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多階層解析による脂質二重膜中でのToll様受容体の活性化機構の全貌解明

研究課題

研究課題/領域番号 19H03164
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分43020:構造生物化学関連
研究機関東京大学

研究代表者

大戸 梅治  東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 准教授 (90451856)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2021年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2020年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
キーワード自然免疫 / TLR受容体 / クライオ電子顕微鏡 / タンパク質 / 構造解析 / シグナル伝達 / 膜受容体
研究開始時の研究の概要

本課題では自然免疫系の一回膜貫通型のToll様受容体(TLR)を研究対象とする。TLRは様々な疾患に関与し、医学・薬学的な重要に創薬ターゲットであり、そのリガンド認識・活性化・シグナル伝達機構の正しい理解が必要とされている。本申請課題では、TLR全長の脂質二重膜上での構造および挙動を多階層で解析する。その結果はTLRの活性化機構のの正しい理解、さらにTLRを標的とした薬剤の開発に資するものである。

研究成果の概要

自然免疫受容体のTLR全長に関して構造生物学的研究を進めた。TLR3全長をナノディスクに再構成した試料についてクライオ電子顕微鏡構造解析に成功した。細胞外ドメインの密度は明瞭に観察されたが、膜貫通領域および細胞内のTIRドメインは解像されなかった。核酸認識TLRの局在を制御するUNC93B1とTLR3およびTLR7の複合体の構造解析に成功し、UNC93B1による核酸認識TLRの局在制御機構の構造基盤を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

種々の病気の治療薬開発のターゲットであるTLR受容体に関して構造生物学的な研究を進めた。TLR全長の活性化機構の全貌はいまだ明らかになっておらず、本研究は今後の研究の基盤となることが期待される。一部のTLRの細胞内局在を制御するUNC93B1とTLRの複合体の構造解析に成功し、TLRの細胞内局在を制御する薬剤開発の構造基盤を明らかにした。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 4件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Structural basis for the oligomerization-mediated regulation of NLRP3 inflammasome activation2022

    • 著者名/発表者名
      Ohto Umeharu、Kamitsukasa Yukie、Ishida Hanako、Zhang Zhikuan、Murakami Karin、Hirama Chie、Maekawa Sakiko、Shimizu Toshiyuki
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 119 号: 11

    • DOI

      10.1073/pnas.2121353119

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The structure of NLRP9 reveals a unique C‐terminal region with putative regulatory function2022

    • 著者名/発表者名
      Kamitsukasa Yukie、Nakano Kenji、Murakami Karin、Hirata Kunio、Yamamoto Masaki、Shimizu Toshiyuki、Ohto Umeharu
    • 雑誌名

      FEBS Letters

      巻: 596 号: 7 ページ: 876-885

    • DOI

      10.1002/1873-3468.14302

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tetrasubstituted imidazoles as incognito Toll-like receptor 8 a(nta)gonists2021

    • 著者名/発表者名
      Yang Yi、Csakai Adam、Jiang Shuangshuang、Smith Christina、Tanji Hiromi、Huang Jian、Jones Torey、Sakaniwa Kentaro、Broadwell Lindsey、Shi Chengrui、Soti Subada、Ohto Umeharu、Fang Yaohui、Shen Shu、Deng Fei、Shimizu Toshiyuki、Yin Hang
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 号: 1 ページ: 4351-4351

    • DOI

      10.1038/s41467-021-24536-4

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Improving particle quality in cryo-EM analysis using a PEGylation method2021

    • 著者名/発表者名
      Zhang Zhikuan、Shigematsu Hideki、Shimizu Toshiyuki、Ohto Umeharu
    • 雑誌名

      Structure

      巻: 29 号: 10 ページ: 1192-1199.e4

    • DOI

      10.1016/j.str.2021.05.004

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cryo-EM structures of Toll-like receptors in complex with UNC93B12021

    • 著者名/発表者名
      Ishida Hanako、Asami Jinta、Zhang Zhikuan、Nishizawa Tomohiro、Shigematsu Hideki、Ohto Umeharu、Shimizu Toshiyuki
    • 雑誌名

