相互作用化合物に基づくベータバレル型チャネルＶＤＡＣの立体構造と機能の解明

• 研究課題/領域番号: 17K08296
• 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: 生物系薬学
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 染谷 友美 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 上級研究員 (80450401)
• 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: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2017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: 無細胞タンパク質合成 / イオンチャネル / 大腸菌無細胞タンパク質合成 / チャネル / 相互作用化合物 / 蛋白質 / 薬学 / 生体分子

研究成果の概要

ミトコンドリア外膜で陰イオンや様々な物質輸送を担う膜タンパク質であるVDACは、エネルギー生産、脂質代謝、細胞死制御などミトコンドリア機能に深く関わり、がん等の疾患との関連も報告されている。本研究では、正しく折りたたまれたVDACの立体構造を解析し、ホモ7量体を形成していることを見出した。この結果は、生体内での活性発現にオリゴマー化が関与するという報告とも合致する。また、VDACと相互作用し細胞機能を制御する化合物の結合構造の解析も試みた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

正しく折りたたまれたVDACの構造は、生体内での構造を反映していると考えられた。この構造に基づき、VDACに作用する化合物を設計したり、既存の相互作用化合物の最適化を行ったりすることで、VDACの関与が指摘されている疾患である、がんや神経変性疾患に対する治療薬の開発に繋がると考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] A distinct lineage of giant viruses brings a rhodopsin photosystem to unicellular marine predators (2019)
  • 著者名/発表者名: Needham David M.、Yoshizawa Susumu、Hosaka Toshiaki et. al.
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 116 号: 41 ページ: 20574-20583
  • DOI: 10.1073/pnas.1907517116
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Structures suggest a mechanism for energy coupling by a family of organic anion transporters (2019)
  • 著者名/発表者名: Leano Jonathan B.、Batarni Samir、Eriksen Jacob、Juge Narinobu、Pak John E.、Kimura-Someya Tomomi、Robles-Colmenares Yaneth、Moriyama Yoshinori、Stroud Robert M.、Edwards Robert H.
  • 雑誌名: PLOS Biology 巻: 17 号: 5 ページ: e3000260-e3000260
  • DOI: 10.1371/journal.pbio.3000260
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Metastable asymmetrical structure of shaftless V1 motor (2019)
  • 著者名/発表者名: S. Maruyama, K. Suzuki, M. Imamura, H. Sasaki, H. Matsunami, K. Mizutani, Y. Saito, F. L. Imai, Y. Ishizuka-Katsura, T. Kimura-Someya, M. Shirouzu, T. Uchihashi, T. Ando, I. Yamato, T. Murata
  • 雑誌名: Sci. Adv. 巻: 5 号: 1
  • DOI: 10.1126/sciadv.aau8149
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 立体構造解析のための大腸菌無細胞タンパク質合成系を用いた哺乳類由来膜タンパク質調製手法 (2018)
  • 著者名/発表者名: 篠田 雄大、染谷 友美
  • 雑誌名: 生化学 巻: 90 号: 4 ページ: 539-539
  • DOI: 10.14952/SEIKAGAKU.2018.900539
  • NAID: 40021670779
  • ISSN: 0037-1017
  • 年月日: 2018-08-25
• [雑誌論文] Interhelical interactions between D92 and C218 in the cytoplasmic domain regulate proton uptake upon N-decay in the proton transport of Acetabularia rhodopsin II (2018)
  • 著者名/発表者名: Tamogami Jun, Kikukawa Takashi, Ohkawa Keisuke, Ohsawa Noboru, Nara Toshifumi, Demura Makoto, Miyauchi Seiji, Kimura-Someya Tomomi, Shirouzu Mikako, Yokoyama Shigeyuki, Shimono Kazumi, Kamo Naoki
