2023 Fiscal Year Annual Research Report

核磁気共鳴法を用いたGタンパク質共役型受容体によるシグナル制御機構の解明

Research Project

Project/Area Number	21H02410
Allocation Type	Single-year Grants
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	幸福裕東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 助教 (80737940)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2025-03-31
Keywords	核磁気共鳴法 / 膜タンパク質 / Gタンパク質共役型受容体 / シグナル伝達
Outline of Annual Research Achievements	1.哺乳細胞における安定同位体標識法の確立これまでは、昆虫細胞発現系を用いて、安定同位体標識を導入したGタンパク質共役型受容体（GPCR）の試料を調製してきた。GPCRを含む膜タンパク質には、昆虫細胞発現系では十分な発現量が得られないものがある一方で、哺乳細胞発現系では多くの膜タンパク質の発現が可能であることが報告されている。しかしながら、核磁気共鳴（NMR）法を用いた解析を適用する上では、哺乳細胞発現系で、高度な重水素標識を含む安定同位体標識が確立されていないことが課題である。そこで、哺乳細胞発現系を用いた安定同位体標識条件を確立することとした。モデルタンパク質としてチオレドキシンを用い、哺乳細胞発現系における安定同位体標識率を算出した結果、昆虫細胞発現系と同程度に高い標識率が達成できる条件を見出した。GPCRの一種であるβ2アドレナリン受容体について、哺乳細胞発現系を用いて安定同位体標識試料を調製し、NMR解析をおこなったところ、高い測定感度でNMRシグナルを検出することができた。以上のことから、哺乳細胞発現系における安定同位体標識法の確立ができたと判断した。 2.様々なβ2AR変異体のNMR解析前年度までの解析において、β2アドレナリン受容体（β2AR）の構造変化を検出する様々なNMRプローブを確立してきた。β2ARについては、活性に変調を与える様々な変異体が報告されている。そこで、これらの変異体の構造がどのように変化しているかを、確立したNMRプローブにより解析した。その結果、シグナル伝達活性が低下する変異体では、β2AR膜貫通領域の運動性が低下する傾向が観測されるなど、運動性とシグナル伝達活性が関係していることが示唆された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本年度は、当初の予定通り、哺乳細胞発現系での安定同位体標識法の確立、およびβ2ARのNMR解析を進めた。このことから、おおむね順調に進展していると判断した。
Strategy for Future Research Activity	次年度は、GPCRの一種であるケモカイン受容体について、シグナル伝達活性の異なる様々なリガンドが結合した状態のNMR解析をおこなう。ケモカイン受容体は昆虫細胞発現系における発現量が低いことが課題となっているが、本年度に確立した哺乳細胞発現系を活用することで、効率的に研究を推進する。また、GPCRにはヒト由来のものでも800種類もあり、創薬上重要な標的も数多く存在することから、これら創薬上重要なGPCRについてNMR解析を進めることで、薬効発現メカニズムの解明につなげる。