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ABC多剤排出トランスポーターと新規特異的阻害剤の結合様式

Publicly Offered Research

Project AreaChemical Biology using bioactive natural products as specific ligands: identification of molecular targets and regulation of bioactivity
Project/Area Number 26102724
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

加藤 博章  京都大学, 薬学研究科(研究院), 教授 (90204487)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2015: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2014: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Keywords薬学 / X線 / 分子構造 / 薬理学 / タンパク質
Outline of Annual Research Achievements

1.CmABCB1―aCAP複合体のX線結晶解析:トランスポーターのメカニズムの特徴は、内向型状態と外向型状態の2つの立体構造の間を交互に構造変化することで基質を輸送することである。そこで、これまで明らかにしてきたCmABCB1の内向型構造に引き続き、外向型状態の結晶解析に向けて結晶化を検討した。その結果、内向型構造を安定化している水素結合を切断する変異を導入することにより、加水分解されにくいATPアナログであるAMP-PNPを加えることでCmABCB1の外向型状態の結晶を得ることに成功した。
2 .結晶構造に基づいたaCAP 阻害メカニズムの解明:これまでの研究から予想されている「aCAPの阻害は、ABCトランスポーターが内向型から外向型へと構造変化することを妨害するメカニズムである」という仮説を検証した。すなわち、内向型構造を不安定化したCmABCB1 QTA変異型は、aCAPによる阻害を受け難くなることが予想される。そこで、その変異型CmABCB1に対するaCAPの阻害活性を測定することにより、仮説の実証を行った。その結果、その結果、野生型とは異なりaCAPは全く阻害を示さなくなっていた。QTAの変異個所は、aCAPの結合に関与するアミノ酸残基とは全く異なる場所にある。したがって、阻害を示さなくなった理由は、QTA変異体では、TM1とTM6との相互作用を弱めたことで、TM1,TM2,TM3,TM6で構成される束構造が緩み、TM3とTM2の距離が長くなったことでaCAPが結合できなくなったためと推定された。そして、aCAPが内向型構造に特異的に結合する阻害剤であることが強く示唆された。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2016 2015 2014

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Structural Pharmacology for Receptors and Transporters2016

    • Author(s)
      清水敏之、加藤博章
    • Journal Title

      YAKUGAKU ZASSHI

      Volume: 136 Issue: 2 Pages: 171-172

    • DOI

      10.1248/yakushi.15-00229-F

    • NAID

      130005121479

    • ISSN
      0031-6903, 1347-5231
    • Year and Date
      2016-02-01
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Motion Tree delineates hierarchical structure of protein dynamics observed in molecular dynamics simulation2015

    • Author(s)
      Kei Moritsugu, Ryotaro Koike, Kouki Yamada, Hiroaki Kato and Akinori Kidera
    • Journal Title

      PLoS ONE

      Volume: 10 Issue: 7 Pages: e0131583-e0131583

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0131583

    • NAID

      120005763400

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] ヒトABC多剤排出トランスポーター類似タンパク質の立体構造決定と新規阻害剤の創製2015

    • Author(s)
      加藤博章
    • Journal Title

      ファルマシア

      Volume: 151 Pages: 315-319

    • NAID

      130007448057

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Analysis of the structural and functional roles of coupling helices in the ATP-binding cassette transporter MsbA through enzyme assays and molecular dynamics simulations2014

    • Author(s)
      Furuta, T., Yamaguchi, T., Kato, H., Sakurai, M.
    • Journal Title

      Biochemistry

      Volume: 53 Issue: 26 Pages: 4261-4272

    • DOI

      10.1021/bi500255j

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structure and Mechanism of a Eukaryotic ABC Multidrug Transporter2014

    • Author(s)
      小段篤史、山口知宏、中津亨、加藤博章
    • Journal Title

      Nihon Kessho Gakkaishi

      Volume: 56 Issue: 4 Pages: 224-229

    • DOI

      10.5940/jcrsj.56.224

    • NAID

      130004688353

    • ISSN
      0369-4585, 1884-5576
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Serial Femtosecond Crystallography of ABC Transporter2016

    • Author(s)
      Oyama Ryo, Pan Dongqing, Nakatsu Toru, Sato Tomomi, Yamaguchi Tomohiro, Kodan Atsushi, Ueda Kazumitsu, Iwata So, Kato Hiroaki
    • Organizer
      6th Special Meeting, ATP-Binding Cassette (ABC) Proteins: From Multidrug Resistance to Genetic Diseases
    • Place of Presentation
      Innsbruck (Austria)
    • Year and Date
      2016-03-05
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Crystallographic study of the ABC transporter CmABCB1 covalently bound to substrate derivatives2016

    • Author(s)
      Matsuoka Keita, Hirokane Ryo, Kodan Atsushi, Yamaguchi Tomohiro, Nakatsu Toru, Ueda Kazumitsu, Kato Hiroaki
    • Organizer
      6th Special Meeting, ATP-Binding Cassette (ABC) Proteins: From Multidrug Resistance to Genetic Diseases
    • Place of Presentation
      Innsbruck (Austria)
    • Year and Date
      2016-03-05
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Altering stability of a transmembrane protein, MsbA by structural comparison with its thermophilic homolog2015

    • Author(s)
      Ka Lu, Yamaguchi Tomohiro, Nakatsu Toru, Kato Hiroaki
    • Organizer
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015
    • Place of Presentation
      Honolulu, Hawaii (USA)
    • Year and Date
      2015-12-15
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] NMR解析を目指したABCトランスポーターの大腸菌高密度培養による安定同位体標識系の確立2015

    • Author(s)
      小田健人、山口知宏、宮ノ入洋平、中津 亨、甲斐荘正恒、加藤博章
    • Organizer
      日本薬学会近畿支部総会・大会
    • Place of Presentation
      大阪大谷大学(大阪府富田林市)
    • Year and Date
      2015-10-17
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Trp変異導入によるABC多剤排出トランスポーターと基質の相互作用解析2015

    • Author(s)
      大塚哲央、山口知宏、中津亨、加藤博章
    • Organizer
      日本薬学会第135年会
    • Place of Presentation
      神戸学院大学(神戸市)
    • Year and Date
      2015-03-25 – 2015-03-28
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] ATP Binding Cassetteトランスポーターの構造薬理学2014

    • Author(s)
      加藤博章
    • Organizer
      平成26年度日本結晶学会年会
    • Place of Presentation
      東京大学農学部(東京都文京区)
    • Year and Date
      2014-11-01 – 2014-11-03
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Structural basis for allosteric inhibition of P-glycoprotein homologue CmABCB12014

    • Author(s)
      Kato, Hiroaki
    • Organizer
      The 3rd international symposium on chemical biology of natural products
    • Place of Presentation
      Life Science Center (Osaka)
    • Year and Date
      2014-10-28 – 2014-10-29
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ABC多剤排出トランスポーターの立体構造の特徴2014

    • Author(s)
      山口知宏、小段篤史、中津亨、植田和光、加藤博章
    • Organizer
      第87回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      国立京都国際会館(京都市)
    • Year and Date
      2014-10-15 – 2014-10-18
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Lysの13C-ジメチル化によるABC多剤排出トランスポーターのNMR解析2014

    • Author(s)
      宇都宮裕人、山口知宏、宮ノ入洋平、武田光広、中津亨、甲斐荘正恒、加藤博章
    • Organizer
      第64回日本薬学会近畿支部大会
    • Place of Presentation
      京都薬科大学(京都市)
    • Year and Date
      2014-10-11
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

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Published: 2014-04-04   Modified: 2018-03-28  

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