免疫神経インターフェースにおけるシグナル授受の構造的基盤

2016 年度 実績報告書

• 研究領域: 免疫四次元空間ダイナミクス
• 研究課題/領域番号: 24111006
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 高木 淳一 大阪大学, たんぱく質研究所, 教授 (90212000)
• 研究期間 (年度): 2012-06-28 – 2017-03-31
• キーワード: 免疫-神経インターフェイス / X線結晶構造解析 / 電子顕微鏡イメージング / インテグリン / セマフォリン

研究実績の概要

本研究では、Ｘ線結晶構造解析と電子顕微鏡イメージングという分解能の異なる手法を併用し、免疫-神経インターフェースの素反応を司る分子実体の構造生物学的解明を目指した。
研究1（インテグリン受容体系）：α6β1インテグリンについては、抗β1抗体TS2/16のFv-clasp（本研究室で最近開発した新規デザイン抗体フラグメント）との複合体との形で結晶化に成功し、まずは3.37Å分解能で、続いて年度末には2.9Å分解能での回折データ取得に成功し、ついにその結晶構造決定を果たした。現在論文執筆中である。また、これと同時にα6β1インテグリンの生理的リガンドであるラミニンについて、その構造解析を関口清俊博士と共同でおこない、こちらも1.9Å分解能で構造決定に成功した。
研究２（セマフォリンシグナル系）： Sema4Dシグナルを阻害する環状ペプチドを取得し、そのターゲットであるヒトPlexin B1との複合体の構造決定を果たしていたが、これについて論文をCell Chem. Biol.誌に発表した。また、当該ペプチドをもとにマウスPlexinB1にも結合できるように改変したペプチドを得て、その動物実験への応用を開始した。さらに、別のペプチドが阻害剤ではなくアゴニストとして働くことを見いだし、培養細胞を用いたアッセイ系を用いてその構造最適化を進めた。
研究３（神経、ニッチ細胞系）：ニューロン特異的受容体蛋白質sorLAについては、抗体のFv-claspフラグメントとの共結晶化によりこれまでより高い分解能（2.9Å）でのペプチドリガンド包接型構造を決定することに成功した。ニッチ細胞から産生され幹細胞の維持や分化に必須な難水溶性Wnt蛋白質について、その補助受容体であるLRP6の細胞外ドメインの電子顕微鏡による可視化に成功し、Wntシグナル伝達メカニズムに関する重要な知見を得て論文として報告した。

現在までの達成度 (段落)

