膜輸送体の作動機構の構造基盤の解明

• 研究課題/領域番号: 24227004
• 研究種目: 基盤研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 濡木 理 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (10272460)
• 研究分担者: 伊藤 耕一 東京大学, 新領域創成科学研究科, 教授 (10262073) ; MATURANA ANDRES 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (10452004)
• 連携研究者: Maturana Andrés D. 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (10452004)
• 研究期間 (年度): 2012-05-31 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 217,880千円 (直接経費: 167,600千円、間接経費: 50,280千円); 2016年度: 31,460千円 (直接経費: 24,200千円、間接経費: 7,260千円); 2015年度: 31,720千円 (直接経費: 24,400千円、間接経費: 7,320千円); 2014年度: 31,720千円 (直接経費: 24,400千円、間接経費: 7,320千円); 2013年度: 46,020千円 (直接経費: 35,400千円、間接経費: 10,620千円); 2012年度: 76,960千円 (直接経費: 59,200千円、間接経費: 17,760千円)
• キーワード: X線結晶構造解析 / チャネル / トランスポーター / 遺伝学 / 電気生理学 / 膜輸送体 / リポソーム解析 / 計算機シミュレーション / 遺伝学解析 / パッチクランプ / 高分子構造・物性 / X線 / 生体分子 / タンパク質 / 薬理学

研究成果の概要

イオンチャネルに関しては，新規に同定したMg2+チャネルMgtE，TRICチャネル，P2Xチャネルに関して高分解能の結晶構造に基づき，基質認識機構，輸送制御機構を解明した.トランスポーターに関しては，Ca2+/H+交換輸送体CAX，Fe2+排出輸送体FPN，糖の排出輸送体SWEET，ペプチド輸送体POT，アミノ酸排出輸送体YddG，多剤排出輸送体MATE，膜蛋白質の膜組み込みに働くYidCの高分解能構造を決定し，基質認識機構，輸送機構を解明した.また，チャネルロドプシン，光駆動型Na+ポンプKR2の高分解能構造を決定し，光による輸送駆動機構を解明した.

評価記号

検証結果 (区分)

