X線結晶構造解析による核酸塩基一陽イオン共輸送体の輸送機構の解明

• 研究課題/領域番号: 21370043
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 構造生物化学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 島村 達郎 京都大学, 医学研究科, 特定講師 (90391979)
• 研究分担者: 小林 拓也 京都大学, 医学研究科, 講師 (20311730) ; 白石 充典 九州大学, 薬学研究院, 助教 (00380527)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 14,170千円 (直接経費: 10,900千円、間接経費: 3,270千円); 2011年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2010年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2009年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
• キーワード: X線結晶解析 / 輸送体 / ヒダントイン / トランスポーター / 交互アクセスモデル / 膜タンパク質 / X線結晶構造解析 / 交互アクセス機構 / X線結晶構造解 / Mhp1

研究概要

輸送体(トランスポーター)は、交互アクセスモデルと呼ばれる機構で生体膜を介して物質を輸送する。交互サクセス機構とは、基質結合部位を膜の外側、内側に交互に開閉して基質を輸送するとするものである。この機構を分子レベルで理解するために、我々は、二次性能動輸送体Mhp 1を用いて、交互アクセス機構の主要な3種の中間状態(外向き構造、閉じた構造、内向き構造)の構造を決定した。これらの構造を比較することで、Mhp1は、4本のヘリックスを他の部位に対して剛体として動かすことで輸送を行っていることが明らかとなった。この機構は、Mhp 1が含まれるLeuTスーパーファミリーでは基本的に共通と考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] The Na+-hydantoin membrane transport protein (2012)
  • 著者名/発表者名: Jackson SM, Ivanova E, Simmons K, Patching SG, Weyand S, Shimamura T, Brueckner F, Iwata S, Sharples DJ, Baldwin SA, Sansom MPS, Beckstein O, Cameron AD, Henderson PJF
  • 雑誌名: Encyclopedia of Biophysics Springer
• [雑誌論文] The Na+-hydantoin membrane transport protein, Mhp1 (2012)
  • 著者名/発表者名: Weyand S.Shimamura T., et al
  • 雑誌名: Encyclopedia of Biophysics 巻: (掲載確定)
• [雑誌論文] Production of the stable human histamine H(1) receptor in Pichia pastoris for structural determination (2011)
  • 著者名/発表者名: Shiroishi M, Kobayashi T, Ogasawara S, Tsujimoto H, Ikeda-Suno C, Iwata S, Shimamura T.
  • 雑誌名: Methods. 巻: 55(4) ページ: 281-286
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cloning, expression and purification of the anion exchanger 1 homologue from the basidiomycete Phanerochaete chrysosporium (2011)
  • 著者名/発表者名: Tokuda N, Igarashi K, Shimamura T(co-1st author), Yurugi-Kobayashi T, Shiroishi M, Ito K, Sugawara T, Asada H, Murata T, Nomura N, Iwata S, Kobayashi T.
  • 雑誌名: Protein. Expr. Purif. 巻: 79(1) 号: 1 ページ: 81-7
  • DOI: 10.1016/j.pep.2011.04.006
  • NAID: 120003255719
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of the Pichia pastoris expression system for the production of GPCRs for structural analysis (2011)
  • 著者名/発表者名: Asada, H., Uemura, T., Yurugi-Kobayashi, T., Shiroishi, M., Shimamura, T., Tsujimoto, H., Ito, K., Sugawara, T., Nakane, T., Nomura, N., Murata, T., Haga, T., Iwata, S., Kobayashi, T
  • 雑誌名: Microbial Cell Factories 巻: 10 号: 1 ページ: 24-24
  • DOI: 10.1186/1475-2859-10-24
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal Structure of Glucansucrase from the Dental Caries Pathogen Streptococcus mutans (2011)
  • 著者名/発表者名: Ito K, Ito S, Shimamura T(co-1st author), Weyand S, Kawarasaki Y, Misaka T, Abe K, Kobayashi T, Cameron AD, Iwata S.
