硝酸塩とNOの生理的ダイナミクスの解明と創薬基盤開発

• 研究課題/領域番号: 17K07744
• 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: 応用生物化学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 日高 將文 東北大学, 農学研究科, 助教 (00584848)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2017年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
• キーワード: タンパク質工学 / 一酸化窒素 / FRET / バイオセンサー / X線結晶構造解析

研究成果の概要

本研究は、細胞中の硝酸塩・亜硝酸塩濃度変化を検知するセンサータンパク質システムsNOOOpy（sensor for NO2/NO3 in physiology）を用いて、NO3/NO2の濃度変化を指標とした生細胞中のNOの動態を可視化し、生理的ダイナミクスを解明することを目的とした。sNOOOpyは生細胞中のNO3/NO2濃度変化検出を試みたが感度が不足していた。そこで、sNOOOpyシステムを構成するタンパク質NasSとNO3、NO2の複合体構造を明らかにし、タンパク質レベルの性情解析を組み合わせることで分子レベルの構造基盤情報を獲得した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

細胞内の硝酸塩・亜硝酸塩の濃度変化を可視化することは、様々な生理機能に関わる一酸化窒素・NOの生理機能を解明するうえで大きなメリットがある。その方法として、sNOOOpyシステムを応用することを目指してきた。細胞内の変化を検出することはできるようになっているものの実用化までには至らなかったが、システムの基礎的な情報を収集することで今後の改良のための道筋をつけることができた。