A+

研究成果

• [雑誌論文] Structural Insights into Divalent Cation Modulations of ATP-Gated P2X Receptor Channels (2016)
  • 著者名/発表者名: Kasuya, G., Y. Fujiwara, M. Takemoto, N. Dohmae, Y. Nakada-Nakura, R. Ishitani, M. Hattori, and O. Nureki
  • 雑誌名: Cell Report 巻: 14 号: 4 ページ: 932-944
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2015.12.087
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Structural basis for amino-acid export by DMT superfamily transporter YddG (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Tsuchiya, S. Doki, M. Takemoto, T. Ikuta, T. Higuchi, K. Fukui, Y. Usuda, E. Tabuchi, S. Nagatoishi, K. Tsumoto, T. Nishizawa, K. Ito, N. Dohmae, R. Ishitani and O. Nureki
  • 雑誌名: Nature 巻: 534 号: 7607 ページ: 417-420
  • DOI: 10.1038/nature17991
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Outward- and inward-facing structures of a putative bacterial transition-metal transporter with homology to ferroportin (2015)
  • 著者名/発表者名: Taniguchi R, Kato HE, Font J, Deshpande CN, Wada M, Ito K, Ishitani R, Jormakka M, Nureki O
  • 雑誌名: Nat. Commun. 巻: 6 号: 1 ページ: 8545-8545
  • DOI: 10.1038/ncomms9545
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural basis for Sec-independent membrane protein insertion by YidC. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kumazaki, K., Chiba, S., Takemoto, M., Furukawa, A., Nishiyama, K., Sugano, Y., Mori, T., Dohmae, N., Hirata, K., Nakada-Nakura, Y., Maturana, A.D., Tanaka, Y., Mori, H., Sugita, Y., Arisaka, F., Ito K., Ishitani, R., Tsukazaki, T. and Nureki, O.
  • 雑誌名: Nature 巻: 509 号: 7501 ページ: 516-520
  • DOI: 10.1038/nature13167
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Crystal structure of a claudin provides insight into the architecture of tight junctions (2014)
  • 著者名/発表者名: Suzuki H, Nishizawa T, Tani K, Yamazaki Y, Tamura A, Ishitani R, Dohmae N, Tsukita S, Nureki O, Fujiyoshi Y
  • 雑誌名: Science 巻: 344 号: 6181 ページ: 304
  • DOI: 10.1126/science.1248571
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural basis for ion selectivity revealed by high-resolution crystal structure of Mg(2+) channel MgtE (2014)
  • 著者名/発表者名: Takeda H, Hattori M, Nishizawa T, Yamashita K, Shah ST, Caffrey M, Maturana AD, Ishitani R, Nureki O
  • 雑誌名: Nat Commun 巻: 5 号: 1 ページ: 5374-5374
  • DOI: 10.1038/ncomms6374
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structural basis for the drug extrusion mechanism by a MATE multidrug transporter (2013)
  • 著者名/発表者名: Y・ Tanaka, C・J・ Hipolito, A・D・ Maturana, K・ Ito, T・ Kuroda, T・ Higuchi, T・ Katoh, H・E・ Kato, M・ Hattori, K・ Kumazaki, T・ Tsukazaki, R・ Ishitani, H・ Suga, O・ Nureki
  • 雑誌名: Nature 巻: 496 号: 7444 ページ: 247-51
  • DOI: 10.1038/nature12014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural basis for dynamic mechanism of proton-coupled symport by the peptide transporter POT. (2013)
  • 著者名/発表者名: Doki, S., Kato, H. E., Solcan, N., Iwaki, M., Koyama, M., Iwase, N., Tsukazaki, T., Sugita, Y., Kandori, H., Newstead, S., Ishitani, R., and Nureki, O.
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States 巻: 110 号: 28 ページ: 11343-11348
  • DOI: 10.1073/pnas.1301079110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Basis for the Counter-Transport Mechanism of a H+/Ca2+ Exchanger (2013)
  • 著者名/発表者名: Nishizawa T, Kita S, Maturana AD, Furuya N, Hirata K, Kasuya G, Ogasawara S, Dohmae N, Iwamoto T, Ishitani R, Nureki O
  • 雑誌名: Science 巻: 341 号: 6142 ページ: 168-172
  • DOI: 10.1126/science.1239002
  • 査読あり
• [雑誌論文] A macrocyclic peptide that serves as a cocrystallization ligand and inhibits the function of a MATE family transporte (2013)
  • 著者名/発表者名: C・J・ Hipolito, Y・Tanaka, T・ Katoh, O・ Nureki, H・ Suga
  • 雑誌名: Molecules 巻: 18 号: 9 ページ: 10514-30
  • DOI: 10.3390/molecules180910514
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure and function of Zucchini endoribonuclease in piRNA biogenesis. (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Nishimasu, Hirotsugu Ishizu
  • 雑誌名: Nature 巻: 491 号: 7423 ページ: 284-287
  • DOI: 10.1038/nature11509
  • 査読あり