  • 雑誌名: J. Mol. Biol. 巻: 408(2) 号: 2 ページ: 177-86
  • DOI: 10.1016/j.jmb.2011.02.028
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Alternating Access Mechanism of Transport as Observed in the Sodium-Hydantoin Transporter Mhp1 (2011)
  • 著者名/発表者名: Weyand S, Shimamura T, Beckstein O, Sansom M, Iwata S, Henderson P, Cameron A.
  • 雑誌名: J. Synchrotron Rad. 巻: 18 号: 1 ページ: 20-23
  • DOI: 10.1107/s0909049510032449
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Nucleobase-Cation-Symport-1 family of Membrane Transport Proteins (2011)
  • 著者名/発表者名: Weyand S, Ma P, Beckstein O, Baldwin J, Jackson S, Suzuki S, Shimamura T, Sansom M, Iwata S, Cameron A, Baldwin S, Henderosn P.
  • 雑誌名: John Wiley and Sons, Ltd ページ: 004-009
  • DOI: 10.1002/0470028637.met268
  • 査読あり
• [雑誌論文] ヒダントイン輸送体に見る膜輸送機構の構造基盤 (2011)
  • 著者名/発表者名: 島村達郎
  • 雑誌名: 生物物理 巻: 51 ページ: 4-9
  • NAID: 10027414674
  • 査読あり
• [雑誌論文] Production of the stable human histamine H(1) receptor in Pichia pastoris for structural determination (2011)
  • 著者名/発表者名: Shiroishi M, Kobayashi T, Shimamura T., et al
  • 雑誌名: Methods 巻: 55 号: 4 ページ: 281-286
  • DOI: 10.1016/j.ymeth.2011.08.015
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Nucleobase-Cation-Symport-1 family of Membrane Transport Proteins (2011)
  • 著者名/発表者名: Weyand S.Shimamura T., et al
  • 雑誌名: Handbook of Metalloproteins 巻: 4 and 5 ページ: 848-864
• [雑誌論文] The Nucleobase-Cation-Symport-1 Family of Membrane Transport Proteins (2011)
  • 著者名/発表者名: Weyand S, et al.
  • 雑誌名: Handbook of Metalloproteins 巻: 4&5 ページ: 848-864
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray analysis of a glucansucrase from the dental caries pathogen Streptococcus mutans (2010)
  • 著者名/発表者名: Ito K, Ito S, Shimamura T, Kawarasaki Y, Abe K, Misaka T, Kobayashi T, Iwata S.
  • 雑誌名: Acta Crystallogr 巻: 66 号: 9 ページ: 1086-1088
  • DOI: 10.1107/s1744309110029714
  • 査読あり
• [雑誌論文] 立体構造より明らかとなったヒダントイン輸送体Mhp 1の輸送機構 (2010)
  • 著者名/発表者名: 島村達郎
  • 雑誌名: 実験医学28 巻: 28 ページ: 2639-2642
• [雑誌論文] Molecular Basis of Alternating Access Membrane Transport by the Sodium-Hydantoin Transporter Mhp1 (2010)
  • 著者名/発表者名: Shimamura T, Weyand S, Beckstein O, Rutherford NG, Hadden JM, Sharples D, Sansom MSP, Iwata S, Henderson PJ, Cameron AD.
  • 雑誌名: Science(Article) 巻: 328 号: 5977 ページ: 470-473
  • DOI: 10.1126/science.1186303
  • NAID: 10027414674
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular Basis of Alternating Access Membrane Transport by the Sodium-Hydantoin Transporter, Mhp1 (2010)
  • 著者名/発表者名: Shimamura T, et al.
  • 雑誌名: Science 巻: 328 ページ: 470-473
  • NAID: 10027414674
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray analysis of a glucansucrase from the dental caries pathogen Streptococcus mutans (2010)
  • 著者名/発表者名: Ito K, et al.
  • 雑誌名: Acta Crystallographica Section F 巻: 66 ページ: 1086-1088
  • 査読あり
• [雑誌論文] The alternating access mechanism of transport as observed in the sodium-hydantoin transporter Mhp1. (2010)
  • 著者名/発表者名: Weyand S, et al.
