TCR-pMHC結合エネルギーの精密計算に基づく胸腺内T細胞選択の原理の解明

• 研究課題/領域番号: 25330349
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生命・健康・医療情報学
• 研究機関: 順天堂大学
• 研究代表者: 鶴井 博理 順天堂大学, 医学部, 助教 (40217386)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2015年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: T細胞受容体 / 分子動力学 / TCR-pMHC 結合エネルギー / MM/PB(GB)SA / フラグメント分子軌道法 / GPGPU / PIEDA / T細胞受容体 (TCR) / 主要組織適合抗原 (MHC) / 特異的認識 / 結合自由エネルギー / 交差反応性 / FMO / 残基間相互作用 / TCR-pMHC / binding energy / specificity / cross-reactivity / molecular dynamics / 基準振動解析 / homology modeling / binding free energy / MM-PB(GB)SA / AMBER / education in thymus

研究成果の概要

共通のpMHCに対し特異性の高低の差のあるTCRとの共結晶構造（3C5Z, 3C60）を用いて、MM/PB(GB)SAの計算条件を検討した。MM/PBSA, MM/GBSAいずれにおいても、計算値の変動は30kCal/mol前後におよんだ。残基間相互作用の精密解析により、TCR-pMHCの認識の特異・非特異性を理解するよう方針変更した。共通のpMHCを含むTCRとの共結晶５つについて、被提示ペプチドのP2, P3, P5, P8の部位に7、8、2、3種の変異を入れた構造を生成、構造を最適化の後FMO計算を行った。PIEDAにより残基間の相互作用の精密な解析が可能となった。

