2022 Fiscal Year Annual Research Report
クライオ電子顕微鏡によるメラトニン受容体のシグナル伝達機構の解明
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21J20897
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
岡本 紘幸 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2024-03-31
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| Keywords | Gタンパク質共役型受容体 / クライオ電子顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
睡眠薬ラメルテオンとGiタンパク質三量体が結合したメラトニン受容体MT1のシグナル伝達複合体の立体構造を解明することに成功し、哺乳類細胞を用いた生化学的機能解析を行うことで変異体によるシグナル伝達活性の評価を行った。これにより、受容体の活性化に重要なラメルテオンとの相互作用を特定した。さらに、他のシグナル伝達複合体との構造比較から、Gタンパク質の共役選択性を特徴づける受容体の細胞内側の空間的な特徴を見出した。研究データをまとめてNature Structural & Molecular Biology誌に投稿し、レビュー期間を経て掲載されることとなった。
MT1-MT2ヘテロ二量体の精製系を構築するための検討を実施した。膜タンパク質の構造解析で一般的に使用される界面活性剤での可溶化に加え、より生体内の環境を再現できるとして広く使用されている脂質ナノディスクへの再構成や、解離しやすい多量体タンパク質について量体数を保って再構成できるポリマーの使用を検討し、安定な精製に最適な条件・組成・混合比率をスクリーニングした。
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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
前年度において、メラトニン受容体MT1-MT2ヘテロ二量体の精製系を構築するための検討を実施し、安定な精製に最適な条件・組成・混合比率の手がかりを得ることにも成功した。しかし発現や精製のスケールを大きくすると結果の再現が上手く取れないという結果に直面したため、分割GFPフラグメントなどのタンパク質フラグメントを融合するなどの工夫を試し、より安定にMT1-MT2ヘテロ二量体をinvitroで取得するための条件を最適化することを目指している。また、メラトニン受容体に近縁の受容体であるGPR50についてもメラトニン受容体MT1あるいはMT2とのヘテロ二量体化が報告されていることから、これらについても分割GFPフラグメントなどを用いた発現あるいは精製の条件検討を実施し、クライオ電子顕微鏡による単粒子解析を目指している段階である。また、メラトニン受容体の活性化メカニズムを完全に理解するために、不活性化型の立体構造を取得することを目指している。先行研究にならってX線結晶構造解析を用いる戦略と、クライオ電子顕微鏡による単粒子解析による構造決定の両面で試行錯誤している段階である。後者については、受容体の第3細胞内ループにタンパク質フラグメントや抗体認識配列を導入することで電顕での解析を容易にする工夫を検討している。
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| Strategy for Future Research Activity |
より安定にMT1-MT2ヘテロ二量体を精製するために条件を最適化し、クライオ電子顕微鏡による単粒子解析を目指す。
さらに不活性化型の構造決定に向け、条件の最適化を実施する。
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Research Products
(4 results)
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[Presentation] クライオ電子顕微鏡によるヒト由来メラトニン受容体シグナル伝達複合体の立体構造解析2022
Author(s)
岡本紘幸, 宮内弘剛, 井上飛鳥, Francesco Raimondi, 辻本浩一, 草木迫司, 志甫谷渉, 山下恵太郎, 寿野良二, 野村紀通, 小林拓也, 岩田想, 西澤知宏, 濡木理
Organizer
第60回日本生物物理学会年会
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[Presentation] クライオ電子顕微鏡によるヒト由来メラトニン受容体シグナル伝達複合体の立体構造解析2022
Author(s)
岡本紘幸, 宮内弘剛, 井上飛鳥, Francesco Raimondi, 辻本浩一, 草木迫司, 志甫谷渉, 山下恵太郎, 寿野良二, 野村紀通, 小林拓也, 岩田想, 西澤知宏, 濡木理
Organizer
第17回 GPCR研究会
