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多種多様な疾患に関わるセマフォリンシグナルの応答・伝達機構の構造生物学的解析

公募研究

研究領域細胞シグナリング複合体によるシグナル検知・伝達・応答の構造的基礎
研究課題/領域番号 23121520
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
研究機関横浜市立大学

研究代表者

禾 晃和  横浜市立大学, 生命ナノシステム科学研究科, 准教授 (40379102)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
2012年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2011年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
キーワードシグナル伝達 / 受容体 / X線結晶構造解析 / 糖タンパク質 / 動物細胞発現系 / 構造生物学
研究実績の概要

セマフォリンは、神経軸索のガイダンス因子として発見されたタンパク質であり、細胞外において受容体プレキシンに結合することによって、軸索伸長を反発させるシグナルを伝える。セマフォリンとプレキシンに関する構造解析は医学的な重要性から精力的に行われており、2010年には研究代表者のグループを含めて計3つのグループがほぼ同時期に、2者の複合体構造を報告している。一連の構造解析の結果から、シグナル伝達時のセマフォリンとプレキシンは、2対2のヘテロ4量体構造を形成することが確かめられたが、複合体形成がいかにしてプレキシンの活性化に繋がるのかは未だ解明されていない。そこで本研究では、プレキシン活性化機構の解明を最重要課題として、その細胞外領域の構造解析に取り組んだ。本研究では、複雑な翻訳後修飾を受けたプレキシン細胞外領域をより天然に近い状態で発現させるため、動物細胞発現系を用いてタンパク質発現を行った。また、目的遺伝子を宿主細胞の染色体に組み込ませた状態にする安定発現株を樹立して、一定の収量のタンパク質が安定して得られる系を構築した。安定発現株の大量培養は、BelloCellという高密度培養装置を利用して行い、数ヶ月という長期間にわたって、継続的に培養上清を回収することが可能となった。本研究では、このような培養システムを用いることで、複数種類のプレキシン細胞外領域断片について、構造解析に使用可能な量のタンパク質試料を得ることができた。発現させた部分断片の一つについては単結晶を得ることにも成功しており、今後条件の最適化を行い、構造決定を進めて行くことを計画している。また、本研究では、様々なサブクラスに分かれるセマフォリンとプレキシンの結合選択性の解明に向けた構造解析も行っており、構造未知のサブクラスのセマフォリンについて、構造決定可能な分解能の結晶を得ることにも成功した。

現在までの達成度 (段落)

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Higher-order architecture of cell adhesion mediated by polymorphic synaptic adhesion molecules neurexin and neuroligin2012

    • 著者名/発表者名
      Tanaka, H., Miyazaki, N., Matoba, K., Nogi, T., Iwasaki, K., and Takagi, J
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 2(1) 号: 1 ページ: 101-110

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2012.06.009

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal structure of α5β1 integrin ectodomain : Atomic details of the fibronectin receptor2012

    • 著者名/発表者名
      Nagae, M., et al.
    • 雑誌名

      The Journal of Cell Biology

      巻: 197 号: 1 ページ: 131-140

    • DOI

      10.1083/jcb.201111077

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 神経軸索の伸長を司るガイダンス因子セマフォリンのシグナル伝達における過渡的複合体形成2011

    • 著者名/発表者名
      禾晃和
    • 雑誌名

      生化学

      巻: 第83巻 ページ: 938-948

    • NAID

      10029850231

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 低親和性複合体の結晶構造から導き出されたプレキシン受容体の新たな活性化モデル2011

    • 著者名/発表者名
      禾晃和
    • 雑誌名

      生物物理

      巻: 第51巻 ページ: 270-271

    • NAID

      10030038006

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 脳神経系の発生を制御する膜受容体と細胞外リガンドの構造生物学2011

    • 著者名/発表者名
      禾晃和
    • 学会等名
      熊本大学拠点形成研究B・特別講演会
    • 発表場所
      熊本大学薬学部・宮本記念館コンベンションホール
    • 年月日
      2011-11-18
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考] Terukazu NOGI / Yokohama City University

    • URL

      http://www-mls.tsurumi.yokohama-cu.ac.jp/xtal-mls/members/nogi/index.html

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.tsurumi.yokohama-cu.ac.jp/xtal/index.html

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2018-03-28  

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