X線結晶解析によるGCase受容体の作動機構の解明

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22570110
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 小川 治夫 東京大学, 分子細胞生物学研究所, 准教授 (40292726)
• Keywords: 膜蛋白質 / X線結晶構造解析 / 受容体 / ホルモン / 大量発現

Research Abstract

本研究の最終的な目標は、血圧・体液バランスの維持に不可欠な心房性利尿ペプチド(ANP)受容体に代表される、グアニル酸シクラーゼ(GCase)受容体のX線結晶解析を通じ、GCase受容体が「ホルモンを認識する機構」と、「膜を隔ててシグナルを伝達する機構」の構造的解明を行うことである。平成22年度は、(1)ANP受容体の細胞外ホルモン結合ドメインとホルモン複合体の高分解能での構造解析、(2)GC-B受容体の機能解析、(3)全長ANP受容体の発現系の構築、の3項目に重点を置き、研究を行った。(1)では、SPring-8でANPとBNP複合体結晶から、それぞれ2.2A分解能と、高分解能のデータを得ることができた。この分解能では水分子もはっきりと解像でき、現在解析中ではあるが、ホルモンと受容体の結合には多数の水分子が関与していることが明らかになりつつある。また、それぞれのホルモンのC末端が受容体認識に大きな違いを与えていることも明らかになった。また、当初申請書に記載していなかった、毒蛇グリーンマンバ由来のDNPとの複合体結晶も得ることができるという、予想外の発展も見せた。これもSPring-8で2.5A分解能のデータを得ることができ、現在解析中であるが、C末端の構造がANPともBNPとも大きく異なることが明らかになった。以上の結果は「ホルモンを認識する機構」の理解に大きく寄与すると考えられるとともに、急性心不全の画期的創薬にも大いに貢献できると考えられる。(2)では、GC-Bの細胞外ホルモン結合ドメインの発現・精製を行い、GC-Bの機能解析を行った。解析の結果から、その糖鎖修飾の意義の一端を明らかにできたと考えられる。現在その成果を投稿準備中である。(3)では、全長ANP受容体の発現ウィルスの大量増幅に成功した、現在COS1細胞に大量感染を行い、発現蛋白質の精製を試みている。引き続き研究を行い、「膜を隔ててシグナルを伝達する機構」の構造的解明につなげる。

Research Products

• [Journal Article] Structure, signaling mechanism and regulation of the natriuretic peptide receptor guanylate cyclase (2011)
  • Author(s): Misono, K.S., Philo, J.S., Arakawa, T., Ogata, C.M., Qiu, Y., Ogawa, H., Young, H.S.
  • Journal Title: FEBS J Volume: (印刷中)(掲載確定)
  • Peer Reviewed