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グルタミン酸受容体と新規生体機能分子複合体のX線結晶構造解析

研究課題

研究課題/領域番号 18032012
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東北大学

研究代表者

海野 昌喜  東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (10359549)

研究分担者 齋藤 正男  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (70302239)
照屋 健太  東北大学, 大学院医学研究科, 助手 (30372288)
研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
5,600千円 (直接経費: 5,600千円)
2007年度: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2006年度: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
キーワードグルタミン酸受容体 / ダイシハーベイン / 天然物 / アゴニスト / リガンド / X線結晶構造解析 / 原子レベル分解能 / 生体機能分子
研究概要

イオンチャンネル型グルタミン酸受容体は、シナプス後細胞の膜上に存在し、グルタミン酸を受容すると自身で形成するイオンチャンネルを開口し陽イオンを透過することで、速い興奮性のシグナル伝達を担う重要なタンパク質である。
今年度は、ダイシハーベイン、ネオダイシハーベインという二種類の天然物とイオンチャンネル型グルタミン酸受容体GluR5のリガンド結合ドメインとの複合体の結晶構造解析を行った。それに先立ち、本来のリガンドであるグルタミン酸との複合体の結晶構造解析も行った。ダイシハーベン、ネオダイシハーベイン複合体の構造は、それぞれ1.6,1.8Å分解能で解析され、8位の置換基の違いまではっきりと区別できた。結合様式は、ほぼ同じであり、結合に関与するアミノ酸の位置なども一致していた。ただ、周囲のアミノ酸の側鎖の位置がわずかに変わっているところもあり、この天然物二種類の親和性の違いにも関係していることが示唆される。これら二種類の天然物は、リガンド結合ドメインを形成するタンパク質部分と直接の水素結合・疎水性相互作用をし、高い親和性を実現している。また、グルタミン酸結合型は2.0Å分解能で解析されたが、ダイシハーベイン類複合体と比較すると、S1とS2という二つのドメインの間隔が狭いことが明らかになった。この違いが、シグナル伝達の強弱と関係していることも考察できた。グルタミン酸は多くの水分子に囲まれ、間接的な水素結合でリガンド結合ドメインに結合していることが明らかになった。

報告書

(2件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2008 2007 2006 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (17件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Ligand Design for the Improvement of Stability of Metal Complex-Protein Hybrids2008

    • 著者名/発表者名
      Yokoi, N., et. al.
    • 雑誌名

      Chem. Commun. 14

      ページ: 229-231

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural Characterization of the Fleeting Ferric Peroxo Species in Myoglobin: Experiment and Theory2007

    • 著者名/発表者名
      Unno, M., et. al.
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc. 129

      ページ: 13394-13395

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structure and Catalytic Mechanism of Heme Oxygenase2007

    • 著者名/発表者名
      Unno, M., et. al.
    • 雑誌名

      Nat. Prod. Rep. 24

      ページ: 553-570

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bachl, a heme-dependent transcription factor, reveals presence of multiple heme binding sites with distinct coordination structure2007

    • 著者名/発表者名
      Hira, S., et. al.
    • 雑誌名

      IUBMB Life. 59

      ページ: 542-551

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Design of Metal Cofactors Activated by a Protein-Protein Electron Transfer System2006

    • 著者名/発表者名
      Ueno, T., et al.
    • 雑誌名

      Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 103・25

      ページ: 9416-9421

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] プロテアソームの構造生物学2006

    • 著者名/発表者名
      海野昌喜
    • 雑誌名

      蛋白質核酸酵素 51・10

      ページ: 1219-1223

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] Structural Characterization of the Fleeting Ferric Peroxo Species in Myoglobin2008

    • 著者名/発表者名
      Shusuke Kusama
    • 学会等名
      Proceedings of The 1st International Symposium "International Center of Research & Education for Molecular Complex Chemistry (IREMAC)
    • 発表場所
      Japan, Sendai
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Intermediates structures of heme oxygenase catalysis2008

