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The relationship between substrate-interaction and conformational change in the transport of ABC transporters

Research Project

Project/Area Number 16K07320
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Biophysics
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

Yamaguchi Tomohiro  京都大学, 薬学研究科, 助教 (80346791)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
KeywordsABCトランスポーター / P糖タンパク質 / 立体構造解析 / 変異体解析 / 膜タンパク質 / 立体構造解 / 基質相互作用
Outline of Final Research Achievements

ABC transporters transport substrates in association with conformational change between the inward- and outward-facing states. We have determined these two state structures of an ABC multidrug transporter P-glycoprotein homolog, CmABCB1, at high resolution, and thus became to elucidate the relationship between conformational change and substrate transport. In this study, a crystal structure at an intermediate state of CmABCB1 mutant was determined. By comparison with the inward- and outward-structures of CmABCB1, this intermediate structure suggested that the interaction with a substrate was altered in conformational change. The mutation of the amino acid residues contributing the change the substrate interaction disrupted the transport activity. These results suggest that P-glycoprotein transports substrates by weakening the interaction of substrates by contracting the inner cavity involving substrate binding sites.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果からは、P糖タンパク質が多様な基質を排出することができる理由が、基質結合部位がある空洞を収縮して基質との相互作用を弱めて細胞外に運ぶことによることが示唆された。特定の相互作用が寄与しないこの輸送メカニズムからは、ヒトABCB1の構造変化に作用することが排出されにくい薬剤の創製に対して新しい視点を与えると期待される。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2019 2017 2016

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (7 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Inward- and outward-facing X-ray crystal structures of homodimeric P-glycoprotein CmABCB12019

    • Author(s)
      Kodan Atsushi、Yamaguchi Tomohiro、Nakatsu Toru、Matsuoka Keita、Kimura Yasuhisa、Ueda Kazumitsu、Kato Hiroaki
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 10 Issue: 1 Pages: 1-12

    • DOI

      10.1038/s41467-018-08007-x

    • NAID

      120006547405

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Trp 蛍光を利用したP 糖タンパク質分子内の基質結合部位の解析2019

    • Author(s)
      井上善貴, 山口知宏, 大城悠暉, 松岡敬太, 加藤 博章
    • Organizer
      日本薬学会第139年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] P糖タンパク質の多剤能動輸送メカニズムから考える創薬・薬理学2017

    • Author(s)
      山口知宏
    • Organizer
      日本薬学会第137年会
    • Place of Presentation
      仙台国際センター(宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2017-03-24
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] トリプトファンの蛍光を利用したABC多剤排出トランスポーターとリガンドとの相互作用解析2017

    • Author(s)
      大城悠暉、山口知宏、松岡敬太、宇都宮裕人、中津亨、加藤博章
    • Organizer
      第67回日本薬学会近畿支部総会・大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] P糖タンパク質の基質排出ゲート開閉の構造基盤2017

    • Author(s)
      松岡敬太、山口知宏、中津亨、加藤博章
    • Organizer
      第17回日本蛋白質科学会年会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] X 線自由電子レーザーを用いたP 糖タンパク質ホモログの連続フェムト秒X 線結晶構造解析2016

    • Author(s)
      大山諒、潘東青、中津亨、佐藤友美、山口知宏、小段篤史、植田和光、岩田想、加藤博章
    • Organizer
      第14回次世代を担う若手のためのフィジカル・ファーマフォーラム
    • Place of Presentation
      ロッジ舞洲(大阪府大阪市)
    • Year and Date
      2016-08-27
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] メタノール資化性酵母発現系を用いて15N 安定同位体標識したABC トランスポーターのNMR 解析2016

    • Author(s)
      宇都宮裕人、山口知宏、宮ノ入洋平、小田健人、中津亨、甲斐荘正恒、加藤博章
    • Organizer
      第16回日本蛋白質科学会年会
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場(福岡県福岡市)
    • Year and Date
      2016-06-07
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] [epsilon-13C]メチオニン標識したABCトランスポーターMsbAの調製とNMR 解析2016

    • Author(s)
      小田健人、山口知宏、宮ノ入洋平、宇都宮裕人、中津 亨、甲斐荘正恒、加藤博章
    • Organizer
      第16回日本蛋白質科学会年会
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場(福岡県福岡市)
    • Year and Date
      2016-06-07
    • Related Report
      2016 Research-status Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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