      Nature Structural & Molecular Biology

      巻: 28 号: 2 ページ: 173-180

    • DOI

      10.1038/s41594-020-00542-w

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Structural analysis reveals TLR7 dynamics underlying antagonism2020

    • 著者名/発表者名
      Tojo Shingo、Zhang Zhikuan、Matsui Hiroyuki、Tahara Masahiro、Ikeguchi Mitsunori、Kochi Mami、Kamada Mami、Shigematsu Hideki、Tsutsumi Akihisa、Adachi Naruhiko、Shibata Takuma、Yamamoto Masaki、Kikkawa Masahide、Senda Toshiya、Isobe Yoshiaki、Ohto Umeharu、Shimizu Toshiyuki
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 11 号: 1 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1038/s41467-020-19025-z

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The effect of anesthetics on toll like receptor 92020

    • 著者名/発表者名
      Koutsogiannaki Sophia、Bu Weiming、Hou Lifei、Shibamura‐Fujiogi Miho、Ishida Hanako、Ohto Umeharu、Eckenhoff Roderic G.、Yuki Koichi
    • 雑誌名

      The FASEB Journal

      巻: 34 号: 11 ページ: 14645-14654

    • DOI

      10.1096/fj.202000791rr

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Crystal structure of the FYCO1 RUN domain suggests possible interfaces with small GTPases2020

    • 著者名/発表者名
      Sakurai Shunya、Shimizu Toshiyuki、Ohto Umeharu
    • 雑誌名

      Acta Crystallographica Section F Structural Biology Communications

      巻: 76 号: 8 ページ: 326-333

    • DOI

      10.1107/s2053230x20009012

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal structure of TEX101, a glycoprotein essential for male fertility, reveals the presence of tandemly arranged Ly6/uPAR domains2020

    • 著者名/発表者名
      Masutani Mamiko、Sakurai Shunya、Shimizu Toshiyuki、Ohto Umeharu
    • 雑誌名

      FEBS Letters

      巻: 594 号: 18 ページ: 3020-3031

    • DOI

      10.1002/1873-3468.13875

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Homeostatic and pathogenic roles of GM3 ganglioside molecular species in TLR4 signaling in obesity2020

    • 著者名/発表者名
      Kanoh Hirotaka、Nitta Takahiro、Go Shinji、Inamori Kei‐ichiro、Veillon Lucas、Nihei Wataru、Fujii Mayu、Kabayama Kazuya、Shimoyama Atsushi、Fukase Koichi、Zonca Asia、Cattaneo Anna、Letizia Marilena、Ciampa Maria、Mauri Laura、Prinetti Alessandro、Sonnino Sandro、Suzuki Akemi、Inokuchi Jin‐ichi et. al.
    • 雑誌名

      The EMBO Journal

      巻: - 号: 12 ページ: 1-20

    • DOI

      10.15252/embj.2019101732

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Rationally Designed Small-Molecule Inhibitors Targeting an Unconventional Pocket on the TLR8 Protein-Protein Interface2020

    • 著者名/発表者名
      Jiang Shuangshuang、Tanji Hiromi、Yin Kejun、Zhang Shuting、Sakaniwa Kentaro、Huang Jian、Yang Yi、Li Jing、Ohto Umeharu、Shimizu Toshiyuki、Yin Hang
    • 雑誌名

      Journal of Medicinal Chemistry

      巻: 63 号: 8 ページ: 4117-4132

    • DOI

      10.1021/acs.jmedchem.9b02128

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] UNC93B1による核酸認識TLRの輸送機構の構造基盤2021

    • 著者名/発表者名
      石田英子、浅見仁太、大戸梅治、清水敏之
    • 学会等名
      日本薬学会第141年会(広島)オンライン
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 一回膜貫通型Toll様受容体のリガンド認識とシグナル伝達機構の構造基盤2019

    • 著者名/発表者名
      大戸梅治
    • 学会等名
      第19回日本蛋白質科学会 第71回日本細胞生物学会 合同年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ZOO systemを用いた自動回折データ収集の実際2019

    • 著者名/発表者名
      大戸梅治
    • 学会等名
      第11回SPring-8ユーザー共同体(SPRUC)放射光構造生物学研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      https://kouzou.f.u-tokyo.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      http://www.f.u-tokyo.ac.jp/~kouzou/index.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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