28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

28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] Karlsruher Institute of Technology(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: Karlsruher Institute of Technology
• [国際共同研究] University of Torino(イタリア)
  • 国名: イタリア
  • 外国機関名: University of Torino
• [国際共同研究] Harvard Medical School(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Harvard Medical School
• [国際共同研究] Max Delbruck Center for Biomedicine(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: Max Delbruck Center for Biomedicine
• [雑誌論文] Conformational freedom of the LRP6 ectodomain is regulated by N-glycosylation and the binding of the Wnt antagonist Dkk1. (2017)
  • 著者名/発表者名: Matoba K, Mihara E, Tamura-Kawakami K, Miyazaki N, Maeda S, Hirai H, Thompson S, Iwasaki K, and Takagi J.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 18 ページ: 32-40
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2016.12.017
  • 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] 2D hybrid analysis: Approach for building three-dimensional atomic model by electron microscopy image matching. (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto A, Miyazaki N, Takagi J, and Iwasaki K.
  • 雑誌名: Scientific Rep 巻: 7 ページ: 377
  • DOI: 10.1038/s41598-017-00337-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The unique prodomain of T-cadherin plays a key role in adiponectin binding with the essential extracellular cadherin repeats 1 and 2. (2017)
  • 著者名/発表者名: Fukuda S, Kita S, Obata Y, Fujishima Y, Nagao H, Masuda S, Tanaka Y, Nishizawa H, Funahashi T, Takagi J, Maeda N, and Shimomura I.
  • 雑誌名: J Biol Chem. 巻: 292 ページ: in press
  • DOI: 10.1074/jbc.M117.780734
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tailored placement of a turn-forming PA tag into the structured domain of a protein to probe its conformational state (2016)
  • 著者名/発表者名: Fujii Y, Matsunaga Y, Arimori T, Kitago Y, Ogasawara S, Kaneko M, Kato Y, and Takagi J.
  • 雑誌名: J. Cell Science 巻: 129 ページ: 1512-1522
  • DOI: 10.1242/jcs.176685
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] HGF-Metシグナル伝達の構造的基盤 (2016)
  • 著者名/発表者名: 海津正賢、高木淳一
  • 雑誌名: 日本血栓止血学会誌 巻: 27 ページ: 77-84
  • DOI: 10.2491/jjsth.27.77
• [雑誌論文] Structure of the plexin ectodomain bound by semaphorin-mimicking antibodies. (2016)
  • 著者名/発表者名: Suzuki K, Tsunoda H, Omiya R, Matoba K, Baba T, Suzuki S, Segawa H, Kumanogoh A, Iwasaki K, Hattori K, Takagi J.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 11 ページ: e0156719
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0156719
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Molecular Basis of the Ligand Binding Specificity of αvβ8 Integrin. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ozawa A, Sato Y, Imabayashi T, Uemura T, Takagi J, and Sekiguchi K.
  • 雑誌名: J Biol Chem. 巻: 291 ページ: 11551-11565
  • DOI: 10.1074/jbc.M116.719138
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural basis for multi-specific peptide recognition by the anti-IDH1/2 monoclonal antibody, MsMab-1. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kitago Y, Kaneko MK, Ogasawara S, Kato Y, and Takagi J.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 巻: 478 ページ: 1274-1279
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2016.08.110
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Probing conformational and functional states of human hepatocyte growth factor by a panel of monoclonal antibodies. (2016)
  • 著者名/発表者名: Umitsu M, Sakai K, Ogasawara S, Kaneko M, Asaki R, Tamura-Kawakami K, Kato Y, Matsumoto K, and Takagi J.
  • 雑誌名: Scientific Rep. 巻: 9 ページ: 33149
  • DOI: 10.1038/srep33149
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] PAタグ：ループ挿入可能な超高親和性ペプチドタグ (2016)
  • 著者名/発表者名: 高木淳一
  • 雑誌名: 生物物理 巻: 56 ページ: 284-287
  • DOI: 10.2142/biophys.56.284
• [雑誌論文] Redox-assisted regulation of Ca2+ homeostasis in the endoplasmic reticulum by ERdj5. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ushioda R, Miyamoto A, Inoue M, Watanabe S, Okumura M, Maegawa K, Uegaki K, Fujii S, Fukuda Y, Umitsu M, Takagi J, Inaba K, Mikoshiba K, and Nagata K.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 113 ページ: E6055-E6063
  • DOI: 10.1073/pnas. 1605818113
  • 査読あり
• [雑誌論文] Allosteric inhibition of a semaphorin 4D receptor plexin B1 by a high-affinity macrocyclic peptide. (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsunaga Y, Bashiruddin NK, Kitago Y, Takagi J, and Suga H.
  • 雑誌名: Cell Chem. Biol. 巻: 23 ページ: 1341-1350
  • DOI: 10.1016/j.chembiol.2016.09.015
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] プロテアーゼ切断によるHGF活性化の構造的基盤 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高木淳一
  • 学会等名: 金沢大学がん進展制御研究所 共同利用・共同研究拠点シンポジウム
  • 発表場所: 金沢大学（石川県、金沢市）
  • 年月日: 2017-02-14
  • 招待講演
• [学会発表] 新規フラグメント抗体フォーマット“Fv-clasp”の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 有森貴夫
  • 学会等名: 未来戦略機構第六部門（創薬基盤科学研究部門）シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学銀杏会館（大阪府、吹田市）
  • 年月日: 2017-01-20
• [学会発表] Wnt蛋白質可溶化能をもつ血清蛋白質ヒトアファミンの結晶構造 (2016)
