2020 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular recognition mechanism of adrenaline receptors studied by ESI- ion trap spectroscopy
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20H00372
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
藤井 正明 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (60181319)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石内 俊一 東京工業大学, 理学院, 教授 (40338257)
平田 圭祐 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (80845777)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | アドレナリン受容体 / 分子認識 / カテコールアミン神経伝達物質 / レーザー分光 / 赤外分光 / 質量分析 / 冷却イオントラップ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１）アゴニスト等に対する受容体ポケットの分子認識検証
イソプレナリンのみならずβ2-アドレナリン受容体に認識されて動作させる分子（アゴニスト）が受容体ポケットであるSIVSFにどのように結合するのかを明らかにするために，アドレナリンが有するOH基を１個ずつ除いたシネフリン，フェニレフリン分子（アゴニスト）とSIVSFペプチド複合体をエレクトロスプレーで生成し，冷却イオントラップ内で紫外・赤外スペクトルを測定した。
２）種々のアドレナリン受容体に対するボトムアップアプローチの適用
アドレナリン受容体はβ2-受容体に加えてα1-, α2-, β1-などの受容体がある。これらの受容体でも，分子認識を司るポケットに対応する 部分ペプチドが、受容体本体と同様の分子認識を示すのか否か検証した。アドレナリンをリガンドとして固定し，β1-受容体のポ ケットSVVSFやα2B-受容体のポケットSIGSFなどのペプチドを合成し，これらがアドレナリンに対してどのように結合するのかをボトムアップアプローチにより調べ，結合様式がどのように変化するかを明らかにした。
３）非天然受容体ポケットの分子認識能の検証 ２）で測定対象とするペプチドにSIXSF(X=A)のような非天然配列も加えてアドレナリンに対する結合様式の変化を ボトムアップアプローチで明らかにした。
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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
新型コロナ感染症蔓延に伴う大学の閉鎖などにより実験が滞っているが，種々の変異配列の化学合成が順調に進んでおり，ほぼ順調に進捗している。装置の改良を予定していたが，米国から購入予定の質量分析装置の納期が全く見通せなかったため，次年度に延期した。その分，非天然配列の研究が進んでおり，次年度の研究計画には問題を生じないものと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
１）種々のリガンド分子に対するアドレナリン受容体の分子認識
リガンド分子のカテコールOH基を認識するアドレナリン受容体の部分配列SIVSFと，アドレナリン及びその類縁分子のファノールOH基を改変し た種々のリガンド分子の複合体に対して冷却イオントラップ分光を適用する。同位体置換法などを駆使して，それらの構造を明らかにする。こ れにより，SIVSFの2つのセリン残基の相対配置がリガンド分子のフェノールOH基との相互作用にどの様に重要なのかを明らかにする。
２）イソプレナリンに対する種々のアドレナリン受容体の分子認識
種々のアドレナリン受容体とリガンドとの相互作用は，アドレナリン類似分子であるイソプレナリンを用いて，生化学的に広く研究されている 。そこで，種々のα-及びβ-アドレナリン受容体のカテコールOH基認識部位の部分配列ペプチドとイソプレナリンとの複合体に対して冷却イオ ントラップ分光を適用し，それらの構造と受容体ーイソプレナリン親和性との相関を調べる。
３）イソプレナリンに対する非天然配列ペプチドの相互作用
アドレナリン受容体のカテコールOH基認識部位の天然には存在しない変異体配列とイソプレナリンとの複合体に対して冷却イオントラップ分光 を適用し，2)の結果と比較することで，なぜ非天然の配列が天然の受容体で使われていないのかを検討する。本年度は前項目の2)に注力し ，本項目は2)の結果をもとに，どの様な配列を研究するかを検討し，年度内に実験を開始することを目指す。
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