GTP結合型Rasの立体構造遷移の分子機構

• 研究課題/領域番号: 10J00683
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 医化学一般
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 井尻 悠一 神戸大学, 医学研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円); 2012年度: 700千円 (直接経費: 700千円); 2011年度: 700千円 (直接経費: 700千円); 2010年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
• キーワード: 低分子量Gタンパク質 / Ras / シグナル伝達 / state / 遷移 / X線結晶構造解析 / ポケット / 化合物 / ^<31>P NMR / switch領域 / Pループ / 立体構造 / ^<31>P-NMR

研究概要

GTP結合型Ras(Ras-GTP)は不活性型のstate1と活性型のstate2という、2つの相互変換(遷移)可能な高次構造をとる事が知られている。本研究では、シーディング法による結晶化を行い、様々なH-Ras(野生型、G12V、Q61L)のstate1構造を決定する事に成功した。これにより、3種類のRasタンパク質で初めて2つのstate構造が明らかとなり、state遷移のメカニズムのより詳細な解析が可能となった。また、state1の分子表面には薬剤が結合可能なポケットが存在し、H-RasG12V並びにQ61Lは癌化と密接に関係している変異体であることから、このポケットはRas機能阻害剤開発の新たな標的になると考えられる。
当研究室ではstate1のポケットに結合し、Rasをstate1に安定化する事でRasの機能を阻害するヒット化合物を複数保有している。ヒット化合物がRasをstatelに安定化する作用メカニズムを明らかにするため、前年度はH-Rasとヒット化合物との複合体のX線結晶構造解析を行ったが、構造決定には至らなかった。本年度は前年度の手法に加え、予め作成した結晶に化合物を添加するソーキング法を併用する事でヒット化合物の作用メカニズムの解明を試みた。H-Rasとヒット化合物との共結晶化を行ったところ、化合物の色を帯びたH-Rasの結晶を得たことから、この結晶には化合物が結合していると判断された。しかし、X線結晶構造解析を行った結果、ヒット化合物の電子密度を得る事ができず、H-Rasと化合物との結合親和性が低いと考えられた。

研究成果

• [雑誌論文] Crystal structures of the state 1 conformations of the GTP-bound H-Ras protein and its oncogenic G12V and Q61L mutants (2012)
  • 著者名/発表者名: 村岡 真
  • 雑誌名: FEBS Letters 巻: 586巻・12号 号: 12 ページ: 1715-1718
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2012.04.058
  • 査読あり
• [雑誌論文] Critical Roles of Interactions Among Switch I-preceding Residues and Between Switch II and Its Neighboring α-helix on Conformational Dynamics of the GTP-bound Ras Family Small GTPases (2011)
  • 著者名/発表者名: 松本耕祐
  • 雑誌名: The Journal of Biological Chemistry 巻: 286巻・17号 号: 17 ページ: 15403-15412
  • DOI: 10.1074/jbc.m110.204933
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solution structure of the state 1 conformer of GTP-bound H-Ras protein and distinct dynamic properties between the state 1 and state 2 conformers (2011)
  • 著者名/発表者名: 荒木望嗣
  • 雑誌名: The Journal of Biological Chemistry 巻: 286巻・45号 号: 45 ページ: 39644-39653
  • DOI: 10.1074/jbc.m111.227074
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Basis for Conformational Dynamics of GTP-bound Ras Protein. (2010)
  • 著者名/発表者名: 島扶美
  • 雑誌名: The Journal of Biological Chemistry 巻: 285巻・29号 ページ: 22696-22705
  • 査読あり
• [雑誌論文] Critical Roles of Interactions Among Switch I-preceding Residues and Between Switch II and Its Neighboring α-helix on Conformational Dynamics of the GTP-bound Ras Family Small GTPases.
  • 著者名/発表者名: 松本耕祐
  • 雑誌名: The Journal of Biological Chemistry 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [学会発表] The Rap1 guanine nucleotide exchange factor RA-GEF-1 is essential for the proper development of the mouse cerebral cortex (2011)
  • 著者名/発表者名: 西原香
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • 年月日: 2011-12-13
• [学会発表] GTP結合型M-Ras変異体の二種類の結晶構造から考察される立体構造遷移メカニズム (2010)
  • 著者名/発表者名: 松本耕祐
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会合同大会
  • 発表場所: 神戸国際展示場(兵庫県)
  • 年月日: 2010-12-08
• [備考]
  • URL: http://www.med.kobe-u.ac.jp/molbiol/index.html
• [備考]
  • URL: http://www.med.kobe-u.ac.jp/molbiol/index.html
• [備考]
  • URL: http://www.med.kobe-u.ac.jp/molbiol/index.html