公募研究
新学術領域研究(研究領域提案型)
Gタンパク質共役型受容体(GPCR)に結合して特定のシグナル伝達経路を選択的に活性化するリガンドが、副作用の少ない医薬品候補として注目されている。このような副作用の少ない医薬品候補の評価にあたっては、GPCRとの結合にともない、どのように構造が変化し、それが細胞内のシグナル伝達にどのように影響するか、その関係を定量的に解明することが必要である。本研究では、GPCRおよびシグナル伝達分子を単離し、再構成した系において、各分子の構造を核磁気共鳴法により解析することで、GPCRから細胞内へとシグナルが伝達される機構を定量的に記述することを目指す。
Gタンパク質共役型受容体（GPCR）キナーゼについて、前年度までに確立した試料調製および解析条件を用いて、核磁気共鳴（NMR）法による活性制御機構の解明に取り組んだ。GPCRキナーゼは、AGCキナーゼファミリーに共通するキナーゼドメインに加えて、RHドメインを有しており、キナーゼドメインとRHドメインの間には、塩橋が形成されている。GPCRキナーゼのNMR解析の結果、RHドメインとキナーゼドメインの動的構造には、塩橋を介した共役が存在することがわかった。また、この塩橋へ変異を導入すると、GPCRキナーゼによるGPCRのリン酸化活性が低下した。以上の解析結果から、RHドメインが塩橋を介して、キナーゼドメインの動的構造に影響を与えることで、GPRCキナーゼの活性を制御する、新たな機構の存在が明らかになった。GPCRの一種である、μオピオイド受容体について、様々なリガンドが結合した状態や変異体のシグナル伝達活性を定量的に評価した。また、各状態について、NMR法を用いたμオピオイド受容体の動的構造解析をおこなった。その結果、μオピオイド受容体の一部のNMRシグナルについて、シグナル伝達活性と定量的によく相関する変化を見出した。このNMRシグナルと活性の相関から、μオピオイド受容体について、動的構造によりシグナル伝達活性が制御される機構を解明した。前年度までに、同じGPCRファミリーに属するβ2アドレナリン受容体やアデノシンA2A受容体の動的構造を明らかにしているが、μオピオイド受容体についても、活性に関わる重要な動的構造が明らかになった。
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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細胞
巻: 53 ページ: 280-284
Science Advances
巻: 6 号: 12
10.1126/sciadv.aay8544
Nature Chemical Biology
巻: 16 号: 4 ページ: 430-439
10.1038/s41589-019-0457-5
http://ishimada.f.u-tokyo.ac.jp/public_html/index_j.html