• [学会発表] High-resolution X-ray Crystallography of Membrane Proteins and Molecular Mechanisms of Membrane Transporters (2016)
  • 著者名/発表者名: O. Nureki
  • 学会等名: 16th International Conference on the Crystallization of Biological Macromolecules
  • 発表場所: Praha(Czech Republic)
  • 年月日: 2016-07-02
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] High-resolution X-ray Crystallography of Membrane Proteins and Molecular Mechanisms of Membrane Transporters (2016)
  • 著者名/発表者名: O. Nureki
  • 学会等名: KVA-JSPS seminar
  • 発表場所: Stockholm(Sweden)
  • 年月日: 2016-06-06
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 薬剤などの輸送に働くトランスポーターの分子機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: O. Nureki
  • 学会等名: 千里ライフサイエンスセミナー
  • 発表場所: 千里ライフセンター（大阪府豊中市）
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular Processes Underlying the Early Stages of Channel Opening in Channelrhodopsin and its Structure-based Engineering (2014)
  • 著者名/発表者名: O. Nureki
  • 学会等名: 16th International Conference on Retinal Proteins -ICRP2014-
  • 発表場所: Nagahama, Japan
  • 年月日: 2014-10-05 – 2014-10-10
• [学会発表] Molecular Processes Underlying the Early Stages of Channel Opening in Channelrhodopsin and its Structure-based Engineering (2014)
  • 著者名/発表者名: O. Nureki
  • 学会等名: Membrane Transport and Communication
  • 発表場所: Frankfurt, Germany
  • 年月日: 2014-09-29 – 2014-10-01
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular Mechanisms of Membrane Channel and Transporter (2014)
  • 著者名/発表者名: O. Nureki
  • 学会等名: Congress and General Assembly of the International Union of Crystallography
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 2014-08-05 – 2014-08-12
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular Basis of Channelrhodopsin and Its Variant Design (2014)
  • 著者名/発表者名: O. Nureki
  • 学会等名: Gordon Research Conference: Photosensory Receptors & Signal Transduction
  • 発表場所: Lucca, Italy
  • 年月日: 2014-04-06 – 2014-04-11
  • 招待講演
• [学会発表] Structure-based drug design using chemical compound and peptide (2013)
  • 著者名/発表者名: O. Nureki
  • 学会等名: The 11th International Symposium for Future Drug Discovery and Medical Care
  • 発表場所: Hokkaido
  • 年月日: 2013-08-01 – 2013-08-02
  • 招待講演
• [学会発表] Structural basis for light-gated cation conductance by channelrhodopsin (2013)
  • 著者名/発表者名: O. Nureki
  • 学会等名: Therapeutics Discovery Symposia-2013
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2013-05-01 – 2013-05-02
  • 招待講演
• [学会発表] Structural basis of molecular mechanism of ATX/Enpp2
  • 著者名/発表者名: 濡木理
  • 学会等名: The 1st International Symposium on Lipid Mediators
  • 発表場所: 九州大学（福岡）
• [学会発表] 慢性炎症の構造的基盤
  • 著者名/発表者名: 濡木理
  • 学会等名: 千里ライフサイエンスセミナー （炎症の慢性化と疾患）
  • 発表場所: 千里ライフサイエンスセミナー（大阪）
• [学会発表] MATE輸送体による動的な薬剤排出機構
  • 著者名/発表者名: 濡木理
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会 ワークショップ
  • 発表場所: 福岡国際会議場（福岡）
  • 招待講演
• [学会発表] A20タンパク質による直鎖状ユビキチンを介したNFkBシグナルの制御機構
  • 著者名/発表者名: 濡木理
  • 学会等名: 第85回日本生化学会 シンポジウム
  • 発表場所: 福岡国際会議場（福岡）
• [学会発表] Structural basis for light-gated cation conductance by channelrhodopsin
  • 著者名/発表者名: 濡木理
  • 学会等名: Therapeutics Discovery Symposia-2013
  • 発表場所: Hilton Garden Inn（BOSTON,USA)
  • 招待講演
• [学会発表] Structure and function of Zucchini endoribonuclease in piRNA biogenesis
  • 著者名/発表者名: 濡木理
  • 学会等名: American Crystallographic meeting
  • 発表場所: SHERATON WAIKIKI（HONOLULU,USA)
  • 招待講演
• [学会発表] Sructure-based drug design using small molecule and peptide
  • 著者名/発表者名: 濡木理
  • 学会等名: 第11回未来創薬・医療イノベーション拠点形成シンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学（北海道）
  • 招待講演
• [学会発表] Structural basis for drug extrusion mechanism by MATE transporter and its inhibitor design
  • 著者名/発表者名: 濡木理
  • 学会等名: 第86回日本生化学会大会 シンポジウム
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川）
• [学会発表] 多剤排出トランスポーターの構造解析とペプチド性インヒビターの創出
  • 著者名/発表者名: 濡木理
  • 学会等名: 千里ライフサイエンスセミナー （創薬関連分子の構造生物学の最前線）
  • 発表場所: 千里ライフサイエンスセンター（大阪）
• [備考] 血管収縮因子エンドセリンの受容体初期活性化機構を解明
  • URL: http://www.spring8.or.jp/ja/news_publications/press_release/2016/160906/
• [備考] アミノ酸排出輸送タンパク質YddGがアミノ酸分子を輸送するしくみ
  • URL: http://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2016/4858/
• [備考] 濡木研究室ホームページ
  • URL: http://www.nurekilab.net/