薬理学的に重要なGPCRのシグナルバイアスの構造生物学的解析

• 研究課題/領域番号: 15K18843
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 物理系薬学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 幸福 裕 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 特任助教 (80737940)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2016年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2015年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 構造生物学 / NMR / 膜タンパク質 / シグナル伝達 / GPCR

研究成果の概要

Gタンパク質共役型受容体(GPCR)のリガンドには、Gタンパク質とアレスチンを介したシグナル伝達経路の一方を選択的に活性化するものが知られており、この現象を「シグナルバイアス」と呼ぶ。本研究では、薬理学的に重要なGPCRについて、メチオニンメチル基に由来するNMRシグナルを、通常のリガンドが結合した状態とバイアスリガンドが結合した状態で解析した。その結果、GPCRは不活性型構造に加えて複数の活性型構造をとること、複数の活性型構造の割合がGタンパク質およびアレスチンを介したシグナル伝達の強度を決定していることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Conductance of P2X4 receptor is determined by conformational equilibrium in the transmembrane region (2016)
  • 著者名/発表者名: Minato Y, Suzuki S , Hara T, Kofuku Y, Kasuya G, Fujiwara Y, Igarashi S, Suzuki E, Nureki O, Hattori M, Ueda T, Shimada I
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. 巻: 発行中 号: 17 ページ: 4741-4746
  • DOI: 10.1073/pnas.1600519113
  • 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] Utilization of paramagnetic relaxation enhancements for structural analysis of actin-binding proteins in complex with actin. (2016)
  • 著者名/発表者名: Huang S, Umemoto R, Tamura Y, Kofuku Y, Uyeda TQP, Nishida N, Shimada I
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1 ページ: 33690-33690
  • DOI: 10.1038/srep33690
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification of a Conformational Equilibrium That Determines the Efficacy and Functional Selectivity of the μ-Opioid Receptor. (2015)
  • 著者名/発表者名: Junya Okude, Takumi Ueda, Yutaka Kofuku, Motohiko Sato, Naoyuki Nobuyama, Keita Kondo, Yutaro Shiraishi, Takuya Mizumura, Kento Onishi, Mei Natsume, Masahiro Maeda, Hideki Tsujishita, Takefumi Kuranaga, Masayuki Inoue, Ichio Shimada
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 21 号: 52 ページ: 15771-15776
  • DOI: 10.1002/anie.201508794
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Elucidation of the CCR1- and CCR5-binding modes of MIP-1α by application of an NMR spectra reconstruction method to the transferred cross-saturation experiments. (2015)
  • 著者名/発表者名: Chie Yoshiura, Takumi Ueda, Yutaka Kofuku, Masahiko Matsumoto, Junya Okude, Keita Kondo, Yutaro Shiraishi, Ichio Shimada
  • 雑誌名: Journal of Biomolecular NMR 巻: 63 号: 4 ページ: 333-340
  • DOI: 10.1007/s10858-015-9992-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development of a method for reconstruction of crowded NMR spectra from undersampled time-domain data (2015)
  • 著者名/発表者名: Ueda T, Yoshiura C, Matsumoto M, Kofuku Y, Okude J, Kondo K, Shiraishi Y, Takeuchi K, Shimada I
  • 雑誌名: J. Biomol. NMR 巻: 印刷中 号: 1 ページ: 31-41
  • DOI: 10.1007/s10858-015-9908-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 細胞遊走因子、ケモカイン受容体の動的構造研究と創薬研究への展望 (2017)
  • 著者名/発表者名: 幸福 裕
  • 学会等名: 第87回日本衛生学会学術総会
  • 発表場所: シーガイアコンベンションセンター（宮崎県宮崎市）
  • 年月日: 2017-03-26
  • 招待講演
• [学会発表] Conductance of P2X4 purinergic receptor is determined by conformational equilibrium in the transmembrane region (2017)
  • 著者名/発表者名: Takumi Ueda, Tomoaki Hara, Yuichi Minato, Shiho Suzuki, Yutaka Kofuku, Go Kasuya, Yuichiro Fujiwara, Shunsuke Igarashi, Ei-ichiro Suzuki, Osamu Nureki, Motoyuki Hattori, Ichio Shimada
  • 学会等名: 58th Experimental Nuclear Magnetic Resonance Conference
  • 発表場所: Pacific Grove（アメリカ合衆国）
  • 年月日: 2017-03-26
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Identification of a Conformational Equilibrium That Determines the Efficacy and Functional Selectivity of the μ-Opioid Receptor (2017)