    • 著者名/発表者名
      Masaki Unno
    • 学会等名
      Global COE in Chemistry, Nagoya Special Symposium
    • 発表場所
      Japan, Nagoya
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Ring Opening Mechanism of Verdoheme Catalyzed by Heme Oxygenase2008

    • 著者名/発表者名
      Toshitaka Matsui
    • 学会等名
      Global COE in Chemistry, Nagoya Special Symposium
    • 発表場所
      Japan, Nagoya
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 酸素化型ミオグロビン結晶の低温X線照射によるパーオキソ型の生成と結晶構造解析2007

    • 著者名/発表者名
      草間周介
    • 学会等名
      平成19年度 日本生物物理学会・東北支部会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2007-06-09
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質内水分子による酵素反応制御:ヘムオキゲナーゼの場合2007

    • 著者名/発表者名
      齋藤 正男
    • 学会等名
      第7回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      仙台
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] イオンチャンネル型グルタミン酸受容体GluR5と天然物由来アゴニストの結合様式2007

    • 著者名/発表者名
      海野昌喜
    • 学会等名
      第45回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      横浜
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] ヘムオキシゲナーゼ反応中間体の構造解析2007

    • 著者名/発表者名
      海野昌喜
    • 学会等名
      第7回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      仙台
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 酸素化型ミオグロビン結晶のX線照射によるパーオキソ型の生成と結晶構造解析2007

    • 著者名/発表者名
      草間周介
    • 学会等名
      第7回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      仙台
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 低温下X線照射によるパーオキソ型ミオグロビン捕捉および結晶構造解析2007

    • 著者名/発表者名
      海野昌喜
    • 学会等名
      第57回錯体化学討論会
    • 発表場所
      名古屋
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] ヘムオキシゲナーゼによるベルドヘム開環の分子機構2007

    • 著者名/発表者名
      松井敏高
    • 学会等名
      第22回生体機能関連化学シンポジウム
    • 発表場所
      仙台
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] ヒト由来グルタミン酸受容体GluR5リガンド結合ドメインの結晶構造解析2007

    • 著者名/発表者名
      篠原正将
    • 学会等名
      第30回日本分子生物学会年会・第80回日本生化学会年会合同大会
    • 発表場所
      横浜
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Structure and catalytic mechanism of heme oxygenase2007

    • 著者名/発表者名
      Masao Ikeda-Saito
    • 学会等名
      The 5th International Congress Heme Oxygenases
    • 発表場所
      Poland, Krakow
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Structural characterization of catalytic intermediates of heme oxytgenase2007

    • 著者名/発表者名
      Masao Ikeda-Saito
    • 学会等名
      The 67th Okazaki Conference
    • 発表場所
      Japan, Okazaki
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Crystal structures of the hydroperoxo-heme-and alpha-meso-hydroxyheme intermediates in heme oxygenase catalysis2007

    • 著者名/発表者名
      Masaki Unno
    • 学会等名
      13th International Conference on Biological Inorganic Chemistry
    • 発表場所
      Austria, Vienna
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Ring opening mechanism of verdoheme catalyzed by heme oxygenase2007

    • 著者名/発表者名
      Toshitaka Matsui
    • 学会等名
      13th International Conference on Biological Inorganic Chemistry
    • 発表場所
      Austria, Vienna
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Ring opening mechanism of verdoheme catalyzed by heme oxygenase2007

    • 著者名/発表者名
      Toshitaka Matsui
    • 学会等名
      The 67th Okazaki Conference
    • 発表場所
      Japan, Okazaki
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Structural Characterization of Peroxo Species in Myoglobin2007

    • 著者名/発表者名
      Masaki Unno
    • 学会等名
      The 67th Okazaki Conference
    • 発表場所
      Japan, Okazaki
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.tagen.tohoku.ac.jp/labo/m_saito/index-j.html

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

URL: 

公開日: 2006-04-01   更新日: 2018-03-28  

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