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非古典的リガンド存在下における活性化Gタンパク質の定量解析

Research Project

Project/Area Number 17J06089
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Chemical biology
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

西口 知輝  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2018: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
KeywordsGタンパク質共役型受容体 / 一分子観察 / 生細胞 / 蛍光顕微鏡観察 / タンパク質相互作用 / タンパク質間相互作用
Outline of Annual Research Achievements

昨年度までの研究で、Gタンパク質共役型受容体(GPCR)とGタンパク質との相互作用を一分子レベルで検出する顕微鏡観察法を確立した。今年度は、確立した手法で得られる二つの情報(GPCR複合体形成とGPCR-Gタンパク質相互作用時間)が、GPCRの活性化状態とどのような相関にあるのかを明らかにした。まず、GPCRに対する様々なリガンド(作動薬、阻害剤)を添加した際の応答を測定、評価した。さらに、リガンド-GPCR-Gタンパク質の三分子間相互作用の有無を観察した。その結果、GPCR複合体-Gタンパク質相互作用時間が膜上に存在する各GPCRの活性化状態を定量評価する指標になり得ることが明らかになった。
まず、作動薬だけでなく一部の阻害剤を添加した際に、GPCR複合体形成は進行した。一方で、複合体を形成したGPCRに対するGタンパク質相互作用時間は、作動薬を加えた場合にのみ有意に増加した。すなわち、GPCR複合体-Gタンパク質相互作用時間がGPCRの活性化状態と密接に関連することが示された。さらに、リガンドが結合したGPCRだけを調べたところ、同様にGPCR複合体-Gタンパク質相互作用の安定化が見られた。したがって、活性化状態にあるGPCRは、リガンド-GPCR複合体-Gタンパク質という構造を安定化させていることが明らかになった。この結果は、活性化状態にあるGPCRを、Gタンパク質との相互作用時間をもとにして一分子レベルで検出することが可能であることを示唆する。
本研究で得られた結果は予想とは異なり、バイアスを持たない作動薬においてもGPCRが均一には活性化されず、複合体形成状態に応じて異なる活性化を持つ可能性があることを示す。この不均一なGPCRの活性化が、どのように生理現象に関わっているのかを明らかにする点が今後の課題である。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2019 2018 2017

All Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results)

  • [Presentation] Dynamic ligand-receptor-effector protein interactions detected with single molecule fluorescence microscopy2019

    • Author(s)
      西口知輝、吉村英哲、小澤岳昌
    • Organizer
      日本化学会第99春季年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Drug efficacy estimation based on dynamic ligand-receptor-G protein interactions2019

    • Author(s)
      西口知輝、吉村英哲、小澤岳昌
    • Organizer
      日本化学会第99春季年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Single molecule detection of transient formation and dissociation of GPCR-G protein complex2018

    • Author(s)
      西口知輝、吉村英哲、小澤岳昌
    • Organizer
      14th Asian Conference on Analytical Sciences
    • Related Report
      2018 Annual Research Report 2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 生細胞内におけるGPCR活性化状態と多量体形成状態の同時評価法の開発2018

    • Author(s)
      西口知輝、吉村英哲、小澤岳昌
    • Organizer
      第78回 分析化学討論会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Assay system for individual signaling activity of G-protein coupled receptor using single molecule imaging2018

    • Author(s)
      西口知輝、吉村英哲、小澤岳昌
    • Organizer
      第12回バイオ関連化学シンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Gタンパク質共役型受容体の薬剤依存的な活性化状態変化の一分子測定2018

    • Author(s)
      西口知輝、吉村英哲、小澤岳昌
    • Organizer
      日本分析化学会 第67年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Live-cell single molecule detection of ligand-induced protein-protein interactions using fluorescence microscopy2018

    • Author(s)
      西口知輝、吉村英哲、小澤岳昌
    • Organizer
      The Ninth International Forum on Chemistry of Functional Organic Chemicals(IFOC-9)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Simultaneous detection of the GPCR stoichiometry and its activity with single molecule imaging2018

    • Author(s)
      西口知輝、吉村英哲、小澤岳昌
    • Organizer
      Keystone symosia Conference (B8: GPCR Structure and Function: Taking GPCR Drug Development and Discovery to the Next Level)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Dual color single molecule imaging to track the GPCR-G protein interactions2018

    • Author(s)
      西口知輝、吉村英哲、小澤岳昌
    • Organizer
      Focus on Microscopy Conference 2018
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 生細胞内におけるGタンパク質‐GPCR間相互作用の定量的一分子解析2017

    • Author(s)
      西口知輝、吉村英哲、小澤岳昌
    • Organizer
      第77回 分析化学討論会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Application of the single molecule imaging to evaluate signal transduction efficacy of GPCR in living cells2017

    • Author(s)
      西口知輝、吉村英哲、小澤岳昌
    • Organizer
      RSC Tokyo International Conference 2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 一分子観察に基づく細胞内におけるGタンパク質共役型受容体の活性化状態の測定2017

    • Author(s)
      西口知輝、吉村英哲、小澤岳昌
    • Organizer
      日本分析化学会 第66年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Evaluation of G-protein coupled receptor (GPCR) signaling activity based on dual color single molecule imaging of GPCR and G-protein2017

    • Author(s)
      西口知輝、吉村英哲、小澤岳昌
    • Organizer
      第55回 日本生物物理学会年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] リガンド刺激によるGPCR-Gタンパク質複合体形成の一分子解析2017

    • Author(s)
      西口知輝、吉村英哲、小澤岳昌
    • Organizer
      2017年度 生命科学系学会合同年次大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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