  • 雑誌名: Journal of Synchrotron Radiation 巻: 18 ページ: 20-23
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular Basis of Alternating Access Membrane Transport by the Sodium-Hydantoin Transporter Mhp1 (2010)
  • 著者名/発表者名: 島村達郎, CameronAD, 岩田想
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 28 ページ: 2639-2642
  • NAID: 10027414674
• [雑誌論文] Molecular Basis of Alternating Access Membrane Transport by the Sodium-Hydantoin Transporter, Mhp1 (2010)
  • 著者名/発表者名: Shimamura T, et al.
  • 雑誌名: Science (印刷中)
  • NAID: 10027414674
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal Structure of Glucansucrase from the Dental Caries Pathogen Streptococcus mutans.
  • 著者名/発表者名: Ito K, et al.
  • 雑誌名: Journal of Molecular Biology 巻: (印刷中)
  • 査読あり
• [学会発表] 膜蛋白質の結晶化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 島村達郎
  • 学会等名: 第12回日本蛋白質科学会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場(愛知県)
  • 年月日: 2012-06-20
• [学会発表] 膜蛋白質の結晶化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 島村達郎
  • 学会等名: 第12回日本蛋白質科学会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場(愛知県)(招待講演)(発表確定)
  • 年月日: 2012-06-20
• [学会発表] Structural studies of human G-protein coupled receptors (2012)
  • 著者名/発表者名: Shimamura T.
  • 学会等名: 日本農芸化学会2012年度大会
  • 発表場所: 京都女子大学(京都府)
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] Structural studies of human G-protein coupled receptors (2012)
  • 著者名/発表者名: Shimamura T.
  • 学会等名: 日本農芸化学会2012年度大会
  • 発表場所: 京都女子大学(京都府)(招待講演)
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] 微結晶を用いた創薬ターゲット膜タンパク質の構造解析とSACLAの可能性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 島村達郎
  • 学会等名: 第25回日本放射光学会年会放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: 鳥栖市民文化会館(佐賀県)
  • 年月日: 2012-01-09
• [学会発表] 微結晶を用いた創薬ターゲット膜タンパク質の構造解析とSACLAの可能性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 島村達郎
  • 学会等名: 第25回日本放射光学会年会放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: 鳥栖市民文化会館(佐賀県)(招待講演)
  • 年月日: 2012-01-09
• [学会発表] 二次性能動輸送体Mhp1の交互アクセス機構の解明 (2011)
  • 著者名/発表者名: 島村達郎
  • 学会等名: 2011年度日本生体エネルギー研究会
  • 発表場所: 京都産業大学(京都府)
  • 年月日: 2011-12-21
• [学会発表] Structural basis of secondary active transport in the sodium-hydantoin transporter Mhp1 (2011)
  • 著者名/発表者名: Shimamura T.
  • 学会等名: The JSPS/iCeMS International Symposium.
  • 発表場所: 京都大学(京都府)
  • 年月日: 2011-11-17
• [学会発表] Structural basis of secondary active transport in the sodium-hydantoin transporter Mhp1 (2011)
  • 著者名/発表者名: Shimamura T.
  • 学会等名: The JSPS/iCeMS International Symposium
  • 発表場所: 京都大学(京都府)(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-17
• [学会発表] ヒト由来ヒスタミン受容体H1の構造解析戦略 (2011)
  • 著者名/発表者名: 島村達郎
  • 学会等名: 第84回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都国際会館(京都府)
  • 年月日: 2011-09-24
• [学会発表] ヒト由来ヒスタミン受容体H1の構造解析戦略 (2011)
  • 著者名/発表者名: 島村達郎, ら
  • 学会等名: 第84回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都国際会館(京都府)(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-24
• [学会発表] ヒダントイン輸送体Mhp 1の基質輸送中の動き (2011)
  • 著者名/発表者名: 島村達郎
  • 学会等名: 生理研研究会
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 2011-09-08
• [学会発表] ヒダントイン輸送体Mhp1の基質輸送中の動き (2011)
  • 著者名/発表者名: 島村達郎
  • 学会等名: 生理研研究会
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター(愛知県)(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-08
• [学会発表] Structure of the human histamine H1 receptor with doxepin (2011)
  • 著者名/発表者名: Shimamura T., et al.
