Thermodynamic basis of life: protein-carbohydrate interaction

• 研究課題/領域番号: 15K06962
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 構造生物化学
• 研究機関: 九州大学 (2016-2017); 東京大学 (2015)
• 研究代表者: CAAVEIRO Jose 九州大学, 薬学研究院, 准教授 (00536732)
• 研究協力者: 津本 浩平 東京大学, 大学院工学系研究科, 教授
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: Glycan / Sugar / Antibody / Enzyme / Pore-forming protein / X-ray crystallography / Thermodynamics / Kinetics / glycan / sugar / antibody / enzyme / pore forming protein / kinetics / Antobody / Pore forming protein / Thernodynamics / X-ray Crystallography

研究成果の概要

本研究の目的は、種々の生化学的な現象に関わる基本的観点から、熱力学的および構造学的な炭水化物の相互作用の基盤を明確にすることである。糖を含む界面活性剤を用いて、可逆的かつ定量的な巻き戻しにより、膜貫通蛋白質を可溶化できることを世界で初めて原子レベルで実証した。脂質結合モジュールを用いて、膜孔形成毒素FraCへの炭水化物の結合を世界で初めて原子レベルで実証した。比較的特異性が低いHIV-1中和抗体による糖タンパク質エンベロープの認識機構を原子レベルで解明した。IgGのFc領域に結合した糖鎖末端のガラクトースは、IgGのエフェクター機能を調節することを見出した。

