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2020 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、まずTLR全長の活性化状態のクライオ電子顕微鏡解析を進めた。TLR全長を脂質環境を模したナノディスクに再構成した試料を用いて解析を進めた。その結果、TLR3全長の活性化型2量体を再構成したナノディスク試料について、4オングストロームを超える解像度の密度マップを得ることに成功した。TLR3の細胞外ドメインとリガンドである二本鎖RNAの密度は明瞭に確認することができた。しかし、TLR3の膜貫通領域および細胞内のTIRドメインに関しては密度を確認することができなかった。これは、TLR3の細胞外ドメインが膜に対して柔軟性を有していることを示唆する。クロスリンクにより安定化する、脂質二重膜の膜組成を最適化する、アダプター分子との複合体を形成させる、などしてTLR3の細胞外ドメインと膜貫通領域の間の柔軟性を制限する検討を引き続き行う予定である。

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

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

    (7件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Cryo-EM structures of Toll-like receptors in complex with UNC93B12021

    • 著者名/発表者名
      Ishida Hanako、Asami Jinta、Zhang Zhikuan、Nishizawa Tomohiro、Shigematsu Hideki、Ohto Umeharu、Shimizu Toshiyuki
    • 雑誌名

      Nature Structural & Molecular Biology

      巻: 28 ページ: 173~180

    • DOI

      10.1038/s41594-020-00542-w

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural analysis reveals TLR7 dynamics underlying antagonism2020

    • 著者名/発表者名
      Tojo Shingo、Zhang Zhikuan、Matsui Hiroyuki、Tahara Masahiro、Ikeguchi Mitsunori、Kochi Mami、Kamada Mami、Shigematsu Hideki、Tsutsumi Akihisa、Adachi Naruhiko、Shibata Takuma、Yamamoto Masaki、Kikkawa Masahide、Senda Toshiya、Isobe Yoshiaki、Ohto Umeharu、Shimizu Toshiyuki
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 11 ページ: 5204~5204

    • DOI

      10.1038/s41467-020-19025-z

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The effect of anesthetics on toll like receptor 92020

    • 著者名/発表者名
      Koutsogiannaki Sophia、Bu Weiming、Hou Lifei、Shibamura‐Fujiogi Miho、Ishida Hanako、Ohto Umeharu、Eckenhoff Roderic G.、Yuki Koichi
    • 雑誌名

      The FASEB Journal

      巻: 34 ページ: 14645~14654

    • DOI

      10.1096/fj.202000791RR

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Crystal structure of the FYCO1 RUN domain suggests possible interfaces with small GTPases2020

    • 著者名/発表者名
      Sakurai Shunya、Shimizu Toshiyuki、Ohto Umeharu
    • 雑誌名

      Acta Crystallographica Section F Structural Biology Communications

      巻: 76 ページ: 326~333

    • DOI

      10.1107/S2053230X20009012

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal structure of TEX101, a glycoprotein essential for male fertility, reveals the presence of tandemly arranged Ly6/uPAR domains2020

    • 著者名/発表者名
      Masutani Mamiko、Sakurai Shunya、Shimizu Toshiyuki、Ohto Umeharu
    • 雑誌名

      FEBS Letters

      巻: 594 ページ: 3020~3031

    • DOI

      10.1002/1873-3468.13875

    • 査読あり
  • [学会発表] UNC93B1による核酸認識TLRの輸送機構の構造基盤2021

    • 著者名/発表者名
      石田英子、浅見仁太、大戸梅治、清水敏之
    • 学会等名
      日本薬学会第141年会(広島)オンライン
  • [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: 2021-12-27  

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