立体構造情報を高度に利用した合成生物学によるAAA-ATPaseのメカニズム解明

• 研究課題/領域番号: 22570118
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 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: 名古屋大学 (2011-2012); 神戸大学 (2010)
• 研究代表者: 廣明 秀一 名古屋大学, 創薬科学研究科, 教授 (10336589)
• 連携研究者: 天野 剛志 名古屋大学, 大学院・創薬科学研究科, 助教 (70381663) ; 藤原 芳江 京都大学, 物質-細胞統合システム拠点, 研究員 (90423095)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2012年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2011年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2010年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
• キーワード: 分子認識及び相互作用 / マルチドメインタンパク質 / 天然変性タンパク質 / ATPase / AAA-ATPase / 膜輸送 / 細胞骨格 / 膜骨格 / マルチドメイン蛋白質 / AAAドメイン / MITドメイン / 微小管切断酵素 / ESCRT-III複合体 / ドミナントネガティブ変異体 / タウタンパク質 / ヒストンフォールド

研究概要

立体構造情報を高度に駆使し、I型/II型AAA-ATPaseをN末端ドメイン部分とAAA部分に機能分解することで、Katanin p60の基質(tubulin)結合部位を同定し、Ca^2+による新規の活性制御メカニズムを発見した。またNVL2についてはN末端ドメインの立体構造決定に成功し、結合標的(nucleolin)を同定した。得られた情報に基づき、Katanin p60の微小管切断機構ならびにNVL2の細胞内機能について仮説を提案した。

