GPCRの、バイアスを含むシグナル制御機構の構造生物学的解明

• 研究課題/領域番号: 25460033
• 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: 物理系薬学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 上田 卓見 東京大学, 薬学研究科(研究院), 助教 (20451859)
• 研究分担者: 嶋田 一夫 東京大学, 大学院薬学系研究科, 教授 (70196476)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: GPCR / NMR / 膜タンパク質 / 構造生物学 / 膜蛋白質 / 蛋白質 / 薬学 / シグナル伝達

研究成果の概要

NMRシグナルの感度を従来法の 5 倍以上とする、昆虫細胞発現系で重水素化したタンパク質を調製する手法を開発した。加えて、重水素化を施した上で、rHDLの脂質二重膜中に再構成したb2ARを調製して、各種リガンド結合状態のNMRスペクトルを取得することにも成功した。その結果、rHDL中では、活性型の量比がミセル中より多く、交換速度がミセルにおける値の数分の一であることが示された。
さらに、アレスチンシグナルを選択的に活性化する状態のGPCRのNMRシグナルを観測した。その結果、GPCRが複数の活性型の構造平衡状態にあり、各活性型の割合がシグナル選択性を決定していることが明らかなった。

研究成果

• [雑誌論文] Conductance of P2X4 receptor is determined by conformational equilibrium in the transmembrane region (2016)
  • 著者名/発表者名: Minato Y, Suzuki S , Hara T, Kofuku Y, Kasuya G, Fujiwara Y, Igarashi S, Suzuki E, Nureki O, Hattori M, Ueda T, Shimada I
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. 巻: 発行中 号: 17 ページ: 4741-4746
  • DOI: 10.1073/pnas.1600519113
  • 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] Elucidation of the CCR1- and CCR5-binding modes of MIP-1α by application of an NMR spectra reconstruction method to the transferred cross-saturation experiments. (2015)
  • 著者名/発表者名: Chie Yoshiura, Takumi Ueda, Yutaka Kofuku, Masahiko Matsumoto, Junya Okude, Keita Kondo, Yutaro Shiraishi, Ichio Shimada
  • 雑誌名: Journal of Biomolecular NMR 巻: 63 号: 4 ページ: 333-340
  • DOI: 10.1007/s10858-015-9992-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification of a Conformational Equilibrium That Determines the Efficacy and Functional Selectivity of the μ-Opioid Receptor. (2015)
  • 著者名/発表者名: Junya Okude, Takumi Ueda, Yutaka Kofuku, Motohiko Sato, Naoyuki Nobuyama, Keita Kondo, Yutaro Shiraishi, Takuya Mizumura, Kento Onishi, Mei Natsume, Masahiro Maeda, Hideki Tsujishita, Takefumi Kuranaga, Masayuki Inoue, Ichio Shimada
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 21 号: 52 ページ: 15771-15776
  • DOI: 10.1002/anie.201508794
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development of a method for reconstruction of crowded NMR spectra from undersampled time-domain data (2015)
  • 著者名/発表者名: Ueda T, Yoshiura C, Matsumoto M, Kofuku Y, Okude J, Kondo K, Shiraishi Y, Takeuchi K, Shimada I
  • 雑誌名: J. Biomol. NMR 巻: 印刷中 号: 1 ページ: 31-41
  • DOI: 10.1007/s10858-015-9908-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Functional dynamics of deuterated β2 -adrenergic receptor in lipid bilayers revealed by NMR spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Kofuku Y, Ueda T, Okude J, Shiraishi Y, Kondo K, Mizumura T, Suzuki S, Shimada I
  • 雑誌名: Angew Chem Int Ed Engl 巻: 53 号: 49 ページ: 13376-13379
  • DOI: 10.1002/anie.201406603
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Functional dynamics of cell surface membrane proteins (2014)
  • 著者名/発表者名: Nishida N, Osawa M, Takeuchi K, Imai S, Stampoulis P, Kofuku Y, Ueda T, Shimada I
  • 雑誌名: J Magn Reson 巻: 241 ページ: 86-96
  • DOI: 10.1016/j.jmr.2013.11.007
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cross-saturation and transferred cross-saturation experiments (2014)
  • 著者名/発表者名: Ueda T, Takeuchi K, Nishida N, Stampoulis P, Kofuku Y, Osawa M, Shimada I
  • 雑誌名: Q Rev Biophys 巻: 47 号: 2 ページ: 143-187
  • DOI: 10.1017/s0033583514000043
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 多次元NMRスペクトル再構成法の開発とケモカイン-ケモカイン受容体複合体の転移交差飽和実験への応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 上田卓見, 吉浦知絵, 幸福裕, 松本昌彦, 奥出順也, 近藤啓太, 白石勇太郎, 嶋田一夫
  • 学会等名: 第54回NMR討論会
  • 発表場所: 千葉工業大学津田沼キャンパス、千葉
  • 年月日: 2015-11-08
• [学会発表] リガンドとの相互作用に伴う膜蛋白質の 動的立体構造変化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 上田卓見、幸福裕、嶋田一夫
  • 学会等名: 第53回生物物理学会
  • 発表場所: 金沢大学角間キャンパス、金沢
  • 年月日: 2015-09-14
  • 招待講演
• [学会発表] NMRによる、限定されたデータからのGPCRの動的構造情報の抽出 (2014)
  • 著者名/発表者名: 上田 卓見
  • 学会等名: 第14回蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-06-25 – 2014-06-27
  • 招待講演
• [学会発表] NMRを用いた過渡的蛋白質－蛋白質複合体の結合様式の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 上田卓見
  • 学会等名: 大阪大学蛋白質研究所セミナー "結晶構造を併用したハイブリッド構造研究の最前線"
  • 発表場所: 大阪府・大阪大学蛋白質研究所
  • 招待講演
• [学会発表] 二次点NMRインターフェログラム再構成法の開発およびCCR5のMIP-1α結合様式の解明への応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 上田卓見、吉浦知絵、松本昌彦、幸福裕、奥出順也、近藤啓太、白石勇太郎、嶋田一夫
  • 学会等名: 日本薬学会第134年会
  • 発表場所: 熊本県・熊本市総合体育館
• [学会発表] NMRによるGタンパク質共役型受容体の機能解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 上田 卓見
  • 学会等名: 第4回 神経科学と構造生物学の融合研究会
  • 発表場所: 愛知県・岡崎コンファレンスセンター
  • 招待講演
• [備考]