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2018 年度 実績報告書

フォールディング中間体の分子認識から紐解くタンパク質品質管理の分子基盤

研究課題

研究課題/領域番号 17K15098
研究機関東北大学

研究代表者

奥村 正樹  東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (50635810)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
キーワードフォールディング中間体 / PDIファミリー / NMR / 前駆体蛋白質 / 酸化的フォールディング
研究実績の概要

真核細胞において小胞体は、新規に合成されたタンパク質にジスルフィド結合の形成を伴った立体構造(酸化的フォールディング)を獲得する場である。小胞体には20 種類以上ものProtein Disulfide Isomerase (PDI)ファミリータンパク質が酸化的フォールディングを触媒する。その中でもPDIのみが最も優れたジスルフィドイソメラーゼであることがわかっているが、基質のフォールディング中間体の認識における作用機序は明らかでなかった。フォールディング初期において、PDIは二量体へ会合し、その中央に形成される空間(キャビティ)に基質が取り込まれる様子を観察し、全く新しい基質取り込み機構を2019年に国際誌Nature Chemical Biologyに、筆頭著者、研究責任者として発表した。しかしながら、依然として構造や機能が異なる複数のターゲット分子(基質)のフォールディング中間体を認識するPDI の機能発現機構は不明である。2018年度中に、酸化的フォールディングの基質としてプロウログアニリンを選定し、過渡的に集積されるフォールディング中間体の構造決定を目指し、NMR によって各種スペクトルを収集中した。フォールディング中間体の構造決定は難航しており、今後MDなどを利用した解析アプローチを取り入れる予定である。また、過渡的に集積される幾つかの中間状態のうち、PDIによるジスルフィド結合の交換反応性が高い種があることを見出したため、今後他のPDIファミリ-との相互作用解析により、基質認識に関する普遍的原理を探求する予定である。さらに、他の基質として、b2mやインスリンも採用し、これら酸化的フォールディング解析は順調に進んだ。以上、幅広い基質を認識する各種PDIファミリーの作動原理を更に追求する。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 4件、 査読あり 7件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 5件) 図書 (3件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Dynamic assembly of protein disulfide isomerase in catalysis of oxidative folding.2019

    • 著者名/発表者名
      Okumura M.#*, Noi K.#, Kanemura S., Kinoshita M., Saio T., Inoue Y., Hikima T., Akiyama S., Ogura T.*, and Inaba K.*(#equal contribution, *corresponding authors)
    • 雑誌名

      Nat Chem Biol.

      巻: 15 ページ: 499-509

    • DOI

      10.1038/s41589-019-0268-8.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Protein Disulfide Isomerase family: from Proteostasis to Pathogenesis2019

    • 著者名/発表者名
      Matsusaki M.#, Kanemura S.#, Kinoshita M.#, Lee Y.H., Inaba K.*, and Okumura M.* (#equal contribution *corresponding authors)
    • 雑誌名

      Biochim Biophys Acta-general subjects

      巻: in press ページ: in press

    • DOI

      10.1016/j.bbagen.2019.04.003.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Coupling effects of thiol and urea-type groups for promotion of oxidative protein folding2019

    • 著者名/発表者名
      Okada S.,# Matsusaki M.,# Arai K., Hidaka Y., Inaba K., Okumura M.,* and Muraoka T.* (#equal contribution, *corresponding authors)
    • 雑誌名

      Chem Commun (Camb)

      巻: 55 ページ: 759-762

    • DOI

      10.1039/c8cc08657e.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ero1-mediated reoxidation of PDI accelerates the folding of cone-snail toxins2018

    • 著者名/発表者名
      O'Brien H., Kanemura S., Okumura M., Baskin P., Bandyopadhyay P., Ellgaard L., Inaba K., and Safavi-Hemami H.*
    • 雑誌名

      Int. J. Mol. Sci.

      巻: 11 ページ: E3418.

