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2019 年度 実績報告書

多階層解析による脂質二重膜中でのToll様受容体の活性化機構の全貌解明

研究課題

研究課題/領域番号 19H03164
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) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードシグナル伝達 / TLR受容体 / 自然免疫 / クライオ電子顕微鏡 / 膜受容体
研究実績の概要

本課題では自然免疫系の一回膜貫通型のToll様受容体(TLR)を研究対象とする。TLRは様々な疾患に関与し、医学・薬学的な重要に創薬ターゲットであり、そのリガンド認識・活性化・シグナル伝達機構の正しい理解が必要とされている。これまでの研究により、TLRが特異的にリガンドを認識し、細胞外ドメインが二量体化する機構が明らかになっているが、TLR全長に関する実験データは皆無であり、細胞外から細胞内へとどのように情報が伝達されるかに関しては未解明である。本申請課題では、TLR全長の脂質二重膜上での構造および挙動を多階層で解析することを目指す。
今年度は、TLR全長の活性化状態の3次元構造を解明することに注力した。まず、TLR全長を、脂質環境を模したナノディスクに効率的に再構成する条件検討を重点的に検討した。ナノディスク形成に使用する膜足場タンパク質の検討、脂質の検討、再構成手順の検討を行った。その結果、1分子のTLR全長を再構成する条件およびリガンドを介した2分子のTLR全長を再構成する条件をそれぞれ最適化することに成功した。さらに、2分子のTLR全長をナノディスクに再構成した試料に関して、クライオ電顕での構造解析を進めた。サンプルの調製方法、グリッドの凍結条件などを検討し、十分に粒子が分散したクライオ電顕像が得られるようになった。今後、さらに条件を検討することで、脂質二重膜上での活性化型のTLR全長の構造解析が可能となる見通しである。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究課題の大きな目標の一つであるTLR全長の構造解析に向けて、大きな進展が得られた。

今後の研究の推進方策

まずは、引き続き脂質二重膜上でのTLR全長の構造解析を達成することに注力する。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) (うち招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Homeostatic and pathogenic roles of GM 3 ganglioside molecular species in TLR 4 signaling in obesity2020

    • 著者名/発表者名
      Kanoh Hirotaka、Nitta Takahiro、Go Shinji、Inamori Kei‐ichiro、Veillon Lucas、Nihei Wataru、Fujii Mayu、Kabayama Kazuya、Shimoyama Atsushi、Fukase Koichi、Ohto Umeharu、Shimizu Toshiyuki et al.
    • 雑誌名

      The EMBO Journal

      巻: in press ページ: in press

    • DOI

      doi: 10.15252/embj.2019101732

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Rationally Designed Small-Molecule Inhibitors Targeting an Unconventional Pocket on the TLR8 Protein-Protein Interface2020

    • 著者名/発表者名
      Jiang Shuangshuang、Tanji Hiromi、Yin Kejun、Zhang Shuting、Sakaniwa Kentaro、Huang Jian、Yang Yi、Li Jing、Ohto Umeharu、Shimizu Toshiyuki、Yin Hang
    • 雑誌名

      Journal of Medicinal Chemistry

      巻: 63 ページ: 4117~4132

    • DOI

      doi: 10.1021/acs.jmedchem.9b02128

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 一回膜貫通型Toll様受容体のリガンド認識とシグナル伝達機構の構造基盤2019

    • 著者名/発表者名
      大戸梅治
    • 学会等名
      第19回日本蛋白質科学会 第71回日本細胞生物学会 合同年次大会
    • 招待講演
  • [学会発表] ZOO systemを用いた自動回折データ収集の実際2019

    • 著者名/発表者名
      大戸梅治
    • 学会等名
      第11回SPring-8ユーザー共同体(SPRUC)放射光構造生物学研究会
    • 招待講演
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      http://www.f.u-tokyo.ac.jp/~kouzou/index.html

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公開日: 2021-01-27  

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