ミトコンドリア内膜トランスポーターの立体構造解析と輸送メカニズムの解明

• 研究課題/領域番号: 23790064
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 物理系薬学
• 研究機関: 独立行政法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 竹内 恒 独立行政法人産業技術総合研究所, 創薬分子プロファイリング研究センター, 主任研究員 (20581284)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2012年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2011年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 構造生物学 / 核磁気共鳴 / 膜タンパク質 / タンパク質発現 / 立体構造解析

研究概要

本研究では MTP の立体構造を解析し、その輸送メカニズムを解明することで、MTP がかかわる疾患の理解、治療に貢献することを目的とし、ヒトの疾患との関連が明らかな 13 種の MTP の大腸菌発現系を確立し、発現および精製条件の検討を行った。その結果、UCP1, ORC1, CAC, ODC (36K)と GC1(38K)で良好な発現が観察された。その他のMTP については発現量がわずかであり構造解析には適さないと判断した。しかしながら発現した MTP はすべて不溶画分に移行しており、可溶化条件の検討が必要となった。様々な界面活性剤をもちいた可溶化を検討したが、一部が可溶性分に移行するのみで十分な効率での可溶化に成功しなかった。最近、海外のグループがマウス UCP2 の大腸菌を用いた発現および構造解析に成功した。これを鑑みると異種由来の MTP をより広く解析候補とするなどの工夫が必要と考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] A homogeneous, high-throughput assay for phosphatidylinositol 5-phosphate 4-kinase with a novel, rapid substrate preparation (2013)
  • 著者名/発表者名: Davis MI, Sasaki AT, Shen M, Emerling BM, Thorne N, Michael S, Pragani R, Boxer M, Sumita K, Takeuchi K, Auld DS, Li Z, Cantley LC, Simenov A
  • 雑誌名: PLoS One. 巻: 8 号: 1 ページ: e54127-e54127
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0054127
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional dynamics of proteins revealed by solution NMR (2012)
  • 著者名/発表者名: Osawa M, Takeuchi K, Ueda T, Nishida N, Shimada I.
  • 雑誌名: Curr Opin Struct Biol 巻: 22 号: 5 ページ: 660-669
  • DOI: 10.1016/j.sbi.2012.08.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural basis for the Golgi association by the pleckstrin homology domain of the ceramide trafficking protein (CERT) (2012)
  • 著者名/発表者名: Sugiki T, Takeuchi K, Yamaji T, Takano T, Tokunaga Y, Kumagai K, Hanada K, Takahashi H, and Shimada I
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 287 号: 40 ページ: 33706-33718
  • DOI: 10.1074/jbc.m112.367730
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional equilibrium of the KcsA structure revealed by NMR (2012)
  • 著者名/発表者名: Imai S, Osawa M, Mita K, Toyonaga S, Machiyama A, Ueda T, Takeuchi K, Oiki S, Shimada I.
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 287 号: 47 ページ: 39634-39641
  • DOI: 10.1074/jbc.m112.401265
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low g-nuclei detection experiments for bimolecular NMR (2012)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi K, Gal M, Shimada I, Wagner G
  • 雑誌名: Recent Developments in Biomolecular NMR 巻: 印刷中
• [雑誌論文] Speeding up direct (15) N detection : hCaN 2D NMR experiment (2011)
  • 著者名/発表者名: Gal M, Edmonds KA, Milbradt AG, Takeuchi K, Wagner G
  • 雑誌名: J Biomol NMR 巻: 51 号: 4 ページ: 497-504
  • DOI: 10.1007/s10858-011-9580-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure of the VP16 transactivator target in the Mediator (2011)
