X線結晶構造解析による核酸塩基―陽イオン共輸送体の輸送機構の解明

2011 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21370043
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 島村 達郎 京都大学, 医学研究科, 特定講師 (90391979)
• 研究分担者: 小林 拓也 京都大学, 医学研究科, 講師 (20311730) ; 白石 充典 九州大学, 薬学研究院, 助教 (00380527)
• キーワード: X線結晶構造解析 / 輸送体 / 交互アクセス機構

研究概要

輸送体は、肝臓、腎臓、脳、小腸、腫瘍など、種々の組織に分布し、栄養素、イオン、薬剤、毒物等を基質として膜を隔てた選択的な物質輸送を行い、生命維持に必須の役割を果たしている。そのため、多くの薬剤の標的となっているが、効率的な薬剤開発には、輸送体の輸送機構の解明が必須である。我々は二次性能動輸送体であるヒトの神経伝達物質輸送体やグルコース輸送体と構造が類似しているヒダントイン輸送体Mhp1について構造解析研究を行っている。われわれは、昨年度までに「基質を細胞内に放出して内側に開いた状態」、「基質を結合して閉じた状態」、「基質を敢り込むために外向きに開いた状態」の三種類の構造を決定し、分子動力学的計算と合わせて、Mhp1がどのように動いて基質を輸送するのかを解明し論文を発表した。本年度は、より詳細にMhp1の輸送機構を分子レベルで理解するために、「基質を細胞内に放出して内側に開いた状態」、「基質を結合して閉じた状態」の構造について、より高分解能で構造を決定することを目指し、蒸気拡散法、キュービックフェーズ法による結晶化、抗体を用いた結晶化も含めて検討を行ってきた。特に「基質を結合して閉じた状態」については、構造決定に用いたベンジルヒダントイン以外にも様々な基質をソークングさせ分解能の改善を試みた。

研究成果

• [雑誌論文] The Na+-hydantoin membrane transport protein, Mhp1 (2012)
  • 著者名/発表者名: Weyand S.Shimamura T., et al
  • 雑誌名: Encyclopedia of Biophysics 巻: (掲載確定)
• [雑誌論文] Cloning, expression and purification of the anion exchanger 1 homologue from the basidiomycete Phanerochaete chrysosporium (2011)
  • 著者名/発表者名: Tokuda N, Igarashi K, Shimamura T(co-1st author), Yurugi-Kobayashi T, Shiroishi M, Ito K, Sugawara T, Asada H, Murata T, Nomura N, Iwata S, Kobayashi T.
  • 雑誌名: Protein. Expr. Purif. 巻: 79(1) ページ: 81-7
  • DOI: DOI:10.1016/j.pep.2011.04.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of the Pichia pastoris expression system for the production of GPCRs for structural analysis (2011)
  • 著者名/発表者名: Asada H, Uemura T, Yurugi-Kobayashi T, Shiroishi M, Shimamura T, Tsujimoto H, Ito K, Sugawara T, Nakane T, Nomura N, Murata T, Haga T, Iwata S, Kobayashi T.
  • 雑誌名: Microb. Cell. Fact. 巻: 10 ページ: 24
  • DOI: DOI:10.1186/1475-2859-10-24
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal Structure of Glucansucrase from the Dental Caries Pathogen Streptococcus mutans (2011)
  • 著者名/発表者名: Ito K, Ito S, Shimamura T(co-1st author), Weyand S, Kawarasaki Y, Misaka T, Abe K, Kobayashi T, Cameron AD, Iwata S.
  • 雑誌名: J. Mol. Biol. 巻: 408(2) ページ: 177-86
  • DOI: DOI:10.1016/j.jmb.2011.02.028
  • 査読あり
• [雑誌論文] Production of the stable human histamine H(1) receptor in Pichia pastoris for structural determination (2011)
  • 著者名/発表者名: Shiroishi M, Kobayashi T, Shimamura T., et al
  • 雑誌名: Methods 巻: 55 ページ: 281-286
  • DOI: 10.1016/j.ymeth.2011.08.015
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Nucleobase-Cation-Symport-1 family of Membrane Transport Proteins (2011)
  • 著者名/発表者名: Weyand S.Shimamura T., et al
  • 雑誌名: Handbook of Metalloproteins 巻: 4 and 5 ページ: 848-864
  • DOI: 10.1002/0470028637
• [学会発表] 膜蛋白質の結晶化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 島村達郎
  • 学会等名: 第12回日本蛋白質科学会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場(愛知県)(招待講演)(発表確定)
  • 年月日: 2012-06-20
• [学会発表] Structural studies of human G-protein coupled receptors (2012)
  • 著者名/発表者名: Shimamura T.
  • 学会等名: 日本農芸化学会2012年度大会
  • 発表場所: 京都女子大学(京都府)(招待講演)
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] 微結晶を用いた創薬ターゲット膜タンパク質の構造解析とSACLAの可能性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 島村達郎
  • 学会等名: 第25回日本放射光学会年会放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: 鳥栖市民文化会館(佐賀県)(招待講演)
  • 年月日: 2012-01-09
• [学会発表] 二次性能動輸送体Mhp1の交互アクセス機構の解明 (2011)
  • 著者名/発表者名: 島村達郎
  • 学会等名: 2011年度日本生体エネルギー研究会
  • 発表場所: 京都産業大学(京都府)
  • 年月日: 2011-12-21
• [学会発表] Structural basis of secondary active transport in the sodium-hydantoin transporter Mhp1 (2011)
  • 著者名/発表者名: Shimamura T.
  • 学会等名: The JSPS/iCeMS International Symposium
  • 発表場所: 京都大学(京都府)(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-17
• [学会発表] ヒト由来ヒスタミン受容体H1の構造解析戦略 (2011)
  • 著者名/発表者名: 島村達郎, ら
  • 学会等名: 第84回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都国際会館(京都府)(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-24
• [学会発表] ヒダントイン輸送体Mhp1の基質輸送中の動き (2011)
  • 著者名/発表者名: 島村達郎
  • 学会等名: 生理研研究会
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター(愛知県)(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-08
• [学会発表] Structure of the human histamine H1 receptor with doxepin (2011)
  • 著者名/発表者名: Shimamura T., et al
  • 学会等名: International Union of Crystallography, XXII Congress and General Assembly
  • 発表場所: マドリッド(スペイン)(招待講演)
  • 年月日: 2011-08-29
• [備考]
  • URL: http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/news_data/h/h1/news6/2010/100423_1.htm