研究成果

• [雑誌論文] Gray-level co-occurrence matrix analysis of several cell types in mouse brain using resolution-enhanced photothermal microscopy. (2017)
  • 著者名/発表者名: Takayoshi Kobayashi ; Durga Sundaram ; Kazuaki Nakata ; Hiromichi Tsurui
  • 雑誌名: Journal of Biomedical Optics 巻: 22 号: 3 ページ: 1-13
  • DOI: 10.1117/1.jbo.22.3.036011
  • 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] Biological imaging with nonlinear photothermal microscopy using a compact supercontinuum fiber laser source (2015)
  • 著者名/発表者名: He J, Miyazaki J, Wang N, Tsurui H, Kobayashi T
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 23 号: 8 ページ: 9762-9771
  • DOI: 10.1364/oe.23.009762
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] IL-6 signal blockade ameliorates the enhanced osteoclastogenesis and the associated joint destruction in a novel FcγRIIB-deficient rheumatoid arthritis mouse model. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ohtsuji M, Lin Q, Nishikawa K, Ohtsuji N, Okazaki H, Tsurui H, Amano H, Shirai T, Nishimoto N, Nishimura H, and Hirose S.
  • 雑誌名: Mod. Rheumatol. 巻: 25 号: 2 ページ: 270-277
  • DOI: 10.3109/14397595.2014.950035
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Commensal Bacteria Regulate Thymic Aire Expression (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakajima A, Negishi N, Tsurui H, Kadowaki-Ohtsuji N, Maeda K, Nanno M, Yamaguchi Y, Shimizu N, Yagita H, Okumura K, Habu S.
  • 雑誌名: PloS One 巻: 9 号: 8 ページ: e105904-e105904
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0105904
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] TNFα but not IL-17 is critical in the pathogenesis of rheumatoid arthritis spontaneously occurring in a unique FcγRIIB-deficient mouse model. (2014)
  • 著者名/発表者名: Okazaki H, Lin Q, Nishikawa K, Ohtsuji N, Tsurui H, Ohtsuji M, Amano H, Tada N, Sudo K, Nishimura H, Shirai T, and Hirose S.
  • 雑誌名: Mod. Rheumatol. 巻: 24 号: 6 ページ: 931-938
  • DOI: 10.3109/14397595.2014.886351
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Sub-diffraction resolution pump-probe microscopy with shot-noise limited sensitivity using laser diodes (2014)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki, J., Tsurui, H., Hayashi-Takagi, A., Kasai, H. & Kobayashi, T.
  • 雑誌名: Opt Express 巻: 22 号: 8 ページ: 9024-32
  • DOI: 10.1364/oe.22.009024
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] TNFa but not IL-17 is critical in the pathogenesis of rheumatoid arthritis spontaneously occurring in a unique FcgRIIB-deficient mouse model. (2014)
  • 著者名/発表者名: Okazaki H, Lin Q, Nishikawa K, Ohtsuji N, Tsurui H, Ohtsuji M, Amano H, Tada N, Sudo K, Nishimura H, Shirai T, and Hirose S.
  • 雑誌名: Mod. Rheumatol. 巻: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phenotype conversion from rheumatoid arthritis to systemic lupus erythematosus by introduction of Yaa mutation into FcgRIIB-deficient C57BL/6 (2013)
  • 著者名/発表者名: Kawano S, Lin Q, Amano H, Kaneko T, Nishikawa K, Tsurui H, Tada N, Nishimura H,Takai T, Shirai T, Takasaki Y and Hirose S
  • 雑誌名: mice. 巻: 43 号: 3 ページ: 770-778
  • DOI: 10.1002/eji.201243057
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exhaustive Characterization of TCR–pMHC Binding Energy Estimated by (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsurui H, Takahashi T, Matsuda Y, Lin Q, Sato-Hayashizaki A, Hirose S
  • 雑誌名: General Medicine: Open access 巻: 2 号: 01 ページ: 1-7
  • DOI: 10.4172/2327-5146.1000126
  • 査読あり
• [学会発表] T細胞受容体による特異的および交差反応的な抗原認識機構の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 土屋裕子、波内良樹、輪湖 博、鶴井博理
  • 学会等名: 第５４回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2016-11-25
• [学会発表] 動的解析に基づく特異性および交差性を有するＴＣＲの高原認識機構の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 土屋裕子、波内良樹、輪湖博、鶴井博理
  • 学会等名: 第１６回日本タンパク質科学会年会
  • 発表場所: 福岡県福岡市
  • 年月日: 2016-06-07
• [学会発表] Trial to evaluate TCR-pMHC binding free-energy using MM/PB(GB)SA and molecular dynamics (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiromichi Tsurui, Sachiko Hirose
  • 学会等名: 第４４回日本免疫学会学術集会
  • 発表場所: 北海道 札幌市
  • 年月日: 2015-11-18
• [学会発表] Characterization of TCR-pMHC interaction based on string model and Miyazawa-Jernigan matrIX (IV) (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiromichi Tsurui, Lin QiNGSHU, Sachiko Hirose
  • 学会等名: 第４３回日本免疫学会学術集会
  • 発表場所: 京都国際会議場
  • 年月日: 2014-12-10 – 2014-12-12
• [学会発表] Thorough characterization of TCR-pMHC binding free energy estimated by string model and Miyazawa-Jernigan matrix (III). (2013)
  • 著者名/発表者名: TSURUI Hiromichi, HIROSE Sachiko.
  • 学会等名: 第42回 日本免疫学会総会・学術集会記録
  • 発表場所: 幕張
• [学会発表] Blockade of TNFa, but not IL-17, ameliorates spontaneously occurring autoimmune arthritis in FcgRIIB-deficient mice. (2013)
  • 著者名/発表者名: OKAZAKI Hideki, LIN Qingshun, NISHIKAWA Keiko, TSURUI Hiromichi, OHTSUJI Mareki, NISHIMURA Hiroyuki, SHIRAI Toshikazu, HIROSE Sachiko.
  • 学会等名: 第42回 日本免疫学会総会・学術集会記録
  • 発表場所: 幕張
• [学会発表] B cell specific deficiency of FcgRIIB results in high levels of autoantibodies without severe lupus nephritis in C57BL/6.Yaa mice. (2013)
  • 著者名/発表者名: LIN Qingshun, NISHIKAWA Keiko, TSURUI Hiromichi, OKAZAKI Hideki, OHTSUJI Mareki, NISHIMURA Hiroyuki, AMANO Hirofumi, SHIRAI Toshikazu, HIROSE Sachiko.
  • 学会等名: 第42回 日本免疫学会総会・学術集会記録
  • 発表場所: 幕張
• [学会発表] Peripheral tolerance of antigen-specific Th cells induced with polyethylene glycol-conjugate of protein antigen. (2013)
  • 著者名/発表者名: OBATA Masaomi, OHTSUJI Mareki, SHIRAI Toshikazu, HIROSE Sachiko, NISHIMURA Hiroyuki.
  • 学会等名: 第42回 日本免疫学会総会・学術集会
  • 発表場所: 幕張
• [学会発表] Phenotype conversion from rheumatoid arthritis to systemic lupus erythematosus by introduction of Yaa mutation into FcgRIIB-deficient C57BL/6 mice. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sachiko Hirose, Shinya Kawano, Qingshun Lin, Hirofumi Amano, Toshiyuki Kaneko, Keiko Nishikawa, Hiromichi Tsurui, Hiroyuki Nishimura, Toshikazu Shirai.
  • 学会等名: 14th International Congress of Immunology,
  • 発表場所: Milan, Italy
• [学会発表] Characterization of TCR-pMHC interaction based on string model and Miyazawa-Jernigan matrIX (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiromichi Tsurui, Sachiko Hirose. "
  • 学会等名: 14th International Congress of Immunology,
  • 発表場所: Milan, Italy
• [学会発表] A novel locus of B6 mice on chromosome 12 plays a role in common process shared by SLE, RA, and Sjögren syndrome. (2013)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Kaneko, Hirofumi Amano, Mareki Ohtsuji, Keiko Nishikawa, Shinya Kawano, Naomi Ohtsuji, Qingshun Lin, Hideki Okazaki, Hiromichi Tsurui, Hiroyuki Nishimura, Toshikazu Shirai, Yoshinori Takasaki, and Sachiko Hirose.
  • 学会等名: 5th East Asian Group of Rheumatology
  • 発表場所: ソウル、韓国