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2013 年度 実績報告書

蛋白質の翻訳後修飾と細胞内シグナル伝達に関連した因子の構造基盤

計画研究

研究領域翻訳後修飾によるシグナル伝達制御の分子基盤と疾患発症におけるその破綻
研究課題/領域番号 22117007
研究機関東京大学

研究代表者

石谷 隆一郎  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (90361568)

研究分担者 濡木 理  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (10272460)
研究期間 (年度) 2010-06-23 – 2015-03-31
キーワードX線結晶構造解析 / タンパク質翻訳後修飾 / 細胞内シグナル伝達 / NF-κBシグナル伝達経路
研究概要

細胞内シグナル伝達ネットワークは,蛋白質のさまざまな翻訳後修飾によって制御されている.そして近年の研究により,これら様々な翻訳後修飾は,癌,心血管疾患,神経変性疾患,自己免疫疾患から感染症に至るまでの,多くの病因・病態に関与していることが分かってきた.特に,これらのシグナル伝達ネットワークを理解するためには,その構築基盤となっている因子の相互作用を立体構造情報に基づいて解明することが必須である.cGASはそのような修飾シグナルに関わる因子の一つであり,ウイルス由来のDNAを認識することで活性化し,ATPとGTPからcyclic GMP-AMPを産生する酵素である.cyclic GMP-AMPはSTINGに結合し,下流へとシグナルを伝えることでI型インターフェロンの産生を促す.このようにcGASはウイルス感染の初期に応答して,宿主の免疫系を活性化する重要な酵素であるにも関わらず,どのようにcGASがウイルスDNAを認識しているかについては不明であった.そこで本研究ではX線結晶構造解析の手法を用いてcGASの立体構造を決定し,cGASによるDNA認識機構を原子分解能レベルで解明した.さらに,解明した構造に基づいた生化学的,細胞生物学的解析を行うことで,cGASはジンクフィンガー,および,正電荷の溝を介してウイルスDNAを認識し,cyclic GMP-AMPを産生することで免疫を活性化することが明らかとなった.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

cGASに関しては,結晶構造解析だけではなく,領域内の異分野連携により細胞生物学的解析,分子生物学的解析を行い,cGASによる免疫系活性化の新たな分子機構を明らかにできた点では,順調に当初の目的が達成できていると言える.

今後の研究の推進方策

HTLV-Tax蛋白質,LUBACなどのNF-kB経路,MAPK経路等に関わる因子の構造解析を,計画班間との共同研究により遂行する.HTLV-Tax蛋白質に関しては, NF-kB経路の因子であるNEMOとの複合体含め,複合体の構造解析をすすめている.その他,現在進行中の領域内の計画班・公募班との共同研究を進めるだけでなく,新たな共同研究も展開する.

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Structural Basis for Potent Inhibition of SIRT2 Deacetylase by a Macrocyclic Peptide Inducing Dynamic Structural Change2013

    • 著者名/発表者名
      Yamagata, K., Goto, Y., Nishimasu, H., Morimoto, J., Ishitani, R., Dohmae, N., Takeda, N., Nagai, R., Komuro, I., Suga, H., Nureki, O
    • 雑誌名

      Structure

      巻: 22 ページ: 345-352

    • DOI

      10.1016/j.str.2013.12.001

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural and Functional Analyses of DNA-Sensing and Immune Activation by Human cGAS2013

    • 著者名/発表者名
      Kato, K., Ishii, R., Goto, E., Ishitani, R., Tokunaga, F., Nureki, O
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 8 ページ: e76983

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0076983

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural basis for dynamic mechanism of proton-coupled symport by the peptide transporter POT2013

    • 著者名/発表者名
      Doki S, Kato HE, Solcan N, Iwaki M, Koyama M, Hattori M, Iwase N, Tsukazaki T, Sugita Y, Kandori H, Newstead S, Ishitani R, Nureki O
    • 雑誌名

      Proc Natl Acad Sci U S A

      巻: 110 ページ: 11343-11348

    • DOI

      10.1073/pnas.1301079110

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural Basis for the Counter-Transport Mechanism of a H+/Ca2+ Exchanger2013

    • 著者名/発表者名
      Nishizawa T, Kita S, Maturana AD, Furuya N, Hirata K, Kasuya G, Ogasawara S, Dohmae N, Iwamoto T, Ishitani R, Nureki O
    • 雑誌名

      Science

      巻: 341 ページ: 168-172

    • DOI

      10.1126/science.1239002

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Screening and X-Ray Crystal Structure-based Optimization of Autotaxin (ENPP2) Inhibitors, Using a Newly Developed Fluorescence Probe2013

    • 著者名/発表者名
      Kawaguchi M, Okabe T, Okudaira S, Nishimasu H, Ishitani R, Kojima H, Nureki O, Aoki J, Nagano T
    • 雑誌名

      ACS Chem Biol

      巻: 8 ページ: 1713-1721

    • DOI

      10.1021/cb400150c

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural basis for the drug extrusion mechanism by a MATE multidrug transporter2013

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Y, Hipolito CJ, Maturana AD, Ito K, Kuroda T, Higuchi T, Katoh T, Kato HE, Hattori M, Kumazaki K, Tsukazaki T, Ishitani R, Suga H, Nureki O
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 496 ページ: 247-251

    • DOI

      10.1038/nature12014

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal structure of Cex1p reveals the mechanism of tRNA trafficking between nucleus and cytoplasm2013

    • 著者名/発表者名
      Nozawa K, Ishitani R, Yoshihisa T, Sato M, Arisaka F, Kanamaru S, Dohmae N, Mangroo D, Senger B, Becker HD, Nureki O
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Res

      巻: 41 ページ: 3901-3914

    • DOI

      10.1093/nar/gkt010

    • 査読あり
  • [学会発表] シグナル伝達にかかわる因子Autotaxinの構造ベース創薬2014

    • 著者名/発表者名
      石谷隆一郎
    • 学会等名
      日本薬学会
    • 発表場所
      熊本市、熊本県
    • 年月日
      20140330-20140330
    • 招待講演
  • [学会発表] Crystal structure of YidC reveals a membrane protein insertion mechanism2014

    • 著者名/発表者名
      Ryuichiro Ishitani
    • 学会等名
      Gordon Research Conference on Ligand recognition & molecular gating
    • 発表場所
      Ventura CA, USA
    • 年月日
      20140323-20140328
  • [学会発表] 最先端のマイクロビームラインと計算機シミュレーションを用いた膜輸送体の構造生物学2013

    • 著者名/発表者名
      石谷隆一郎
    • 学会等名
      蛋白質科学会
    • 発表場所
      鳥取市、鳥取県
    • 年月日
      20130612-20130614
    • 招待講演
  • [学会発表] Structural basis for mRNA surveillance by archaeal Pelota and GTP-bound EF1α complex2013

    • 著者名/発表者名
      Ryuichiro Ishitani
    • 学会等名
      EMBO Conference "Eukaryotic RNA Turnover: From Structural Insights to Diseases"
    • 発表場所
      Strasbourg, France
    • 年月日
      20130421-20130425

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公開日: 2015-05-28  

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