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2023 年度 実績報告書

過渡的タンパク質複合体の高速構造解析プラットフォームの構築

計画研究

研究領域マルチスケールな生理作用の因数分解基盤構築
研究課題/領域番号 21H05112
研究機関関西医科大学

研究代表者

寿野 良二  関西医科大学, 医学部, 准教授 (60447521)

研究分担者 加藤 貴之  大阪大学, 蛋白質研究所, 教授 (20423155)
藤田 大士  京都大学, 高等研究院, 准教授 (20713564)
研究期間 (年度) 2021-08-23 – 2024-03-31
キーワードクライオ電子顕微鏡単粒子解析 / 創薬 / GPCR / バイアスドリガンド / シグナル伝達 / 膜タンパク質
研究実績の概要

【概要】本研究領域では、多元的アウトプットとして現れる複雑な生理作用を、分子(寿野班)、細胞(井上班)、個体(櫻井班)、制御(斉藤班)といった次元に分解して検証し、分子、細胞、個体各スケールにおける「素過程」の重ね合わせの形にて記述・可視化を実現する。寿野班は分子フェーズを担当し、GPCR A,
Bを介したシグナル伝達機構の全貌をX線結晶構造解析およびクライオ電子顕微鏡の単粒子解析(Cryoelectron microscopy single particle analysis : Cryo-EM SPA)によって原子分解能レベルで明らかにする。
【目的】バイアス型リガンド結合型GPCR A, BのX線結晶構造解析によるシグナル選択性の解明、GPCR A, Bとシグナル伝達因子複合体の構造解析によるシグナル伝達機構全貌の解明、ケージ技術とCryo-EM SPAを融合した迅速構造決定プラットフォームの開発を目指す。
【研究成果】 本年度は、X線結晶構造解析のためのコンストラクト作製、発現、精製と、Cryo-EM SPAのためのGPCR A, BとGタンパク質の複合体形成条件を検討し、それぞれGタンパク質選択的作動薬、バランスド作動薬存在下で安定な複合体を得ることができた。複合体について200kVの電子顕微鏡でスクリーニングし、GPCR Aの選択的リガンド、非選択的リガンド結合状態で300kVのクライオ電子顕微鏡単粒子解析(Cryo-EM SPA)によりそれぞれ3.24, 3.0A分解能での構造決定に成功した。GPCR Bについても選択的リガンド4種、非選択的リガンド結合状態では300kVのCryo-EM SPAによりそれぞれ3.12, 3.20, 3.26, 2.90, 2.76A分解能で構造決定した。

現在までの達成度 (段落)

令和5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

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 4件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Interaction modes of human orexin 2 receptor with selective and nonselective antagonists studied by NMR spectroscopy2024

    • 著者名/発表者名
      Imamura Kayo、Akagi Ken-Ichi、Miyanoiri Yohei、Tsujimoto Hirokazu、Hirokawa Takatsugu、Ashida Hideo、Murakami Kaori、Inoue Asuka、Suno Ryoji、Ikegami Takahisa、Sekiyama Naotaka、Iwata So、Kobayashi Takuya、Tochio Hidehito
    • 雑誌名

      Structure

      巻: 32 ページ: 352~361.e5

    • DOI

      10.1016/j.str.2023.12.008

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Exploring Diverse Signaling Mechanisms of G Protein-Coupled Receptors through Structural Biology2024

    • 著者名/発表者名
      Suno Ryoji
    • 雑誌名

      The Journal of Biochemistry

      巻: 00 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1093/jb/mvae018

    • 査読あり
  • [学会発表] バイアスドリガンドによるヒトκオピオイド受容体シグナル伝達の構造的洞察2023

    • 著者名/発表者名
      寿野 良二
    • 学会等名
      第46回日本分子生物学会
    • 招待講演
  • [学会発表] Structural and dynamic insights into the biased signaling mechanism of the kappa opioid receptor2023

    • 著者名/発表者名
      寿野 良二
    • 学会等名
      生理学研究会2023
    • 招待講演
  • [学会発表] Structural insights into human kappa opioid receptor signaling by biased ligand2023

    • 著者名/発表者名
      寿野 良二
    • 学会等名
      第61回日本生物物理学会(名古屋)
    • 招待講演
  • [学会発表] G蛋白質共役受容体の多様な機能発現機構の構造生物学的解明2023

    • 著者名/発表者名
      寿野 良二
    • 学会等名
      東京理科大学 研究推進機構 総合研究院 2023年度 生物環境イノベーション研究部門・公開シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] Structural insights into the human Prostaglandin E receptor EP3-Gi signaling complex.2023

    • 著者名/発表者名
      Ryoji Suno
    • 学会等名
      GPCR workshop
    • 国際学会
  • [図書] クライオ電子顕微鏡ハンドブック2023

    • 著者名/発表者名
      寿野 良二、清水(小林)拓也
    • 総ページ数
      460
    • 出版者
      NTS

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公開日: 2024-12-25  

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