーを用いた結晶解析方法であるシリアルフェムト秒結晶構造解析では、従来のX線結晶構造解析と異なり、結晶を緩衝液や高粘度媒体などに懸濁し100ミクロン程度の細いストリームとして輸送し、回折像の取得を行っている。また、タンパク質の反応開始方法としては、可視光レーザーを試料ストリームに照射する方法が用いられることが多い。結晶を輸送する装置や反応開始方法の技術は様々に開発されてきたが、汎用的な手法は確立されてなく、特に膜タンパク質など入手が容易でないタンパク質の測定の障壁となっている。今回我々は、タンパク質反応追跡のための時分割実験技術の開発を行い、学術誌に報告を行った。また、数種の高等生物由来ロドプシンの結晶化検討を行い、数種の条件で結晶を得るに至った。現在、SPring-8、BL32XUにおいて回折実験を行い、更に高分解能を示す良質な結晶化条件を検討している。また、Ｘ線自由電子レーザーを用いたタンパク質動的構造解析を実施するために、試料結晶のスケールアップや各種装置による試料輸送方法などの検討も行っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
高等生物由来ロドプシンの結晶化については引き続き条件検討を行い、SACLAでタンパク質動的構造解析を行う予定である。
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