芳香族炭化水素受容体によるダイオキシン認識の構造基盤の解明

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15K14471
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 大戸 梅治 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 准教授 (90451856)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: ダイオキシン / 構造生物学 / Ｘ線結晶構造解析

研究実績の概要

環境中に広く存在するダイオキシンなどの芳香族炭化水素は，生体中ではAryl hydrocarbon receptor (AhR)（ダイオキシン受容体）により認識されている。AhRは転写調節因子であり，ダイオキシンに応答して薬物代謝酵素の誘導を促進させる。本申請課題では，AhRによるダイオキシンの認識と転写活性化機構をＸ線結晶構造解析により原子分解能で明らかにすることを目的とする。AhRは，発がんや催奇形性，自己免疫疾患，メタボリックシンドロームなど種々の病態に関与しており，これらの治療薬のターゲットとなることが期待されており，本研究はその構造基盤を与えるものである。本申請課題では，AhRによるダイオキシン認識と転写活性化の中核であるAhR（リガンド）/ARNTヘテロ２量体とDNA（XRE配列）の４者複合体の構造解析を目指す。これより，AhRによるリガンドの認識，AhRとARNTとの相互作用，AhR/ARNTによるDNA認識機構を原子レベルで明らかにする。
これまでの研究により、蛋白質表面に存在すると予想されるループ領域を欠損させた変異体を複数作成し結晶化を試みてきた。今年度はさらに結晶化に有利となるように一部のドメインを欠損させたAhR/ARNTを複数種類作成した。そのうちでPAS-Bドメインを欠損させたAhRとARNT複合体試料についてDNAとの複合体結晶を得ることに成功した。また、ARNTとヘテロ2量体を形成することでAhRとARNTの複合体形成を阻害するAhRRに関して、AhRR/ARNT複合体の結晶構造解析に成功した。

研究成果

• [国際共同研究] ミネソタ大/コロラド大(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: ミネソタ大/コロラド大
• [雑誌論文] The crystal structure of mouse LC3B in complex with the FYCO1 LIR reveals the importance of the flanking region of the LIR motif. (2017)
  • 著者名/発表者名: Sakurai, S., Tomita, T., Shimizu, T., & Ohto, U.
  • 雑誌名: Acta Crystallogr F Struct Biol Commun. 巻: 73 ページ: 130-137
  • DOI: 10.1107/S2053230X17001911
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Emerging roles of the processing of nucleic acids and Toll-like receptors in innate immune responses to nucleic acids (2017)
  • 著者名/発表者名: Miyake, K., Shibata, T., Ohto, U., & Shimizu, T.
  • 雑誌名: J Leukoc Biol. 巻: 101 ページ: 135-142
  • DOI: 10.1189/jlb.4MR0316-108R.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural Analysis Reveals that Toll-like Receptor 7 Is a Dual Receptor for Guanosine and Single-Stranded RNA. (2016)
  • 著者名/発表者名: Zhang, Z., Ohto, U., Shibata, T., Krayukhina, E., Taoka, M., Yamauchi, Y., Tanji, H., Isobe, T., Uchiyama, S., Miyake, K., Shimizu, T.
  • 雑誌名: Immunity 巻: 45 ページ: 737-748
  • DOI: 10.1016/j.immuni.2016.09.011.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Crystal structure of NOD2 and its implications in human disease (2016)
  • 著者名/発表者名: Ohto U, Ishida H, Krayukhina E, Uchiyama S, Inoue N, Shimizu T.
  • 雑誌名: Na. Commun. 巻: 7 ページ: 11813
  • DOI: 10.1038/ncomms11813.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Structures of nucleic acids sensing Toll-like receptors (2016)
  • 著者名/発表者名: Umeharu Ohto and Toshiyuki Shimizu
  • 学会等名: The 45th annual meeting of the Japanese Society for Immunology (JSI)（
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター（沖縄、宜野湾）
  • 年月日: 2016-12-05 – 2016-12-07
  • 招待講演
• [学会発表] Structural studies of innate immune RNA receptor human TLR8 (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiromi Tanji, Umeharu Ohto, Toshiyuki Shimizu
  • 学会等名: 14th Conference of the Asian Crystallographic Association
  • 発表場所: Hanoi, Vietnam
  • 年月日: 2016-12-04 – 2016-12-07
  • 国際学会
• [学会発表] 自然免疫受容体 TLR7 の構造学的研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 張志寛、大戸梅治、清水敏之
  • 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、博多）
  • 年月日: 2016-06-07 – 2016-06-09
• [備考] 研究室ホームページ
  • URL: http://www.f.u-tokyo.ac.jp/~kouzou/index.html