  • 学会等名: International Union of Crystallography, XXII Congress and General Assembly
  • 発表場所: Madrid(Spain)
  • 年月日: 2011-08-29
• [学会発表] Structure of the human histamine H1 receptor with doxepin (2011)
  • 著者名/発表者名: Shimamura T., et al
  • 学会等名: International Union of Crystallography, XXII Congress and General Assembly
  • 発表場所: マドリッド(スペイン)(招待講演)
  • 年月日: 2011-08-29
• [学会発表] Membrane Proteins : the Last Frontier in Structural Biology (2010)
  • 著者名/発表者名: Iwata S.
  • 学会等名: Aminof Prize Lecuture at Stockholm University
  • 発表場所: Stockholm, Sweden
  • 年月日: 2010-03-31
• [学会発表] Structure and Mechanism of Mhp1 (2010)
  • 著者名/発表者名: Cameron A.D.
  • 学会等名: 第3回日英構造プロテオミクスシンポジウム
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2010-02-12
• [学会発表] THREE CRYSTAL STRUCTURES REVEAL THE ALTERNATING ACCESS MECHANI M OF A SECONDARY ACTIVE TRANSPORTER (2010)
  • 著者名/発表者名: Shimamura T.
  • 学会等名: The 3rd Annual NIH Roadmap Meeting on Membrane Protein Technologies
  • 発表場所: San Diego(USA)
• [学会発表] Crystal structure of the secondary-active transporter (2010)
  • 著者名/発表者名: 島村達郎
  • 学会等名: 第10回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター(北海道)
• [学会発表] Crystal structure of the secondary-active transporter, Mhp1. (2010)
  • 著者名/発表者名: 島村達郎
  • 学会等名: 第10回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] THREE CRYSTAL STRUCTURES REVEAL THE ALTERNATING ACCESS MECHANISM OF A SECONDARY ACTIVE TRANSPORTER, MHP1 (2010)
  • 著者名/発表者名: Shimamura T.
  • 学会等名: The 3^<rd> Annual NIH Roadmap Meeting on Membrane Protein Technologies
  • 発表場所: アメリカ
• [学会発表] Crystal structure of the secondary-active transporter, Mhp1 (2010)
  • 著者名/発表者名: Shimamura T, et al.
  • 学会等名: 第10回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] Structure and Function of Membrane Transporters (2009)
  • 著者名/発表者名: Iwata S.
  • 学会等名: Taiwan-Japan Symposium on Crystallography
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2009-12-09
• [学会発表] Structure and Function of Membrane Transporters (2009)
  • 著者名/発表者名: Iwata S.
  • 学会等名: Seminar at the ILL Chadwick amphitheatre
  • 発表場所: Grenoble, France
  • 年月日: 2009-10-28
• [学会発表] 構造研究から見えてきたトランスポーターの膜輸送機構 (2009)
  • 著者名/発表者名: Iwata S.
  • 学会等名: 第56回日本生化学会近畿支部特別講演
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2009-07-18
• [学会発表] Towards the Molecular Mechanism of Solute Carrier Proteins (2009)
  • 著者名/発表者名: Iwata S.
  • 学会等名: 第82回日本生化学会大会
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] Structure and Function of Membrane Transporters (2009)
  • 著者名/発表者名: Iwata S.
  • 学会等名: 24th JSSX Annual Meeting
  • 発表場所: 京都
• [備考]
  • URL: http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/news_data/h/h1/news6/2010/100423_1.htm
• [備考]
  • URL: http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/news_data/h/h1/news6/2010/100423_1.htm
• [備考]
  • URL: http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/news_data/h/h1/news6/2010/100423_1.htm