研究成果

• [雑誌論文] Assessing the Heterogeneity of the Fc-Glycan of a Therapeutic Antibody Using an engineered FcγReceptor IIIa-Immobilized Column (2018)
  • 著者名/発表者名: Kiyoshi M, Caaveiro JMM, Tada M, Tamura H, Tanaka T, Terao Y, Morante K, Harazono A, Hashii N, Shibata H, Kuroda D, Nagatoishi S, Oe S, Ide T, Tsumoto K, Ishii-Watabe A
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8:3955 号: 1 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1038/s41598-018-22199-8
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Intramolecular H-bonds govern the recognition of a flexible peptide by an antibody. (2018)
  • 著者名/発表者名: Miyanabe, K., Akiba, H., Kuroda, D., Nakakido, M., Kusano-Arai, O., Iwanari, H., Hamakubo, T., Caaveiro, J.M.M., and Tsumoto, K.
  • 雑誌名: J. Biochem. 巻: in press 号: 1 ページ: 65-76
  • DOI: 10.1093/jb/mvy032
  • NAID: 40021625331
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Molecular basis for governing the morphology of type-I collagen fibrils by Osteomodulin (2018)
  • 著者名/発表者名: Takumi Tashima , Satoru Nagatoishi, Jose M.M. Caaveiro, Makoto Nakakido, Hiroshi Sagara, Osamu Kusano-Arai, Hiroko Iwanari, Hitomi Mimuro, Takao Hamakubo, Shin-ichi Ohnuma and Kouhei Tsumoto
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 1:33 号: 1 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1038/s42003-018-0038-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Glycosylation of IgG-Fc: a molecular perspective (2017)
  • 著者名/発表者名: Kiyoshi Masato、Tsumoto Kouhei、Ishii-Watabe Akiko、Caaveiro Jose M M
  • 雑誌名: International Immunology 巻: 29 号: 7 ページ: 311-317
  • DOI: 10.1093/intimm/dxx038
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Haemolytic actinoporins interact with carbohydrates using their lipid-binding module. (2017)
  • 著者名/発表者名: Tanaka K, Caaveiro JMM, Morante K and Tsumoto K.
  • 雑誌名: Philos. Trans. R. Soc. B. 巻: 372 号: 1726 ページ: 20160216-20160216
  • DOI: 10.1098/rstb.2016.0216
  • NAID: 120006328969
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Disruption of cell adhesion by an antibody targeting the cell-adhesive intermediate (X-dimer) of human P-cadherin (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Kudo, J. M. M. Caaveiro, S. Nagatoishi, T. Miyafusa, T. Matsuura, Y. Sudou, and K. Tsumoto
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 7 号: 1 ページ: 39518-39518
  • DOI: 10.1038/srep39518
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Peripheral membrane interactions boost the engagement by an anti HIV-1 broadly neutralizing antibody (2017)
  • 著者名/発表者名: Rujas, E., Caaveiro, J.M.M., Insausti, S., Garcia-Porras, M., Tsumoto, K., and Nieva, J.L.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 292 号: 13 ページ: 5571-5583
  • DOI: 10.1074/jbc.m117.775429
  • NAID: 120006328971
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Functional contacts between MPER and the anti-HIV-1 broadly neutralizing antibody 4E10 extend into the core of the membrane (2017)
  • 著者名/発表者名: Rujas, E., Insausti, S., Garcia-Porras, M., Sanchez-Eugenia, R., Tsumoto, K., Nieva, J.L., and Caaveiro, J.M.M.
  • 雑誌名: J. Mol. Biol. 巻: 429 号: 8 ページ: 1213-1226
  • DOI: 10.1016/j.jmb.2017.03.008
  • NAID: 120006328970
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Identification of a membrane-bound prepore species clarifies the lytic mechanism of actinoporins (2016)
  • 著者名/発表者名: Morante, K., Bellomio, A., Gil-Carton, D., Redondo-Morata, L., Sot, J., Scheuring, S., Valle, M., Gonzalez-Manas, J.M., Tsumoto, K., and Caaveiro, J.M.M.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 291 号: 37 ページ: 19210-19219
  • DOI: 10.1074/jbc.m116.734053
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Adhesive dimerization of human P-cadherin catalyzed by a chaperone-like mechanism (2016)
  • 著者名/発表者名: Kudo, S., Caaveiro, J.M.M., and Tsumoto, K.
  • 雑誌名: Structure 巻: 24 号: 9 ページ: 1523-1536
  • DOI: 10.1016/j.str.2016.07.002
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Differential effect of membrane composition on the pore forming ability of four different sea anemone actinoporins (2016)
  • 著者名/発表者名: Garcia-Linares, S., Rivera-de-Torre, E., Morante, K., Tsumoto, K., Caaveiro, J.M.M., Gavilanes, J.G., Slotte, J.P., and Martinez-del-Pozo, A.
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 55 号: 48 ページ: 6630-6641
  • DOI: 10.1021/acs.biochem.6b01007
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural basis for broad neutralization of HIV-1 through the molecular recognition of 10E8 helical epitope at the membrane interface (2016)