研究成果

• [雑誌論文] An assignment of intrinsically disordered regions of proteins based on NMR structures. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ota, M*., Koike, R., Amemiya, T., Tenno, T., Romero, P.R., Hiroaki, H., Dunker, A.K., and Fukuchi, S.
  • 雑誌名: J Structural Biol 巻: 181 ページ: 29-36
  • 査読あり
• [雑誌論文] MIT domain of Vps4 is a Ca^2+-dependent phosphoinositide-binding domain. (2013)
  • 著者名/発表者名: Iwaya, N., Takasu, H., Goda, N., Shirakawa, M., Tanaka, T., Hamada, D., and Hiroaki, H*.
  • 雑誌名: J. Biochem. 巻: 153(5) ページ: 473-481
  • 査読あり
• [雑誌論文] MIT domain of Vps4 is a Ca^<2+>-dependent phosphoinositide-binding domain (2013)
  • 著者名/発表者名: Naoko Iwaya, Hirotoshi Takasu, Natsuko Goda, Masahiro Shirakawa, Toshiki Tanaka, Daizo Hamada, Hidekazu Hiroaki
  • 雑誌名: The Journal of Biochemistry 巻: 153巻 号: 5 ページ: 473-481
  • DOI: 10.1093/jb/mvt012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recent applications of isotopic labeling for protein NMR in drug discovery. invited review (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki, H* (Hiroaki, H.)
  • 雑誌名: Expert Opinion on Drug Discovery 巻: 8 号: 5 ページ: 523-536
  • DOI: 10.1517/17460441.2013.779665
  • 査読あり
• [雑誌論文] IDEAL - Intrinsically Disordered proteins with Extensive Annotations and Literature. (2012)
  • 著者名/発表者名: Fukuchi, S*., Sakamoto, S., Nobe, Y., Murakami, D. S., Amemiya, T., Hosoda, K., Koike, R. Hiroaki, H., and Ota, M*.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research (database issue) 巻: 40 (1)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Ca^2+ on microtubule severing enzyme katanin p60; insight into the substrate dependent activation mechanism. (2012)
  • 著者名/発表者名: Iwaya, N., Akiyama, K., Goda, N., Tenno, T., Fujiwara, Y., Hamada, D., Ikura, T., Shirakawa, M., and Hiroaki, H*.
  • 雑誌名: FEBS J 巻: 279 ページ: 1339-1352
  • 査読あり
• [雑誌論文] IDEAL : intrinsically disordered proteins with extensive annotations and literature (2012)
  • 著者名/発表者名: S.Fukuchi.H.Hiroaki, M.Ota, et al.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: 40巻 号: D1 ページ: D507-D511
  • DOI: 10.1093/nar/gkr884
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Ca^<2+> on microtubule severing enzyme katanin p60 ; insight into the substrate dependent activation mechanism (2012)
  • 著者名/発表者名: N.Iwaya, et al
  • 雑誌名: FEBS J. 巻: 279 号: 7 ページ: 1339-1352
  • DOI: 10.1111/j.1742-4658.2012.08528.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Simplified Recipe for Assigning Amide NMR Signals Using Combinatorial 14N Amino Acid Inverse-Labeling. (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki, H*., Umetsu, Y., Hoshi, M., Nabeshima, Y. and Kohda, D.
  • 雑誌名: J Structural Functional Genomics 巻: 12 (3) ページ: 167-174
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure and function of the N-terminal nucleolin binding domain of nuclear Valocin containing protein like 2 (NVL2) harboring a nucleolar localization signal (2011)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara, Y., Fujiwara, K., Goda, N., Iwaya, N., Tenno, T., Shirakawa, M., Hiroaki, H*.
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 286 (24) ページ: 21732-21741
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure and function of the N-terminal nucleolin binding domain of nuclear Valocin containing protein like 2 (NVL2) harboring a nucleolar localization signal (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Fujiwara, et al
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 286 号: 24 ページ: 21732-21741
  • DOI: 10.1074/jbc.m110.174680
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Simplified Recipe for Assigning Amide NMR Signals Using Combinatorial 14N Amino Acid Inverse-Labeling (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Hiroaki, et al.
  • 雑誌名: J Structural Functional Genomics. 巻: 12巻 号: 3 ページ: 167-174
  • DOI: 10.1007/s10969-011-9116-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] SAHG, a comprehensive database of predicted structures of all human proteins. (2010)
  • 著者名/発表者名: Motono, C., Nakata, J., Koike, R., Shimizu, K., Shirota, M., Amemiya, T., Tomii, K., Nagano, N., Sakaya, N., Misoo, K., Sato, M., Kidera, A., Hiroaki, H., Shirai, T., Kinoshita, K., Noguchi, T., and Ota, M.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res 巻: 39(suppl 1)
  • 査読あり
• [雑誌論文] A common substrate recognition mode conserved between katanin p60 and VPS4 governs microtubule severing and membrane skeleton reorganization. (2010)
  • 著者名/発表者名: Iwaya, N., Kuwahara, Y., Fujiwara, Y., Goda, N., Tenno, T., Akiyama, K., Mase, S., Tochio, H., Ikegami, T., Shirakawa, M., and Hiroaki, H*.
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 285 ページ: 16822-16829
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure and mutagenesis studies of the C-terminal region of licensing factor Cdt1 enable the identification of key residues for binding to replicative helicase Mcm proteins. (2010)
  • 著者名/発表者名: Jee, J., Mizuno, T., Kamada, K., Tochio, H., Chiba, Y., Yanagi, K., Yasuda, G., Hiroaki, H., Hanaoka, F., and Shirakawa, M.
