ヒトホスホリパーゼDのドメイン解剖学による細胞シグナル伝達機構の研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14780526
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 廣明 秀一 横浜市立大学, 大学院・総合理学研究科, 助教授 (10336589)
• キーワード: ホスホリパーゼD / ホスファチジン酸 / エンドソーム / PX domain / ドメイン解剖学 / SH3 domain / MIT domain / PRESAT-vector

研究概要

本研究は、ヒトホスホリパーゼD(PLD)と代謝産物ホスファチジン酸(PA)のシグナル伝達機構を、構造生物学的に解明することが最終的な目的である。本課題では、(1)PLDの細胞内局在や活性を制御しているN末端領域から、単独でfoldingするドメインを単離し構造解析を行うドメイン解剖学的研究、(2)PLDシグナル経路下流に存在するエフェクターを同定する目的で新規PA結合ドメインの探索、(3)両者に共通するドメイン解剖学の基盤技術の開発を行った。その結果
(1)PLDのN末端に存在するPLD1-PXの発現系・巻き戻し条件を確立しNMR測定に成功した。PLD1-PXは溶解度が低く、部分的に非特異的に会合し、6割強のNMRシグナルしか観測できなかった。生化学的実験には十分な試料を得る方法が確立できた。今後、脂質結合特異性を決定する。
(2)2003年にJangらによりPLD2-PXとPLCγ1-SH3の相互作用のシグナル伝達における重要性が示された。類似のドメイン間相互作用系として、PLD2-PXよりも溶解度の高いp47PXとp47SH3Cを用いて、脂質結合の変化を調べた。PI(45)P_2との結合はSH3により阻害される一方、PAとの結合は阻害されなかった(論文1)
(3)新規膜結合ドメインを探索するために、それに適した発現系構築法(PRESAT-vector法)を開発し、MITドメインとPXAドメイン計9種類の発現実験を行った(論文2)。いずれもエンドソーム因子SNX中でPXに隣接して現れるドメインであり、PLD下流因子である可能性がある。現在、MITの一つにPIP結合活性があることを見出し、立体構造解析中である。
(4)ドメイン解剖学的手法の基盤として、溶解度の低い蛋白質ドメインのNMR解析法を開発した。GCMをモデル試料として実証実験を行い、その完全帰属に成功した(論文3)。

研究成果

• [文献書誌] Ago, T., Kuribayashi, F., Hiroaki, H., Takeya, R., Ito, T., Kohda, D., Sumimoto, H.: "Phosphorylation of p47phox directs phox homology domain from SH3 domain toward phosphoinositides, leading to phagocyte NADPH oxidase activation."Proc Natl Acad Sci U S A. 100. 4474-4479 (2003)
• [文献書誌] Goda, N., Tenno, T., Takasu, H., Hiroaki, H*., Shirakawa, M.: "The PRESAT-vector : Asymmetric T-vector for high-throughput screening of soluble protein domains."Protein Science. 13. 652-658 (2004)
• [文献書誌] Shimizu, M., Hiroaki, H., Kohda, D., Hosoya, T., Akiyama-Oda, Y., Hotta, Y., Morita, E.H., Morikawa, K.: "NMR and ICP spectroscopic analysis of the DNA-binding domain of the Drosophila GCM protein reveals a novel Zn2+ -binding motif."Protein Engineering. 16. 247-254 (2003)