グレリン受容体を活性化するアルパカ由来ナノボディの作製と結晶構造解析への応用

• 研究課題/領域番号: 16K07281
• 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: 久留米大学
• 研究代表者: 児島 将康 久留米大学, 付置研究所, 教授 (20202062)
• 研究協力者: 澤崎 達也 ; 竹田 浩之 ; 伊東 祐二
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018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); 2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2016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: ペプチドホルモン / グレリン / グレリン受容体 / GPCR / 結晶構造解析 / 膜タンパク質 / ナノボディ / アルパカ / 結晶構造 / ペプチドホルモン受容体 / 立体構造認識 / GPCR結晶化 / パンニング

研究成果の概要

グレリン受容体の立体構造を特異的に認識するアルパカ・ナノボディは残念ながらまだ取得できていない。今後もさらにスクリーニングを継続する必要がある。その一方で並行して進めていたグレリン受容体に対するマウス・モノクローナル抗体を取得することができ、これを用いて予定外にグレリン受容体の不活性型の構造を得ることができた。TM6とTM7の間のフェニルアラニン・クラスターとグレリンの脂肪酸修飾基が相互作用し、これによってグレリン受容体が活性型に変化することが想定された。これによって、なぜグレリンのオクタン酸が受容体活性に必要なのか、そのメカニズムの一端が明らかにされた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

グレリンは典型的なGタンパク質共役型受容体(GPCR)であるグレリン受容体に結合して、その生理作用を現す。グレリンはペプチド・ホルモンであるが、N末端から3番目のセリン残基が中鎖脂肪酸のオクタン酸によって修飾されており、しかもこのオクタン酸が受容体の活性化に必須であるという極めて珍しい構造をしている。今回の研究によって、なぜグレリンがペプチド部分だけでは受容体を活性化できず、オクタン酸の修飾があって始めて受容体を活性化できるのかが明らかになった。この知見はグレリン受容体の新しいアゴニストやアンタゴニストの合成に応用でき、摂食障害や食欲不振症などへの応用が期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Helicobacter pylori Vacuolating Cytotoxin A Causes Anorexia and Anxiety via Hypothalamic Urocortin 1 in Mice (2019)
  • 著者名/発表者名: Suzuki H, Ataka K, Asakawa A, Cheng KC, Ushikai M, Iwai H, Yagi T, Arai T, Yahiro K, Yamamoto K, Yokoyama Y, Kojima M, Yada T, Hirayama T, Nakamura N, Inui A
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 9 号: 1 ページ: 6011-6011
  • DOI: 10.1038/s41598-019-42163-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Luqin-like RYamide peptides regulate food-evoked responses in C. elegans (2017)
  • 著者名/発表者名: Ohno H, Yoshida M, Sato T, Kato J, Miyazato M, Kojima M, Ida T, Iino Y
  • 雑誌名: Elife 巻: 6. pii ページ: 1-23
  • DOI: 10.7554/elife.28877
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ghrelin improves dystonia and tremor in patients with Rett syndrome: A pilot study (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuge K, Hara M, Okabe R, Nakamura Y, Okamura H, Nagamitsu S, Yamashita Y, Orimoto K, Kojima M, Matsuishi T
  • 雑誌名: J Neurol Sci 巻: 377 ページ: 219-223
  • DOI: 10.1016/j.jns.2017.04.022
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 1．Ghrelin activation and neuropeptide Y elevation in response to medium chain triglyceride administration in anorexia nervosa patients (2017)
  • 著者名/発表者名: Kawai K, Nakashima M, M Kojima M, Yamashita S, Takakura S, Shimizu M, Kubo C,Sudo N
  • 雑誌名: Clinical nutrition ESPEN 巻: １７ ページ: 100-104
  • DOI: 10.1016/j.clnesp.2016.10.001
  • 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] Ghrelin O-acyltransferase (GOAT), a specific enzyme that modifies ghrelin with a medium-chain fatty acid (2016)
  • 著者名/発表者名: Kojima M, Hamamoto A, Sato T
  • 雑誌名: J Biochem 巻: 160 号: 4 ページ: 189-194
  • DOI: 10.1093/jb/mvw046
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] グレリン研究のこれから (2018)
  • 著者名/発表者名: 児島将康
  • 学会等名: 第36回内分泌代謝学サマーセミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 高齢者の食欲と健康 ～摂食亢進ホルモンのグレリンの役割～ (2018)
  • 著者名/発表者名: 児島将康
  • 学会等名: 第6回日本介護予防・健康づくり学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] 摂食亢進ホルモンのグレリンと生体内のエネルギー代謝 (2018)
  • 著者名/発表者名: 児島将康
  • 学会等名: 第18回日本ミトコンドリア学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] モデル生物における新規生理活性ペプチドの発見と臓器相関 (2017)
  • 著者名/発表者名: 児島将康
  • 学会等名: 生理学研究所研究会「臓器相関」
• [学会発表] 放射線被ばく後のグレリン産生・分泌動態とグレリンによる血球保護効果の検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 西芳寬、那須沙織、細田洋司、御船弘治、久志野彰寛、田中永一郎、児島将康
  • 学会等名: 第89回日本内分泌学会学術総会
  • 発表場所: 京都国際会館
• [学会発表] グレリン遺伝子欠損マウスの制限給餌下における自発運動について (2016)
  • 著者名/発表者名: 御船弘治、原健人、坂井勇介、岩田慎平、西芳寬、田尻祐司、児島将康、満園良一
  • 学会等名: 第89回日本内分泌学会学術総会
  • 発表場所: 京都国際会館
• [学会発表] 摂餌に関する記憶学習およぼ探索行動に及ぼすグレリンの役割 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤貴弘、大石佳苗、児島将康
  • 学会等名: 第89回日本内分泌学会学術総会
  • 発表場所: 京都国際会館
• [図書] 下垂体疾患診療マニュアル (2016)
  • 著者名/発表者名: 児島将康（分担）
  • 総ページ数: 285
  • 出版者: 診断と治療社