マウスペプチド性フェロモンＥＳＰ１―ＧＰＣＲクラスＣ受容体の特異的認識機構の解明

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24780104
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 吉永 壮佐 熊本大学, 大学院生命科学研究部(薬), 助教 (00448515)
• キーワード: 情報伝達 / フェロモン / 構造生物学 / タンパク質 / 立体構造 / NMR / GPCR / 分子認識

研究概要

【研究目的】多くの生物は，種を保存するため，異性を正確に認識する情報手段として「フェロモン」を用いる。フェロモンが受容体によって正確に認識される仕組みを知ることは，生殖活動を理解し，生態系の乱れを制御する方法の開発につながる。代表者は，哺乳類において唯一，リガンド～受容体～性行動という一連のシグナルの流れが明らかな，ペプチド性フェロモン ESP1 の立体構造決定に世界で初めて成功した。本研究は，ESP1 が，受容体である V2Rp5 に正確に認識される仕組みを，立体構造に基づいて理解することを目的とする。本研究の成果は，実験用マウスの作製の促進や野生マウスの繁殖抑制に有効な，アゴニスト・アンタゴニストの開発に有力な構造情報を提供する。
【研究実績】① ESP1―V2Rp5 間の結合強度を定量化する実験系の確立
大腸菌の発現系を用いて ESP1 の調製を行った。コムギ胚芽無細胞タンパク質合成系を用いて V2Rp5 の細胞外領域の調製を行った。アミンカップリングにて樹脂に固定化した ESP1 に対する V2Rp5 の結合量を、ウェスタンブロット法で定量化することに成功した。
② 立体構造に基づくESP1―V2Rp5 結合面の同定
代表者が構造決定した ESP1 の立体構造、および、既知の代謝型グルタミン酸受容体の立体構造に基づくV2Rp5 の構造モデルを用いて、ESP1―V2Rp5 複合体モデルを構築した。モデル構造に基づいて作製した ESP1 変異体の神経活性化能を調べることで、ESP1 の V2Rp5 結合面を明らかにした。また、①の調製法と結合量の定量法を用いて V2Rp5 変異体を調製し、ESP1 結合面を評価することで結合面を同定した。
③ ESP1―V2Rp5複合体モデルの構築と検証：　明らかにした ESP1―V2Rp5 結合面の情報をもとに、複合体モデルを最適化した。

研究成果

• [雑誌論文] Expression and purification of mouse peptide ESP4 in Escherichia coli. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirakane, M., Taniguchi, M., Yoshinaga, S., Misumi, S., and Terasawa, H.
  • 雑誌名: Protein Expr. Purif. 巻: 96 ページ: 20-25
  • DOI: 10.1016/j.pep.2014.01.010.
  • 査読あり
• [雑誌論文] マウスの性行動を制御するペプチド性フェロモンESP1の立体構造決定―クラスＣタイプＧＰＣＲによるリガンド認識機構の解析― (2014)
  • 著者名/発表者名: 谷口雅浩，吉永壮佐，佐藤徹，はが紗智子，東原和成，寺沢宏明
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: 52 ページ: 67-69
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure of the mouse sex peptide pheromone ESP1 reveals a molecular basis for specific binding to the class C G-protein-coupled vomeronasal receptor. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshinaga, S., Sato, T., Hirakane, M., Esaki, K., Hamaguchi, T., Haga-Yamanaka, S., Tsunoda, M., Kimoto, H., Shimada, I., Touhara, K., and Terasawa, H.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 288 ページ: 16064-16072
  • DOI: 10.1074/jbc.M112.436782
  • 査読あり
• [備考] マウスの性行動を制御するペプチド性フェロモンの立体構造と受容体相互作用機構を解明
  • URL: http://www.a.u-tokyo.ac.jp/topics/2013/20130509-4.html