フロリゲン複合体の立体構造解析と低分子化合物による花成制御

• 研究領域: 植物新種誕生の原理―生殖過程の鍵と鍵穴の分子実態解明を通じて―
• 研究課題/領域番号: 17H05836
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 横浜国立大学
• 研究代表者: 児嶋 長次郎 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (50333563)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円); 2018年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2017年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
• キーワード: NMR / 蛋白質 / 立体構造

研究実績の概要

本研究では、花成ホルモン・受容体・転写因子・DNA4者複合体の立体構造解析と、花成の制御が可能な低分子化合物の創製によって、植物の生産性や生体機能の 精密制御の基盤とすることを目的としている。平成29年度から継続して、(1)全自動NMR構造解析システムMagROの開発、(2)花成ホルモン受容体をターゲットとしたスクリーニングと化合物最適化、を進めるとともに、独自のアミノ酸選択標識技術などと組み合わせ、平成30年度から新たに、(3)複合体構成蛋白質単体の立体構造決定、(4)花成ホルモン受容体複合体と薬剤複合体の構造解析、に取り組んだ。本年度の具体的な研究成果は以下の通り。
(1)昨年度開発した全自動NMR構造解析システムについては、様々な蛋白質への適用が可能であることを確認した。また、花成ホルモンと受容体に適用した。(2)受容体-転写因子相互作用を標的とし、4万化合物から花成制御化合物を得ることに成功した。しかし得られた化合物の類縁化合物では溶解度を向上させることができなかったため、標的とすべき蛋白質間相互作用を変えて再度スクリーニングを行った。(3)(4)立体構造解析では、花成ホルモン・受容体・転写因子・DNAの4者複合体をハイブリッド法で立体構造解析するための基盤として、複合体の構成蛋白質個々に単体での立体構造決定と複合体の安定化を進めた。手法としてX線とNMRの両方を用い、花成ホルモンと受容体・転写因子複合体の構造解析を進め、受容体・転写因子複合体については立体構造決定に成功した。低分子化合物の創製では、19F-NMRを活用した蛋白質薬剤構造構築法を新たに開発した。また、花成ホルモンと薬剤との相互作用解析を進めた。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Academy of Sciences(チェコ)
• [国際共同研究] Marquette University(米国)
• [国際共同研究] Universite de Sherbrooke(Canada)
• [雑誌論文] The Helix Rearrangement in the Periplasmic Domain of the Flagellar Stator B Subunit Activates Peptidoglycan Binding and Ion Influx (2018)
  • 著者名/発表者名: Kojima Seiji, Takao Masato, Almira Gaby, Kawahara Ikumi, Sakuma Mayuko, Homma Michio, Kojima Chojiro, Imada Katsumi.
  • 雑誌名: Structure 巻: 26 号: 4 ページ: 590-598
  • DOI: 10.1016/j.str.2018.02.016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Amino Acid Selective 13C Labeling and 13C Scrambling Profile Analysis of Protein α and Side-Chain Carbons in Escherichia coli Utilized for Protein Nuclear Magnetic Resonance (2018)
  • 著者名/発表者名: Sugiki Toshihiko、Furuita Kyoko、Fujiwara Toshimichi、Kojima Chojiro
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 57 号: 26 ページ: 3576-3589
  • DOI: 10.1021/acs.biochem.8b00182
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phosphoinositide binding by the PH domain in ceramide transfer protein (CERT) is inhibited by hyperphosphorylation of an adjacent serine-repeat motif (2018)
  • 著者名/発表者名: Sugiki Toshihiko、Egawa Daichi、Kumagai Keigo、Kojima Chojiro、Fujiwara Toshimichi、Takeuchi Koh、Shimada Ichio、Hanada Kentaro、Takahashi Hideo
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 293 号: 28 ページ: 11206-11217
  • DOI: 10.1074/jbc.ra118.002465
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] NMR spectroscopic characterization of a model RNA duplex reflecting the core sequence of hammerhead ribozymes (2018)
  • 著者名/発表者名: Hattori Yoshikazu、Yamanaka Daichi、Morioka Saori、Yamaguchi Taishi、Tomonari Honoka、Kojima Chojiro、Tanaka Yoshiyuki
  • 雑誌名: Nucleosides, Nucleotides and Nucleic Acids 巻: 37 号: 7 ページ: 383-396
  • DOI: 10.1080/15257770.2018.1473877
  • 査読あり
• [雑誌論文] Noise peak filtering in multi-dimensional NMR spectra using convolutional neural networks (2018)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, N., Hattori, Y., Nagata, T., Shinya, S., Guentert, P., Kojima, C., Fujiwara, T.
  • 雑誌名: Bioinformatics 巻: 34 号: 24 ページ: 4300-4301
  • DOI: 10.1093/bioinformatics/bty581
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] TFL1-Like Proteins in Rice Antagonize Rice FT-Like Protein in Inflorescence Development by Competition for Complex Formation with 14-3-3 and FD. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kaneko-Suzuki M, Kurihara-Ishikawa R, Okushita-Terakawa C, Kojima C, Nagano-Fujiwara M, Ohki I, Tsuji H, Shimamoto K, Taoka KI.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 59 号: 3 ページ: 458-468