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 285 ページ: 15931-15940
  • 査読あり
• [雑誌論文] SAHG, a comprehensive database of predicted structures of all human proteins. (2010)
  • 著者名/発表者名: Motono, C., Hiroaki, H., Ota, M, 他
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 39 (suppl 1)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structure of a PFU-PUL domain pair of Saccharomyces cerevisiae Doa1/Ufd3. (2010)
  • 著者名/発表者名: Nishimasu, R., Komori, H., Higuchi, Y., Nishimasu, H., Hiroaki, H.
  • 雑誌名: Kobe Journal of Medical Sciences 巻: 56
  • NAID: 110009824994
  • 査読あり
• [雑誌論文] A common substrate recognition mode conserved between katanin p60 and VPS4 governs microtubule severing and membrane skeleton reorganization. (2010)
  • 著者名/発表者名: Iwaya, N., Kuwahara, Y., Fujiwara, Y., Goda, N., Tenno, T., Hiroaki, H., 他
  • 雑誌名: Jounrnal of Biologicl Chemistry 巻: 285 ページ: 16822-16829
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure and mutagenesis studies of the C-terminal region of licensing factor Cdt1 enable the identification of key residues for binding to replicative helicase Mcm proteins. (2010)
  • 著者名/発表者名: Jee, J., Hiroaki, H., Hanaoka, F., Shirakawa, M, 他
  • 雑誌名: Jounrnal of Biologicl Chemistry 巻: 285 ページ: 15931-15940
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recent applications of isotopic labeling for protein NMR in drug discovery
  • 著者名/発表者名: Hiroaki, H*.
  • 雑誌名: Expert Opinion on Drug Discovery 巻: 8(5) ページ: 523-536
  • 査読あり
• [学会発表] I型AAA-ATPaseのN末端ドメインに存在するCa^2+結合部位の機能比較 (2013)
  • 著者名/発表者名: 岩谷奈央子、合田名都子、高須博敏、白川昌宏、田中俊樹、〓田大三、廣明秀一
  • 学会等名: 日本薬学会第133年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(横浜市)
  • 年月日: 2013-03-28
• [学会発表] IDEAL: the collection and visualization of knowledge regarding intrinsically disordered proteins verified by experiments (2013)
  • 著者名/発表者名: 雨宮崇之、坂本盛宇、野辺由紀子、村上聖子、嘉戸裕美子、細田和男、小池亮太郎、廣明秀一、太田元規、福地佐斗志
  • 学会等名: The 2nd Internatiional Symposium on Intrinsically Disordered Proteins
  • 発表場所: 理化学研究所横浜研究所
  • 年月日: 2013-01-23
• [学会発表] IDEAL: the collection and visualization of knowledge regarding intrinsically disordered proteins verified by experiments (2013)
  • 著者名/発表者名: 雨宮崇之、坂本盛宇、野辺由紀子、村上聖子、嘉戸裕美子、細田和男、小池亮太郎、廣明秀一、太田元規、福地佐斗志 (福地)
  • 学会等名: The 2nd Internatiional Symposium on Intrinsically Disordered Proteins
  • 発表場所: 理化学研究所横浜研究所(横浜市）
• [学会発表] I型AAA-ATPaseのN末端ドメインに存在するCa2+結合部位の機能比較 (2013)
  • 著者名/発表者名: 岩谷奈央子、合田名都子、高須博敏、白川昌宏、田中俊樹、濵田大三、廣明秀一 (廣明)
  • 学会等名: 日本薬学会第133年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(横浜市）
• [学会発表] 天然変性タンパク質データベースIDEALの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 雨宮崇之、坂本盛宇、野辺由紀子、村上聖子、細田和男、小池亮太郎、廣明秀一、太田元規、福地佐斗志
  • 学会等名: 第12回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2012-06-22
• [学会発表] 微小管切断酵素p60-kataninに対するCa^2+の効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 岩谷奈央子、合田名都子、天野剛志、藤原芳江、〓田大三、伊倉貞吉、白川昌宏、廣明秀一
  • 学会等名: 第12回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2012-06-22
• [学会発表] 創薬標的としてのAAA-ATPaseとNMR構造生物学 (2012)
  • 著者名/発表者名: 廣明秀一
  • 学会等名: 第一回岐阜構造生物学・医学・論理的創薬研究会シンポジウム:構造生物学・医学・論理的創薬の拠点構築を目指して
  • 発表場所: 岐阜大学医学部(岐阜市)
  • 年月日: 2012-03-23
• [学会発表] 創薬標的としてのAAA-ATPaseとNMR構造生物学 (2012)
  • 著者名/発表者名: 廣明秀一
  • 学会等名: 第一回岐阜構造生物学・医学・論理的創薬研究会シンポジウム:構造生物学・医学・論理的創薬の拠点構築を目指して
  • 発表場所: 岐阜大学医学部多目的室(岐阜市)
  • 年月日: 2012-03-23
• [学会発表] 天然変性タンパク質データベースIDEALの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 雨宮崇之、坂本盛宇、野辺由紀子、村上聖子、細田和男、小池亮太郎、廣明秀一、太田元規、福地佐斗志 (福地)
  • 学会等名: 第12回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（名古屋市）
• [学会発表] 微小管切断酵素p60-kataninに対するCa2+の効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 岩谷奈央子、合田名都子、天野剛志、藤原芳江、濵田大三、伊倉貞吉、白川昌宏、廣明秀一(岩谷）
  • 学会等名: 第12回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（名古屋市）
• [学会発表] 核小体に局在するAAA ATPase, NVL2のN末端ドメインの解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤原芳江、合田名都子*、岩谷奈央子*、天野剛志*、白川昌宏、廣明秀一
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(横浜市)
  • 年月日: 2011-12-13
• [学会発表] 核小体に局在するAAAATPase,NVL2のN末端ドメインの解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤原芳江、合田名都子、岩谷奈央子、天野剛志、白川昌宏、廣明秀
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(横浜市)
  • 年月日: 2011-12-13
• [学会発表] Contribution of NMR studies to constructing SAHG, a database of predicted protein structures from human genome (2011)
  • 著者名/発表者名: 廣明秀一、合田(天野)名都子*、天野剛志、本野千恵子、富井健太郎、清水佳奈、木下賢吾、太田元規
  • 学会等名: ISNMR2011-第50回記念NMR討論会国際シンポジウム
  • 発表場所: 横浜大桟橋ホール(横浜市)
  • 年月日: 2011-11-15
• [学会発表] Structure and Function of the Two N-Terminal Domains of AAA-ATPases, p60 Katanin and Nuclear Valosin Containing Protein Like 2 (NVL2) (2011)
  • 著者名/発表者名: 廣明秀一
  • 学会等名: 9th International Conference on AAA proteins
  • 発表場所: 熊本市国際交流センター(熊本市)
  • 年月日: 2011-11-06
• [学会発表] NVL2のN末端にある新規ヌクレオリン結合ドメインの構造と機能 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤原芳江, 藤原健一郎, 合田名都子, 岩谷奈央子, 天野剛志, 廣明秀一
  • 学会等名: 第49回NMR討論会
  • 年月日: 2010-11-16
• [備考] 研究室ホームページ(名古屋大学創薬科学研究科構造分子薬理学分野)
  • URL: http://presat-vector.org/hiroaki-lab/?p=54
• [備考] 神戸大学膜生物学グローバルCOEホームページ
  • URL: http://www.research.kobe-u.ac.jp/fmed-gcoe/index_j.html