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顆粒球コロニー刺激因子(GCSF)は白血球またはリンパ球に分類される血液細胞群の分化・増殖に関与する因子であり、癌の化学療法や放射線療法などで白血球、特に好中球の減少をきたした患者に対しそれを回復させる医薬品として実用化されており、国内で約450億円の市場規模を有する。本研究はヒトGCSFのリガンド-受容体複合体の立体構造をX線結晶解析により明らかにし、ヒトGCSF受容体(GCSF-R)の活性化機構を原子レベルで解明することを目的としている。
平成17年度前半は高分解能(3A以上の)の回折能を有する結晶の作成を試みた。これまで取得していた結晶の最高分解能は4.5Aであったが、GCSF-Rの精製度を向上させることにより2.8A分解能の回折能を有する結晶の取得に成功した。平成17年度後半は取得した高分解能結晶を用いて引き続き構造解析を実施した。既知の部分構造(リガンド、受容体の一部)を用いた分子置換法解析、およびセレンラベル化結晶、水銀溶液浸漬結晶を用いた重原子同型置換法解析を組み合わせることにより、GCSFのリガンド-受容体複合体構造の決定に成功した。取得した複合体構造はリガンドと受容体が2二2の組成比で構成されており、さらに既知の熱力学的および生化学的実験結果と照らし合わせることにより、決定した複合体構造が活性状態を示すことを明らかにした。平成18年度前半は、Ig様ドメインを大腸菌発現系を用いて取得し、ヒトGCSFとの熱力学的・分光学的相互作用解析を実施した。さらに、ゲルろ過で取得されたリガンド-受容体(Ig様ドメイン)複合体の結晶化スクリーニングを実施し、3.3A分解能の回折能を有する結晶を取得した。
上記の研究成果は、平成17-18年度に計3件が雑誌論文として掲載された(研究発表欄に記載)。また、本研究成果により、研究代表者は所属機関である日本原子力研究開発機構の平成18年度理事長表彰(研究開発功績賞)を受賞した。
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