  • DOI: 10.1093/pcp/pcy021
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Current NMR Techniques for Structure-Based Drug Discovery (2018)
  • 著者名/発表者名: Sugiki Toshihiko、Furuita Kyoko、Fujiwara Toshimichi、Kojima Chojiro
  • 雑誌名: Molecules 巻: 23 号: 1 ページ: 148-148
  • DOI: 10.3390/molecules23010148
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Production of Single-Chain Fv Antibodies Specific for GA-Pyridine, an Advanced Glycation End-Product (AGE), with Reduced Inter-Domain Motion (2017)
  • 著者名/発表者名: Fukuda N、Noi K、Weng L、Kobashigawa Y、Miyazaki H、Wakeyama Y、Takaki M、Nakahara Y、Tatsuno Y、Uchida-Kamekura M、Suwa Y、Sato T、Ichikawa-Tomikawa N、Nomizu M、Fujiwara Y、Ohsaka F、Saitoh T、Maenaka K、Kumeta H、Shinya S、Kojima C、Ogura T、Morioka H
  • 雑誌名: Molecules 巻: 22 号: 10 ページ: 1695-1695
  • DOI: 10.3390/molecules22101695
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Structural and Functional Analysis of the C-Terminal Region of FliG, an Essential Motor Component of Vibrio Na + -Driven Flagella (2017)
  • 著者名/発表者名: Miyanoiri Yohei、Hijikata Atsushi、Nishino Yuuki、Gohara Mizuki、Onoue Yasuhiro、Kojima Seiji、Kojima Chojiro、Shirai Tsuyoshi、Kainosho Masatsune、Homma Michio
  • 雑誌名: Structure 巻: 25 号: 10 ページ: 1540-1548
  • DOI: 10.1016/j.str.2017.08.010
  • NAID: 120006375873
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Protein 19F-labeling using transglutaminase for the NMR study of intermolecular interactions (2017)
  • 著者名/発表者名: Hattori Yoshikazu、Heidenreich David、Ono Yuki、Sugiki Toshihiko、Yokoyama Kei-ichi、Suzuki Ei-ichiro、Fujiwara Toshimichi、Kojima Chojiro
  • 雑誌名: Journal of Biomolecular NMR 巻: 68 号: 4 ページ: 271-279
  • DOI: 10.1007/s10858-017-0125-6
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The mechanism of the glycosylase reaction with hOGG1 base-excision repair enzyme: Concerted effect of Lys249 and Asp268 during excision of 8-oxoguanine. (2017)
  • 著者名/発表者名: Jakub Sebera, Yoshikazu Hattori, Daichi Sato, David Reha, Radim Nencka, Takashi Kohno, Chojiro Kojima, Yoshiyuki Tanaka, and Vladimir Sychrovsky
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 45 号: 9 ページ: 5231-5242
  • DOI: 10.1093/nar/gkx157
  • 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] NMR line shape analysis of a multi-state ligand binding mechanism in chitosanase (2017)
  • 著者名/発表者名: Shinya Shoko、Ghinet Mariana G.、Brzezinski Ryszard、Furuita Kyoko、Kojima Chojiro、Shah Sneha、Kovrigin Evgenii L.、Fukamizo Tamo
  • 雑誌名: Journal of Biomolecular NMR 巻: 67 号: 4 ページ: 309-319
  • DOI: 10.1007/s10858-017-0109-6
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Cold-Shock Expression System in E. coli for Protein NMR Studies (2017)
  • 著者名/発表者名: Sugiki Toshihiko、Fujiwara Toshimichi、Kojima Chojiro
  • 雑誌名: Methods Mol Biol 巻: 1586 ページ: 345-357
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-6887-9_23
  • ISBN: 9781493968855, 9781493968879
  • 査読あり
• [学会発表] 創薬 NMR 技術の開発とその植物生理学分野への応用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 児嶋長次郎
  • 学会等名: 日本蛋白質科学会第18回年会
  • 招待講演
• [学会発表] NMR tools developed for protein-drug and protein-protein interaction studies (2018)
  • 著者名/発表者名: Chojiro Kojima
  • 学会等名: The 6th International Symposium on Drug Discovery and Design by NMR
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 植物構造生物学研究と創薬 (2018)
  • 著者名/発表者名: 児嶋長次郎
  • 学会等名: 植物科学シンポジウム 2018
  • 招待講演
• [備考] Kojima Lab top page
  • URL: http://nmrlab.ynu.ac.jp/labotop.php