構造ダイナミクスに基くＧ蛋白質共役型受容体の活性化メカニズムの解析

• 研究課題/領域番号: 23370070
• 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: 生物物理学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 今元 泰 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (80263200)
• 研究分担者: 七田 芳則 京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (60127090) ; 山下 高廣 京都大学, 大学院・理学研究科, 助教 (50378535) ; 佐甲 靖志 理化学研究所, 主任研究員 (20215700)
• 連携研究者: 岡 俊彦 静岡大学, 大学院・理学研究科, 講師 (60344389)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 20,410千円 (直接経費: 15,700千円、間接経費: 4,710千円); 2013年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2012年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2011年度: 10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円)
• キーワード: 平衡 / 一分子計測 / X線高角散乱 / 赤外分光 / 構造変化 / アゴニスト / 構成的活性変異 / ロドプシン / Ｘ線散乱 / X線散乱

研究概要

G蛋白質共役型受容体の活性化過程を、ロドプシンをモデルとして構造ダイナミクスの観点から解析した。高角X線溶液散乱、一分子蛍光計測、フーリエ変換赤外分光を用いて、活性状態の構造や平衡がリガンドの状態によってどのように変化するかを調べた。その結果、G蛋白質共役型受容体は、活性構造と不活性構造の間の平衡となっており、インバースアゴニストは不活性構造に、アゴニストは活性構造に平衡をシフトさせることで、活性を調整していることが示された。