  • 雑誌名: Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology 巻: 183 ページ: 35-45
  • DOI: 10.1016/j.jphotobiol.2018.04.012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structural characterization reveals novel oligomeric interactions of human voltage-dependent anion channel 1. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hosaka T, Okazaki M, Kimura-Someya T, Ishizuka-Katsura Y, Ito K, Yokoyama S, Dodo K, Sodeoka M, Shirouzu M.
  • 雑誌名: Protein Science 巻: 9 号: 9 ページ: 1749-1758
  • DOI: 10.1002/pro.3211
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization and X-ray analysis of 23 nm virus-like particles from Norovirus Chiba strain. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa K, Someya Y, Shigematsu H, Kimura-Someya T, Nuemket N, Kumasaka T.
  • 雑誌名: Acta Crystallographica Section F Structural Biology Communications 巻: 73 号: 10 ページ: 568-573
  • DOI: 10.1107/s2053230x17013759
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Structural basis for the binding of histo-blood group antigens to the norovirus capsid protein. (2019)
  • 著者名/発表者名: 染谷友美、染谷雄一、加藤（村山）美幸、桂一茂、村山和隆、白水美香子
  • 学会等名: CBI学会2019年大会
• [学会発表] Structural changes in Cl- pump rhodopsin by time-resolved serial femtosecond crystallography. (2019)
  • 著者名/発表者名: 保坂俊彰、南後恵理子、久保稔、野村高志、中根崇智、染谷友美、岩田想、白水美香子
  • 学会等名: CBI学会2019年大会
• [学会発表] ノロウイルス抗原性決定領域と抗体の複合体構造解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 染谷 友美、村山-加藤 美幸、桂 一茂、坂井 直樹、伊原 健太郎、村山 和隆、白水 美香子、染谷 雄一
  • 学会等名: 第92回日本生化学会大会
• [学会発表] ヒトクローディン-11の立体構造解析に向けたモノクローナル抗体作製 (2019)
  • 著者名/発表者名: 篠田雄大、新屋直子、染谷友美、白水美香子
  • 学会等名: 第92回日本生化学会大会
• [学会発表] 大腸菌無細胞タンパク質合成技術を利用した密着結合タンパク質クローディンファミリー分子の網羅的な大量調製手法 (2019)
  • 著者名/発表者名: 新屋直子、篠田雄大、桂一茂、竹本千重、花田和晴、井上みお、染谷友美、白水美香子
  • 学会等名: 第92回日本生化学会大会
• [学会発表] XFELでみたCl-イオンポンプロドプシンの構造変化 (2019)
  • 著者名/発表者名: 保坂 俊彰、南後恵理子、久保稔、野村高志、中根崇智、染谷友美、岩田想、白水美香子
  • 学会等名: ISSP ワークショップ
• [学会発表] ヒト由来ミトコンドリア外膜タンパク質Voltage-dependent anion channel 1 (VDAC1)の結晶構造解析とオリゴマー形成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 保坂 俊彰, 岡崎 正晃, 染谷 友美, 桂 芳子, 伊東 夏織, 横山 茂之, どど孝介, 袖岡 幹子, 白水 美香子
  • 学会等名: 第18回日本蛋白質科学会年会
• [学会発表] N末端側βバレルドメインのクラウン構造が非対称性を生み、恊動性を付与する (2018)
  • 著者名/発表者名: 丸山 慎太郎、鈴木 花野、 今村 元紀、佐々木 輝、 松波 秀行、水谷 健二、 齋藤 靖子、今井 ファビアナ・リカ、石塚（桂） 芳子、染谷（木村） 友美、白水 美香子、内橋 貴之、安藤 敏夫、 山登 一郎、村田 武士
  • 学会等名: 第18回日本蛋白質科学会年会
• [学会発表] アディポネクチン受容体のX線結晶構造解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 田辺 弘明、藤井 佳史、岩部-岡田 美紀、岩部 真人、羽藤 正勝、 可野 邦行、川名 裕己、中村 祥浩、寺田 貴帆、平田 邦生、山下 恵太郎、河野 能顕、山本 雅貴、染谷 友美、白水 美香子、青木 淳賢、 山内 敏正、門脇 孝、横山 茂之
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] N末端βバレルクラウンがV1モーターの非対称構造形成に寄与する (2018)
  • 著者名/発表者名: 丸山 慎太郎、鈴木 花野、今村 元紀、佐々木 輝、松波 秀行、水谷 健二、齋藤 靖子、イマイ ファビアナ リカ、石塚（桂） 芳子、木村（染谷） 友美、白水 美香子、内橋 貴之、安藤敏夫、山登 一郎、村田 武士
  • 学会等名: 日本生体エネルギー研究会第44回討論会