ダイオキシン受容体の構造生物学的研究

2013 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25650029
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 大戸 梅治 東京大学, 薬学研究科(研究院), 講師 (90451856)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 芳香族炭化水素受容体 / ダイオキシン

Research Abstract

環境中に広く存在するダイオキシンなどの芳香族炭化水素は，生体中ではAryl hydrocarbon receptor (AhR)（ダイオキシン受容体）により認識されている。AhRは転写調節因子であり，ダイオキシンに応答して薬物代謝酵素の誘導を促進させる。本申請課題では，AhRによるダイオキシンの認識と転写活性化機構をＸ線結晶構造解析により原子分解能で明らかにする。AhRは，発がんや催奇形性，自己免疫疾患，メタボリックシンドロームなど種々の病態に関与しており，これらの治療薬のターゲットとなることが期待されており，本研究はその構造基盤を与えるものである。本申請課題では，AhRによるダイオキシン認識と転写活性化の中核であるAhR（リガンド）/ARNTヘテロ２量体とDNA（XRE配列）の４者複合体の構造解析を目指す。これより，AhRによるリガンドの認識，AhRとARNTとの相互作用，AhR/ARNTによるDNA認識機構を原子レベルで明らかにする。本年度は、まずAHRとARNTの発現のホストおよび発現領域を検討した。その結果、昆虫細胞を用いてヒトAHRとヒトARNTを共発現させることで効率よく複合体試料を調製することに成功した。発現させた複合体を高純度に精製した。また、得られたAHR/ARNT複合体がDNAに結合することも確認できた。さらに、Hsp90、XAP2、p23などとの複合体試料の調製を目指してそのコンストラクトの作成と発現確認を行った。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究の大きな目標であるAHR/ARNT/DNA複合体の構造解析に向けてその試料調製と高純度精製に成功した。

Strategy for Future Research Activity

AHR/ARNT/DNA複合体の構造解析に向けて、得られた試料を用いて結晶化条件の検討を行う。他の種由来のAHRとARNTについても発現系の構築を行い結晶化条件を探索する。AHR/Hsp90/XAP2/p23複合体について試料調製法の検討を行う。

Research Products

• [Journal Article] Structure-Based Design of Novel Human Toll-like Receptor 8 Agonists. (2014)
  • Author(s): Kokatla, H. P., Sil, D., Tanji, H., Ohto, U., Malladi, S. S., Fox, L. M., Shimizu, T., & David, S. A.
  • Journal Title: ChemMedChem Volume: 9 Pages: 713-723
  • DOI: doi: 10.1002/cmdc.201300573.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Impaired α-TTP-PIPs Interaction Underlies Familial Vitamin E Deficiency. (2013)
  • Author(s): Kono, N., Ohto, U., Hiramatsu, T., Urabe, M., Uchida, Y., Satow, Y., and Arai, H.
  • Journal Title: Ｓｃｉｅｎｃｅ Volume: 340 Pages: 1106-1110
  • DOI: doi: 10.1126/science.1233508
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Serum amyloid A3 binds MD-2 to activate p38 and NF-κB pathways in a MyD88-dependent manner. (2013)
  • Author(s): Deguchi, A., Tomita, T., Omori, T., Komatsu, A., Ohto, U., Takahashi, S., Tanimura, N., Akashi-Takamura, S., Miyake, K., & Maru, Y.
  • Journal Title: J. Immunol. Volume: 191 Pages: 1856-1864
  • DOI: doi: 10.4049/jimmunol.1201996.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structure and function of toll-like receptor 8. (2013)
  • Author(s): Ohto, U., Tanji, H., & Shimizu, T.
  • Journal Title: Microbes Infect. Volume: 16 Pages: 273-282
  • DOI: doi: 10.1016/j.micinf.2014.01.007.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Structural basis for species-specific endotoxin recognition by TLR4/MD-2 (2013)
  • Author(s): U. Ohto, K. Fukase, K. Miyake, and T. Shimizu
  • Organizer: ICSG2013-SLS
  • Place of Presentation: Sapporo
  • Year and Date: 20130729-20130801
• [Presentation] Crystal structures of human Toll-like receptor 8 (2013)
  • Author(s): U. Ohto, H. Tanji, T. Shibata, K. Miyake, and T. Shimizu
  • Organizer: 4th International Symposium on Diffraction Structural Biology 2013
  • Place of Presentation: Nagoya
  • Year and Date: 20130526-20130529