  • 著者名/発表者名: Yutaro Shiraishi, Junya Okude, Takumi Ueda, Yutaka Kofuku, Motohiko Sato, Naoyuki Nobuyama, Keita Kondo, Takuya Mizumura, Mei Natsume, Masahiro Maeda, Hideki Tsujishita, Takefumi Kuranaga, Masayuki Inoue, Ichio Shimada
  • 学会等名: 58th Experimental Nuclear Magnetic Resonance Conference
  • 発表場所: Pacific Grove（アメリカ合衆国）
  • 年月日: 2017-03-26
  • 国際学会
• [学会発表] Functional dynamics of deuterated β2-adrenergic receptor in lipid bilayers revealed by NMR spectroscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: Mei Natsume, Yutaka Kofuku, Takumi Ueda, Junya Okude, Yutaro Shiraishi, Keita Kondo, Takuya Mizumura, Shiho Suzuki, Ichio Shimada
  • 学会等名: 58th Experimental Nuclear Magnetic Resonance Conference
  • 発表場所: Pacific Grove（アメリカ合衆国）
  • 年月日: 2017-03-26
  • 国際学会
• [学会発表] 昆虫細胞発現系における高度重水素標識を用いた脂質二重膜中のGタンパク質共役型受容体の動的構造解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 幸福 裕、上田 卓見、奥出 順也、白石 勇太郎、近藤 啓太、水村 拓也、鈴木 志歩、嶋田 一夫
  • 学会等名: 第55回NMR討論会
  • 発表場所: 広島国際会議場（広島県広島市）
  • 年月日: 2016-11-16
• [学会発表] Identification of a Conformational Equilibrium That Determines the Efficacy and Functional Selectivity of the μ-Opioid Receptor (2016)
  • 著者名/発表者名: Junya Okude, Takumi Ueda, Yutaka Kofuku, Motohiko Sato, Naoyuki Nobuyama, Keita Kondo, Yutaro Shiraishi, Takuya Mizumura, Mei Natsume, Masahiro Maeda, Hideki Tsujishita, Takefumi Kuranaga, Masayuki Inoue, Ichio Shimada
  • 学会等名: XXVIIth International Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems
  • 発表場所: 国立京都国際会館（京都府京都市）
  • 年月日: 2016-08-21
  • 国際学会
• [学会発表] Development of an NMR reconstruction method to elucidate the CCR1- and CCR5-bincing modes of MIP-1a (2016)
  • 著者名/発表者名: Takumi Ueda, Chie Yoshiura, Yutaka Kofuku, Masahiko Matsumoto, Junya Okude, Keita Kondo, Yutaro Shiraishi, Koh Takeuchi, Ichio Shimada
  • 学会等名: XXVIIth International Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems
  • 発表場所: 国立京都国際会館（京都府京都市）
  • 年月日: 2016-08-21
  • 国際学会
• [学会発表] Conductance of P2X4 purinergic receptor is determined by conformational equilibrium in the transmembrane region (2016)
  • 著者名/発表者名: Tomoaki Hara, Yuichi Minato, Shiho Suzuki, Yutaka Kofuku, Go Kasuya, Yuichiro Fujiwara, Shunsuke Igarashi, Ei-ichiro Suzuki, Osamu Nureki, Motoyuki Hattori, Takumi Ueda, Ichio Shimada
  • 学会等名: XXVIIth International Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems
  • 発表場所: 国立京都国際会館（京都府京都市）
  • 年月日: 2016-08-21
  • 国際学会
• [学会発表] δオピオイド受容体（δOR）の活性制御機構の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 元彦、奥出 順也、延山 尚幸、上田 卓見、幸福 裕、倉永 健史、井上 将行、嶋田 一夫
  • 学会等名: 日本薬学会第136年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-03-26
• [学会発表] SDF-1との二段階結合によるCXCR4のシグナル伝達機構の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大西 健人、幸福 裕、塚本 宇信、鈴木 志歩、上田 卓見、嶋田 一夫
  • 学会等名: 日本薬学会第136年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-03-26
• [学会発表] NMR法を用いた脂質二重膜中のGPCRの動的構造解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 幸福 裕、上田 卓見、奥出 順也、白石 勇太郎、近藤 啓太、鈴木 志歩、嶋田 一夫
  • 学会等名: 第53回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 金沢大学 角間キャンパス 自然科学本館（石川県金沢市）
  • 年月日: 2015-09-13
  • 招待講演
• [学会発表] リガンドとの相互作用に伴う膜蛋白質の動的立体構造変化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 上田 卓見、幸福 裕、嶋田 一夫
  • 学会等名: 第53回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 金沢大学 角間キャンパス 自然科学本館（石川県金沢市）
  • 年月日: 2015-09-13
  • 招待講演
• [学会発表] 区分同位体標識を用いたβ2-アドレナリン受容体のリン酸化のNMR解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 白石 勇太郎、幸福 裕、上田 卓見、夏目 芽衣、岩井 秀夫、嶋田 一夫
  • 学会等名: 第53回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 金沢大学 角間キャンパス 自然科学本館（石川県金沢市）
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] 脂質によるGPCRの活性制御機構の解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 水村 拓也、近藤 啓太、上田 卓見、幸福 裕、嶋田 一夫
  • 学会等名: 第53回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 金沢大学 角間キャンパス 自然科学本館（石川県金沢市）
  • 年月日: 2015-09-13
• [備考] 東京大学大学院薬学系研究科生命物理化学教室ホームページ
  • URL: http://ishimada.f.u-tokyo.ac.jp/public_html/index_j.html