  • 著者名/発表者名: 平井秀憲
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県、横浜市）
  • 年月日: 2016-12-01
• [学会発表] Wnt結合活性をもつ血清蛋白質アファミンに対するモノクローナル抗体のエピトープ解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 植田匠
  • 学会等名: 第39回 日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県、横浜市）
  • 年月日: 2016-12-01
• [学会発表] HGF/c-Metシグナリングの解明に向けた二本鎖HGFの構造決定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 海津 正賢
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県、横浜市）
  • 年月日: 2016-11-30 – 2016-12-02
• [学会発表] N型糖鎖によるWnt補助受容体LRP6細胞外領域のコンフォメーション制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 的場京子
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県、横浜市）
  • 年月日: 2016-11-30 – 2016-12-02
• [学会発表] 生物活性を保持したWnt蛋白質の新たな調製方法 (2016)
  • 著者名/発表者名: 三原恵美子
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県、横浜市）
  • 年月日: 2016-11-30 – 2016-12-02
• [学会発表] 「2Dハイブリッド解析による電子顕微鏡平均画像の成分解析（Component analysis of averaged EM images by 2D hybrid analysis）」 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松本淳
  • 学会等名: 第55回日本生物物理年会
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県、つくば市）
  • 年月日: 2016-11-25 – 2016-11-27
• [学会発表] 新規フラグメント抗体Fv-claspの結晶化シャペロンとしての応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 有森貴夫
  • 学会等名: 日本結晶学会平成28年度年会
  • 発表場所: 茨城県立県民文化センター（茨城県、茨城市）
  • 年月日: 2016-11-17
• [学会発表] Fv-clasp化抗体の結晶化シャペロンとしての有用性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高木淳一
  • 学会等名: 蛋白研セミナー「抗体創薬の最前線：バイオ医薬品開発の鍵となる分子設計技術」
  • 発表場所: 九州大学（福岡県、福岡市）
  • 年月日: 2016-11-01
  • 招待講演
• [学会発表] Understanding the signal transduction mechanism of single-pass membrane receptors via structural analysis (2016)
  • 著者名/発表者名: 高木淳一
  • 学会等名: 第89回日本生化学会大会シンポジウム「Making the most out of structures -Critical role of structural information in modern life science research-」
  • 発表場所: 仙台国際会議場（宮城県、仙台市）
  • 年月日: 2016-09-27
  • 招待講演
• [学会発表] Crystal structure of human Afamin, a serum glycoprotein that solubilize lipidated Wnt proteins (2016)
  • 著者名/発表者名: Hidenori Hirai
  • 学会等名: EMBO conferernce Wnt Meeting 2016
  • 発表場所: Brno, Czech Republic
  • 年月日: 2016-09-17
  • 国際学会
• [学会発表] Antibody-based technology to aid structural study of cell surface receptors. (2016)
  • 著者名/発表者名: Junichi Takagi
  • 学会等名: Department Seminar, Langone Medical Center, New York University
  • 発表場所: New York, USA
  • 年月日: 2016-08-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The “PA-tag toolbox”: Purification, detection, and biophysical manipulation of high-value target proteins. (2016)
  • 著者名/発表者名: Junichi Takagi
  • 学会等名: The Bioprocessing Summit "Advances in Purification Technologies"
  • 発表場所: Westin Boston Waterfront, Boston, USA
  • 年月日: 2016-08-17
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Antibodies and macrocyclic peptide binders to aid protein crystallization, receptor functional analysis, and lead discovery. (2016)
  • 著者名/発表者名: Junichi Takagi
  • 学会等名: Program in Cellular and Melecular Medicine Seminar, Boston Children’s Hospital / Harvard Medical School
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2016-08-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] New format antibody drives the crystallization of sorLA Vps10p domain (2016)
  • 著者名/発表者名: Kitago Y
  • 学会等名: Gordon Research Conference, Diffraction Methods in Structural Biology
  • 発表場所: Bates College, Lewston ME, USA
  • 年月日: 2016-07-17 – 2016-07-22
  • 国際学会
• [学会発表] 特異抗体FabによるSorLA Vps10pドメインの結晶化促進 (2016)
  • 著者名/発表者名: 北郷 悠
  • 学会等名: 第16回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 福岡国際センター（福岡県、福岡市）
  • 年月日: 2016-06-09
• [学会発表] PAタグのループへの挿入による蛋白質の構造変化評価システム (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤井勇樹
  • 学会等名: 第16回 日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 福岡国際センター（福岡県、福岡市）
  • 年月日: 2016-06-09
• [学会発表] Wnt結合能を有するヒトAfaminの構造解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 平井秀憲
  • 学会等名: 第16回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 福岡国際センター（福岡県、福岡市）
  • 年月日: 2016-06-09
• [学会発表] SLE患者由来抗DNA抗体の結晶構造解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 有森貴夫
  • 学会等名: 第16回 日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 福岡国際センター（福岡県、福岡市）
  • 年月日: 2016-06-08
• [学会発表] 神経ガイダンス因子セマフォリン4D受容体であるプレキシンB1に対するアロステリック阻害環状ペプチドP6の構造機能解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松永幸子
  • 学会等名: 第16回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場（福岡県、福岡市）
  • 年月日: 2016-06-07 – 2016-06-09
• [学会発表] 難溶性分泌タンパク質Wnt3aの発現精製・保存法の開発とその再生医療へのインパクト (2016)
  • 著者名/発表者名: 高木淳一
  • 学会等名: 第16回日本蛋白質科学会年会 ワークショップ「最新の蛋白質科学を支えるサンプル調製」
  • 発表場所: 福岡国際センター（福岡県、福岡市）
  • 年月日: 2016-06-07
  • 招待講演
• [学会発表] プロテアーゼ切断によるHGF活性化の構造的基盤 (2016)
  • 著者名/発表者名: 海津 正賢
  • 学会等名: 第16回日本蛋白質科学学会
  • 発表場所: 福岡国際会議場（福岡県、福岡市）
  • 年月日: 2016-06-07
• [産業財産権] プレキシンの結合調節剤 (2016)
  • 発明者名: 菅裕明、バシルディン ナセル、高木淳一、松永幸子
  • 権利者名: 菅裕明、バシルディン ナセル、高木淳一、松永幸子
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願２０１６－１２０２２６
  • 出願年月日: 2016-06-16
• [産業財産権] フラグメント抗体及び当該フラグメント抗体を用いるタンパク質の結晶化法 (2016)
  • 発明者名: 高木淳一
  • 権利者名: 高木淳一
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願２０１６－２１８６３１
  • 出願年月日: 2016-11-09