代謝型グルタミン酸受容体のG蛋白質活性化に関わる構造変化解析

• 研究課題/領域番号: 17770129
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 山下 高廣 京都大学, 大学院理学研究科, 助手 (50378535)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 3,600千円 (直接経費: 3,600千円); 2006年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円); 2005年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
• キーワード: 代謝型グルタミン酸受容体 / G蛋白質共役型受容体 / ロドプシン / G蛋白質 / 細胞内情報伝達 / 構成的活性化変異

研究概要

本研究では、代謝型グルタミン酸受容体(mGluR)の活性化に伴う構造変化を明らかにし、そこで得られる結果を、mGluRとは一次構造の類似性のないウシロドプシンを含むGPCRグループでの豊富な知見と比較し、単なる一次構造の比較では解らない活性化メカニズムの共通点を見いだすことを目的とする。本年度は研究計画に基づき、mGluRのG蛋白質相互作用部位である細胞質領域の構造変化をもたらす膜貫通領域の動きを解析するため、この領域に種々の変異を施し、構造変化に関わる知見を収集した。
(1)これまでの研究から、ヘリックス2と4の細胞質側の相対的な距離の変化がG蛋白質の活性化にとって重要であることを見いだしている。そこで、これらのヘリックスについて網羅的に変異を施し、活性化に重要な残基を探索した。その結果、ヘリックス2において変異により刺激非依存的活性化能が上昇する残基(構成的活性化変異部位)を同定した。これまでにヘリックス2の細胞質側に同様の変異部位を同定しているが、これら2つの部位はαヘリックス1ターン分離れて同じ側に並んでいると考えられ、この2つの残基が受容体を不活性状態に保つのに重要な働きを担うと考えられた。
(2)mGluRを含むGPCRグループの一員であるCa^<2+>受容体において、点突然変異により体内のCa^<2+>濃度の調整が異常になる疾患が知られている。そこで、これらの変異に相当する残基をmGluRにおいて変異させ活性化に対し影響がでるものを探索した。その結果、変異を施した22カ所のうち1カ所が構成的活性化変異部位であることを見いだした。この結果から、膜貫通領域の活性状態・不活性状態のシフトにおいてこの残基が重要な働きを担うと考えられた。