    • DOI

      10.3390/ijms19113418.

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Energy landscape of polymorphic amyloid generation of β2-microglobulin revealed by calorimetry.2018

    • 著者名/発表者名
      Kinoshita M., Lin Y., Itoh D., Okumura M., Markova N., Ladbury J.E., Sterpone F., and Lee Y.H.*
    • 雑誌名

      Chem Commun (Camb).

      巻: 57 ページ: 7995-7998

    • DOI

      10.1039/c8cc02718h.

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Impact of membrane curvature on amyloid aggregation.2018

    • 著者名/発表者名
      Terakawa M.S., Lin Y., Kinoshita M., Kanemura S., Itoh D., Sugiki T., Okumura M., Ramamoorthy A., and Lee Y.H.*
    • 雑誌名

      Biochim Biophys Acta Biomembr.

      巻: 18 ページ: 30130-30145

    • DOI

      10.1016/j.bbamem.2018.04.012.

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Characterization and optimization of two-chain folding pathways of insulin via native chain assembly2018

    • 著者名/発表者名
      Arai K., Takei T., Shinozaki R., Noguchi N., Fujisawa S., Katayama H., Moroder L., Ando S., Okumura M., Inaba K., Hojo H.,* and Iwaoka M.*
    • 雑誌名

      Communications Chemistry

      巻: 1 ページ: e26

    • DOI

      10.1038/s42004-018-0024-0

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Understanding the proteostasis mechanism in the endoplasmic reticulum2019

    • 著者名/発表者名
      M. Okumura
    • 学会等名
      358th IMEG Seminar, Kumamoto Univ.
    • 招待講演
  • [学会発表] 小胞体内局在酵素Protein Disulfide Isomerase familyによるタンパク質品質管理機構の理解2018

    • 著者名/発表者名
      奥村 正樹
    • 学会等名
      北海道大学薬学部
    • 招待講演
  • [学会発表] Understanding the proteotasis mechanism in the Endoplasmic Reticulum2018

    • 著者名/発表者名
      M. Okumura
    • 学会等名
      KBSI seminar
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 酵素の構造ダイナミクスから紐解く基質認識の理解―Protein Disulfide Isomeraseを事例として2018

    • 著者名/発表者名
      奥村 正樹
    • 学会等名
      第18回日本蛋白質科学会年会、ランチョンセミナ-
    • 招待講演
  • [学会発表] Dynamic assembly and disassembly of protein disulfide isomerase in catalysis of oxidative protein folding2018

    • 著者名/発表者名
      M. Okumura
    • 学会等名
      333th IMEG Seminar, Kumamoto Univ.
    • 招待講演
  • [図書] 放射光利用の手引きー農水産・医療、エネルギー、環境、材料開発分野などへの応用ー細胞のタンパク質2019

    • 著者名/発表者名
      奥村正樹、稲葉謙次
    • 総ページ数
      5
    • 出版者
      アグネ技術センター
  • [図書] Oxidatve Folding of Peptides and Proteins 2nd Edition2018

    • 著者名/発表者名
      Okumura, M., Watanabe, S., Inaba, K.
    • 総ページ数
      25
    • 出版者
      Royal Society of Chemistry
  • [図書] アルツハイマー病ー発症メカニズムと新規診断法・創薬・治療開発2018

    • 著者名/発表者名
      奥村正樹、稲葉謙次
    • 総ページ数
      5
    • 出版者
      NTS
  • [産業財産権] タンパク質のリフォールディング剤、タンパク質のリフォールディング方法及びタンパク質の再生方法2018

    • 発明者名
      奥村 正樹、村岡 貴博、岡田 隼輔、稲葉 謙次、松﨑 元紀
    • 権利者名
      奥村 正樹、村岡 貴博、岡田 隼輔、稲葉 謙次、松﨑 元紀
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2018-109769

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公開日: 2019-12-27  

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