  • 著者名/発表者名: Rujas, E., Caaveiro, J.M.M., Partida-Hanon, A., Gulzar, N., Morante, K., Apellaniz, B., Garcia-Porras, M., Bruix, M., Tsumoto, K., Scott, J.K., Jimenez, M.A., and Nieva, J.L.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 6 号: 1 ページ: 38177-38177
  • DOI: 10.1038/srep38177
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural Analysis of Fc/FcγR Complexes: A Blueprint for Antibody Design. (2015)
  • 著者名/発表者名: Caaveiro, J.M.M., Kiyoshi, M. and Tsumoto, K.
  • 雑誌名: Immunological Reviews 巻: 268 号: 1 ページ: 201-221
  • DOI: 10.1111/imr.12365
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural and thermodynamics basis of epitope binding to neutralizing and non-neutralizing forms of the anti-HIV-1 4E10 antibody (2015)
  • 著者名/発表者名: Rujas, E., Gulzar, N., Morante, K., Tsumoto, K., Scott, J.K., Nieva, J.L. and Caaveiro, J.M.M.
  • 雑誌名: Journal of Virology 巻: 89 号: 23 ページ: 11975-11991
  • DOI: 10.1128/jvi.01793-15
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Bidirectional transformation of a protein between its Native Water-Soluble and Transmembrane Conformations. (2015)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, K., Caaveiro, J.M.M., and Tsumoto, K.
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 54 号: 46 ページ: 6863-6866
  • DOI: 10.1021/acs.biochem.5b01112
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] Molecular recognition phenomena involving proteins of therapeutic interest. (2017)
  • 著者名/発表者名: Caaveiro J.M.M.
  • 学会等名: 3rd HU-TMU-KU Joint Symposium for Pharmaceutical Sciences
  • 招待講演
• [学会発表] Protein-lipid interactions in a pore-forming toxin. (2017)
  • 著者名/発表者名: Tsumoto, K. and Caaveiro, J.M.M.
  • 学会等名: 55th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
  • 招待講演
• [学会発表] Caaveiro, J.M.M., Kiyoshi, M., Ueda, T., and Tsumoto, K. (2017)
  • 著者名/発表者名: Structural Biology of Fc receptors.
  • 学会等名: Antibody Engineering & Therapeutics (Annual meeting of the Antibody Society)
  • 国際学会
• [学会発表] The Fascinating journey of a metamorphic protein to the cell membrane (2017)
  • 著者名/発表者名: Caaveiro, J.M.M.
  • 学会等名: Bioforo 5th Alumni Research Meeting
  • 招待講演
• [学会発表] Thermodynamic properties of the transition state in biomolecular recognition phenomena (2017)
  • 著者名/発表者名: Caaveiro, J.M.M.
  • 学会等名: 23rd Forum of Pharmaceutical Sciences, The Biophysical Society of Japan
  • 発表場所: Sapporo, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] Biomolecular recognition: a structural and physicochemical perspective (2016)
  • 著者名/発表者名: Caaveiro, J.M.M.
  • 学会等名: Chile-Japan Academic Forum 2016 at Patagonia
  • 発表場所: Puerto Natales, Chile
  • 年月日: 2016-11-07
  • 招待講演
• [学会発表] Principles of Biomolecular Recognition of IgG-Fc by its receptors (2016)
  • 著者名/発表者名: Caaveiro, J.M.M., Kiyoshi, M. and Tsumoto, K.
  • 学会等名: Gordon Conference (Antibody Biology and Engineering)
  • 発表場所: Galveston, TX, USA
  • 年月日: 2016-03-20
• [学会発表] Pore formation assisted by lipids (2016)
  • 著者名/発表者名: Caaveiro, J.M.M.
  • 学会等名: Membrane pores: from structure and assembly, to medicine and technology, The Royal Society
  • 発表場所: London, UK
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Thermodynamic tools in fragment-based drug discovery (2016)
  • 著者名/発表者名: Caaveiro, J.M.M.
  • 学会等名: 2016 UT-PUCC Joint Workshop for Frontiers in Bioengineering and Biomedical Engineering
  • 発表場所: Santiago, Chile
  • 招待講演
• [学会発表] Structural and mechanistic basis of capsular polysaccharide-synthesizing enzymes CapE/F, and the route to discovery novel inhibitors with antibacterial properties. (2015)
  • 著者名/発表者名: Caaveiro J.M.M., Miyafusa, T., Chigira, T., Nakano, K., Nagatoishi, S. and Tsumoto, K.
  • 学会等名: 7th International Chemical Congress of Pacific Basin Societies PacificChem
  • 発表場所: Honolulu, HI, USA
  • 年月日: 2015-12-18
  • 国際学会
• [学会発表] Molecular basis of heme transfer between NEAT transporters in Staphylococcus aureus (2015)
  • 著者名/発表者名: Caaveiro, J.M.M., Morante, K., Vu, N., Moriwaki, Y., and Tsumoto, K.
  • 学会等名: 7th International Chemical Congress of Pacific Basin Societies PacificChem
  • 発表場所: Honolulu, HI, USA
  • 年月日: 2015-12-17
  • 国際学会
• [学会発表] Use of thermodynamic tools in the early stages of fragment-based drug discovery (2015)
  • 著者名/発表者名: Caaveiro J.M.M., Kobe, A., Mitani, T. and Tsumoto, K
  • 学会等名: 7th International Chemical Congress of Pacific Basin Societies PacificChem
  • 発表場所: Honolulu, HI, USA
  • 年月日: 2015-12-16
  • 国際学会
• [備考] Issue cover and paper of the week in JBC
  • URL: http://www.jbc.org/content/291/37.toc#PapersoftheWeek
• [備考] Highligted by the Biophysical Society of Spain
  • URL: http://biofisica.info/rujas-nieva-sci-rep-6-38177/