Challenges to the structural change analysis of G Protein-Coupled Receptors

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K21392
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 43:Biology at molecular to cellular levels, and related fields
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Shimamura Tatsuro 京都大学, 医学研究科, 特定准教授 (90391979)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2023-03-31
• Keywords: GPCR / XFEL

Outline of Final Research Achievements

X-ray free electron laser can be used for the time-resolved serial femtosecond crystallography to observe conformational changes of proteins at high resolution. In this study, we challenged to obtain crystals in the apo state for the time-resolved serial femtosecond crystallography of G protein-coupled receptors (GPCRs) that undergo conformational changes to active or inactive form upon ligand binding. The crystals of GPCRs in the apo state are essential to observe the dynamic conformational changes by the ligand binding. In this study, the crystals of the apo state of the dopamine D2 receptor was successfully obtained that diffracted to 2.8 angstrom.

Free Research Field

構造生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

タンパク質の多くは、動作することで機能を果たしていため、生命現象を理解するには、タンパク質の動きの過程を解明することが必須である。X線自由電子レーザー（XFEL）は、X線とレーザーの性質を併せ持つ新しいX線で、XFELを利用した時分割測定によりタンパク質の構造変化を高分解能で観測することが可能となった。本研究ではドパミンD2受容体について、時分割測定に必須であるアポ状態の構造解析に成功した。分解能の改善により時分割測定にが可能となれば、ドパミンD2受容体の機能上、創薬上の重要な知見が取得できると期待される。