2014 Fiscal Year Research-status Report
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26840016
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
石井 亮平 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 特任助教 (90622548)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | セカンドメッセンジャー / X線結晶構造解析 / 環状ジヌクレオチド / 構造生物学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
環状ジヌクレオチド (CDN) は細胞内シグナル伝達のセカンドメッセンジャーとして多様な生理活性を担っている．脊椎動物では，ウイルス由来DNAによってcGASが活性化され，ATPとGTPからcyclic GMP-AMP (cGAMP) が産生され免疫応答が惹起される．近年，真性細菌における新規のcGAMP産生酵素として，ジヌクレオチド環化酵素 (dinucleotide cyclase; DncV) がVibrio choleraeより同定され，DncVはコレラ菌の病原性に強く関与していることが示唆された．脊椎動物由来cGASによって産生されるcGAMPはリン酸ジエステル結合が2'-5'および3'-5'で結合する非標準的な環状構造をとるのに対し，コレラ菌由来DncVによって産生されるcGAMPは両方のリン酸ジエステル結合が3’-5’で結合する標準的な環状構造をとる．
本研究ではDncVによるCDN産生機構を解明することを目指し，V. cholerae及びE. coli由来DncVの結晶構造解析を行なった結果，単体および反応前に相当するpre-reaction 状態のヌクレオチドとの複合体について1.6～2.3オングストローム分解能で構造決定に成功した．DncVはATPおよびGTPをそれぞれアクセプターおよびドナーポケットで好んで結合することが明らかになった．ごく最近，報告された中間状態の構造と比較することでDncVによるcGAMPの生産機構を解明することが可能になった．また，cGASのpre-reaction stageの構造と比較すると，両者はアクセプターヌクレオチドの配向が違い，これが2'-5'および3'-5'の結合特異性を決定していることが示唆された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の予定では平成26年度に発現系の構築，単体の構造決定を行い，27年度に複合体の構造解析を行う予定であった．単体の高分解能結晶と共に，共結晶化法や湿潤法によりpre-reaction状態でのヌクレオチドとの複合体の構造決定に成功し，論文採択までが26年度内に終了した．
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| Strategy for Future Research Activity |
中間状態やpost-reaction状態で複合体の構造解析を目指し，各種ヌクレオチド複合体(cGAMP, c-di-GMP, c-di-AMPなど)との共結晶構造解析を行う予定である．また最近，5-メチルテトラヒドロ葉酸ジグルタミン酸 (5MTHFGLU2)がDncVの活性に重要であるという報告がされたため (Zhu et al., Mol Cell, 2014)，5MTHFGLU2存在下でヌクレオチド複合体との共結晶化，構造解析を行う．
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