  • 著者名/発表者名: Milbradt AG, Kulkarni M, Yi T, Takeuchi K, Sun ZY, Luna RE, Selenko P, Naar AM, Wagner G
  • 雑誌名: Nat Struct Mol Biol 巻: 18 号: 4 ページ: 410-415
  • DOI: 10.1038/nsmb.1999
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protein-ligand docking guided by ligand pharmacophore-mapping experiment by NMR (2011)
  • 著者名/発表者名: Fukunishi Y, Mizukoshi Y, Takeuchi K, Shimada I, Takahashi H, Nakamura H.
  • 雑誌名: J Mol Graph Model 巻: 31 ページ: 20-27
  • DOI: 10.1016/j.jmgm.2011.08.002
  • 査読あり
• [学会発表] 多剤耐性転写制御因子の揺らぎによる薬剤認識機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 竹内 恒、嶋田 一夫
  • 学会等名: 新学術領域「揺らぎと生体機構」「水和と ATP」合同公開シンポジウム「ゆらぎと水-生命のエネルギーと機能の分子機構を探る」
  • 発表場所: 大阪ガーデンパレス(大阪府)
  • 年月日: 2012-09-14
• [学会発表] NMR approach to study and interfere with blood coagulation responses (2012)
  • 著者名/発表者名: 竹内 恒
  • 学会等名: 難治性疾患統合創薬プロジェクト講演会
  • 発表場所: 立命館大学(滋賀県)
  • 年月日: 2012-01-30
• [学会発表] 多剤耐性転写制御因子の揺らぎによる薬剤認識機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 竹内 恒、嶋田 一夫
  • 学会等名: 新学術領域「揺らぎと生体機構」「水和とATP」合同公開シンポジウム「ゆらぎと水－生命のエネルギーと機能の分子機構を探る」
  • 発表場所: 大阪府大阪市・大阪ガーデンパレス
• [学会発表] 酵母K.Lactis発現系を用いた高分子量蛋白質の重水素化およびメチル選択標識 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮沢-大浪 真由美,竹内 恒, 杉木 俊彦, 高野 等覚, 嶋田 一夫, 高橋 栄夫
  • 学会等名: 第51回NMR討論会
  • 発表場所: 愛知県名古屋市・ウインクあいち
• [学会発表] NMR Analysis of Functional Fluctuation in Large Molecular Weight Protein (2012)
  • 著者名/発表者名: 竹内 恒、徳永 裕二、高橋 栄夫、嶋田 一夫
  • 学会等名: 新学術領域「揺らぎが機能を決める生命分子の科学」国際シンポジウム(招待講演)
  • 発表場所: 奈良県・東大寺
• [学会発表] NMR approach to study and interfere with blood coagulation responses (2012)
  • 著者名/発表者名: 竹内 恒
  • 学会等名: 難治性疾患統合創薬プロジェクト講演会(招待講演)
  • 発表場所: 滋賀県・立命館大学
• [学会発表] HNCA-TOCSY-CANH experiments with alternate 13C-12C labeling: a set of 3D experiment with unique supra-sequential information for mainchain resonance assignment (2011)
  • 著者名/発表者名: Koh Takeuchi, Maayan Gal, Hideo Takahashi, Gerhard Wagner, and Ichio Shimada
  • 学会等名: ISNMR2011
  • 発表場所: 大桟橋ホール(神奈川県)
• [学会発表] T 細胞レセプターはダイナミックかつ協同的な 4 次元構造変化により活性化する-NMR および光ピンセット法による解析- (2011)
  • 著者名/発表者名: 竹内 恒、嶋田 一夫
  • 学会等名: 第49回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 姫路工大(兵庫県)
• [学会発表] T細胞活性化のしくみTCRはナノマシーンか？-NMRおよび光ピンセット法による解析- (2011)
  • 著者名/発表者名: 竹内 恒、嶋田 一夫
  • 学会等名: 第６回構造生物学に関する先端技術講演会(招待講演)
  • 発表場所: 福岡県・九州大学
• [学会発表] T細胞レセプターはダイナミックかつ協同的な4次元構造変化により活性化する－NMRおよび光ピンセット法による解析－ (2011)
  • 著者名/発表者名: 竹内 恒、嶋田 一夫
  • 学会等名: 第49回日本生物物理学会年会(招待講演)
  • 発表場所: 兵庫県・姫路工大
• [学会発表] HNCA-TOCSY-CANH experiments with alternate 13C-12C labeling: a set of 3D experiment with unique supra-sequential information for mainchain resonance assignment (2011)
  • 著者名/発表者名: Koh Takeuchi1, Maayan Gal, Hideo Takahashi, Gerhard Wagner, and Ichio Shimada
  • 学会等名: ISNMR2011
  • 発表場所: 神奈川県・大桟橋ホール
• [図書] Royal Society of Chemistry,Recent Developments in Biomolecular NMR (2012)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi K, Gal M, Shimada I, and Wagner G 他
  • 総ページ数: 364
• [備考]
  • URL: http://unit.aist.go.jp/birc2/
• [備考] http://unit.aist.go.jp/birc2/