研究成果

• [雑誌論文] Mapping of the local environmental changes in proteins by cysteine scanning (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamazaki, T. Nagata, A. Terakita, H. Kandori, Y. Shichida, Y. Imamoto
  • 雑誌名: BIOPHYSICS 巻: 10 号: 0 ページ: 1-7
  • DOI: 10.2142/biophysics.10.1
  • NAID: 130003392785
  • ISSN: 1349-2942
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ligand-induced population shift leads to the activation of rhodopsin, a G-protein coupled receptor (2014)
  • 著者名/発表者名: Maeda, R., Hiroshima, M., Yamashita, T., Wada, A., Nishimura, S., Sako, Y., Shichida, Y., and Imamoto, Y
  • 雑誌名: Biophys. J 巻: 106 (4) 号: 4 ページ: 915-924
  • DOI: 10.1016/j.bpj.2014.01.020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rod visual pigment optimizes active state to achieve efficient G protein activation as compared to cone visual pigments (2014)
  • 著者名/発表者名: Kojima, K., Imamoto, Y., Maeda, R., Yamashita, T., and Shichida, Y
  • 雑誌名: J. Biol. Chem 巻: 289 (8) 号: 8 ページ: 5061-5073
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.508507
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intramolecular interactions that induce helical rearrangement upon rhodopsin activation: Light-induced structural changes in metarhodopsin IIa probed by cysteine S-H stretching vibrations (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamazaki, T. Nagata, A. Terakita, H. Kandori, Y. Shichida, Y. Imamoto*
  • 雑誌名: J. Biol. Chem 巻: 289 号: 20 ページ: 13792-13800
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.527606
  • NAID: 120005741087
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evolution of mammalian opn5 as a specialized UV-absorbing pigment by a single amino acid mutation (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, T., Ono, K., Ohuchi, H., Yumoto, A., Gotoh, H., Tomonari, S., Sakai, K., Fujita, H., Imamoto, Y., Noji, S., Nakamura, K., and Shichida, Y.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 289 号: 7 ページ: 3991-4000
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.514075
  • NAID: 120005690203
  • 査読あり
• [雑誌論文] Efficiencies of activation of transducin by cone and rod visual pigments (2013)
  • 著者名/発表者名: Imamoto, Y., Seki, I., Yamashita, T., and Shichida, Y
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 52 (17) 号: 17 ページ: 3010-3018
  • DOI: 10.1021/bi3015967
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrafast carbonyl motion of the photoactive yellow protein chromophore probed by femtosecond circular dichroism (2013)
  • 著者名/発表者名: Mendonca, L., Hache, F., Changenet-Barret, P., Plaza, P., Chosrowjan, H., Taniguchi, S., and Imamoto, Y.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 135, 巻: 135 号: 39 ページ: 14637-14643
  • DOI: 10.1021/ja404503q
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrafast time-resolved pump-probe spectroscopy of PYP by a sub-8fs pulse laser at 400 nm (2013)
  • 著者名/発表者名: Liu, J., Yabushita, A., Taniguchi, S., Chosrowjan, H., Imamoto, Y., Sueda, K., Miyanaga, N., and Kobayashi, T.
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 117 号: 17 ページ: 4818-4826
  • DOI: 10.1021/jp4001016
  • 査読あり
• [雑誌論文] The C-Terminus of the G Protein α Subunit Controls the Affinity of Nucleotides (2012)
  • 著者名/発表者名: Naoki Kimata, Takahiro Yamashita, Take Matsuyama, Yasushi Imamoto, Yoshinori Shichida
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 51 号: 13 ページ: 2768-2774
  • DOI: 10.1021/bi201702d
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparative studies on the late bleaching processes of four kinds of cone visual pigments and rod visual pigment (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Sato, T. Yamashita, Y. Imamoto and Y. Shichida
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 51 号: 21 ページ: 4300-8
  • DOI: 10.1021/bi3000885
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photochemical nature of parietopsin. (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Sakai, Y. Imamoto, C.Y. Su, H. Tsukamoto, T. Yamashita, A. Terakita, K.W. Yau and Y. Shichida
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 51 号: 9 ページ: 1933-41
  • DOI: 10.1021/bi2018283
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photochemical properties of mammalian melanopsin. (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Matsuyama, T. Yamashita, Y. Imamoto and Y. Shichida
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 51 号: 27 ページ: 5454-62
  • DOI: 10.1021/bi3004999
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vertebrate ancient-long opsin has molecular properties intermediate between those of vertebrate and invertebrate visual pigments (2011)
  • 著者名/発表者名: Keita Sato, Takahiro Yamashita, Hideyo Ohuchi, Yoshinori
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 50 号: 48 ページ: 10484-10490
  • DOI: 10.1021/bi201212z
  • 査読あり
• [学会発表] ロドプシン研究の故きを温ねて新しきを知る (2013)
  • 著者名/発表者名: 今元泰, 前田亮, 廣島通夫, 佐甲靖志, 七田芳則
  • 学会等名: 「構造ダイナミクスからみたロドプシンの活性化機構」分子研研究会
  • 発表場所: 自然科学研究機構・岡崎コンファレンスセンター大会議室
  • 年月日: 2013-11-19
• [学会発表] Characterization of visual pigments in membrane environment using nanodiscs (2013)
  • 著者名/発表者名: Imamoto, Y., Kojima, K., Maeda, R., Oka, T., Yamashita, T., and Shichida, Y
  • 学会等名: The 6th Asia & Oceania Conference on Photobiology
  • 発表場所: Novotel Sydney Central, Sydney, Australia
  • 年月日: 2013-11-11
• [学会発表] Lightinduced structural changes of rhodopsin probed by cysteine S-H stretching vibrations (2012)
  • 著者名/発表者名: Imamoto, Y., Yamazaki, Y., Nagata, T., Terakita, A., Kandori, H., and Shichida, Y
  • 学会等名: 15th International Conference on Retinal Proteins
  • 発表場所: Monte Verità, Ascona, Switzerland
  • 年月日: 2012-10-01
• [学会発表] Light-induced structural changes of rhodopsin probed by cysteine S-H stretching vibrations (2012)
  • 著者名/発表者名: Imamoto, Y.
  • 学会等名: 15th International Conference on Retinal Proteins
  • 発表場所: Ascona, Switzerland
  • 招待講演
• [学会発表] 膜タンパク質の構造変化を研究するための新しい実験ツール (2011)
  • 著者名/発表者名: 今元泰
  • 学会等名: 「ロドプシン活性化の一分子計測」第49回日本生物物理学会年会シンポジウム
  • 発表場所: 兵庫県立大学姫路書写キャンパス
  • 年月日: 2011-09-17
• [学会発表] ロドプシン活性化の一分子計測 (2011)
  • 著者名/発表者名: 今元泰
  • 学会等名: 日本生物物理学会第49回年会
  • 発表場所: 兵庫県立大学姫路書写キャンパス(兵庫県)(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-17
• [学会発表] Activation mechanism of visual transduction studied by fluorescence spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Imamoto, Y
  • 学会等名: Symposium "Chemical Approaches to Photobiology" in 5th Asia and Oceania Conference for Photobiology
  • 発表場所: Nara Prefectural New Public Hall, Nara, Japan
  • 年月日: 2011-07-30
• [学会発表] Activation mechanism of visual transduction studied by fluorescence spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Imamoto, Y.
  • 学会等名: 5th Asia and Oceania Conference for Photobiology
  • 発表場所: Nara Prefectural New Public Hall(奈良県)(招待講演)
  • 年月日: 2011-07-30
• [学会発表] Helical rearrangement of photoactivated rhodopsin probed by high-angle X-ray scattering
  • 著者名/発表者名: Imamoto, Y., Oka, T., Kojima, K., Maeda, R., Shichida, Y.
  • 学会等名: 日本生物物理学会第51回年会
  • 発表場所: 国立京都国際会館
• [学会発表] Characterization of visual pigments in membrane environment using nanodiscs
  • 著者名/発表者名: Imamoto, Y., Kojima, K., Maeda, R., Oka, T., Yamashita, T., and Shichida, Y.
  • 学会等名: The 6th Asia & Oceania Conference on Photobiology
  • 発表場所: Novotel Sydney Central, Australia
  • 招待講演
• [学会発表] 構造ダイナミクスからみたロドプシンの活性化機構
  • 著者名/発表者名: 今元 泰、前田 亮、廣島通夫、佐甲靖志、七田芳則
  • 学会等名: 分子研研究会「ロドプシン研究の故きを温ねて新しきを知る」
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター大会議室
  • 招待講演
• [備考]
  • URL: http://photo1.biophys.kyoto-u.ac.jp/
• [備考]
  • URL: http://photol.biophys.kyoto-u.ac.jp/