多剤排出輸送体の構造生物学

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25291011
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 石谷 隆一郎 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (90361568)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: Ｘ線結晶構造解析 / 膜タンパク質 / 多剤耐性菌 / 薬物動態

研究実績の概要

Drug/Metabolite Transporter (DMT)は真正細菌、古細菌から真核生物に至るまで広く保存された膜輸送体のスーパーファミリーであり、毒物や代謝産物など様々な低分子化合物の輸送に関与している。DMTに属する輸送体であるYddGは，アミノ酸等を細胞外へと排出することで細胞内の代謝物恒常性に関わっており，真正細菌の間で広く保存されている。我々は、細菌Starkeya novella由来YddGの立体構造を2.4Å分解能で決定した。その結果、YddGは従来の輸送体ファミリーには見られない新規な折り畳みを持つ膜蛋白質であることが判明した．分子中央部には大きなポケットが形成されており、ポケット内部をアミノ酸分子が入りやすい容積や環境にすることで、基質アミノ酸や薬剤とそれ以外の物質を選択し、細胞外へ排出することが判明した。さらに、構造情報に基づく生化学的解析とMDシミュレーションから、YddGが基質を輸送するメカニズムは、これまで類似の報告が無い新規のものであることが明らかになった。以上の結果はNature誌に掲載された．真核生物由来MATEに関しては，構造解析可能なレベルの量・純度・安定性を有する真核生物由来MATE 発現系の網羅的探索を行ったところ，ひとつの系について有望な候補が見つかった．現在，後続のプロジェクトとして採択された基盤(B) 17H03640のサポートにより引き続き大量調製，結晶化と構造解析を推進している．

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Crystal structures of the TRIC trimeric intracellular cation channel orthologues (2016)
  • 著者名/発表者名: Kasuya G, Hiraizumi M, Maturana AD, Kumazaki K, Fujiwara Y, Liu K, Nakada-Nakura Y, Iwata S, Tsukada K, Komori T, Uemura S, Goto Y, Nakane T, Takemoto M, Kato HE, Yamashita K, Wada M, Ito K, Ishitani R, Hattori M, Nureki O
  • 雑誌名: Cell Res. 巻: 26 ページ: 1288-1301
  • DOI: 10.1038/cr.2016.140
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural and Functional Analysis of DDX41: a bispecific immune receptor for DNA and cyclic dinucleotide (2016)
  • 著者名/発表者名: Omura H, Oikawa D, Nakane T, Kato M, Ishii R, Ishitani R, Tokunaga F, Nureki O
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 6 ページ: 34756
  • DOI: 10.1038/srep34756
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Crystal Structure of Silkworm PIWI-Clade Argonaute Siwi Bound to piRNA (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto N, Nishimasu H, Sakakibara K, Nishida KM, Hirano T, Ishitani R, Siomi H, Siomi MC, Nureki O
  • 雑誌名: Cell 巻: 167 ページ: 484-497
  • DOI: 10.1016/j.cell.2016.09.002
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Breakpoint Cluster Region-Mediated Inflammation Is Dependent on Casein Kinase II (2016)
  • 著者名/発表者名: Meng J, Jiang JJ, Atsumi T, Bando H, Okuyama Y, Sabharwal L, Nakagawa I, Higuchi H, Ota M, Okawara M, Ishitani R, Nureki O, Higo D, Arima Y, Ogura H, Kamimura D, Murakami M
  • 雑誌名: J Immunol. 巻: 197 ページ: 3111-3119
  • DOI: 10.4049/jimmunol.1601082
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Linear ubiquitination is involved in the pathogenesis of optineurin-associated amyotrophic lateral sclerosis (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakazawa S, Oikawa D, Ishii R, Ayaki T, Takahashi H, Takeda H, Ishitani R, Kamei K, Takeyoshi I, Kawakami H, Iwai K, Hatada I, Sawasaki T, Ito H, Nureki O, Tokunaga F
  • 雑誌名: Nat. Commun. 巻: 7 ページ: 12547
  • DOI: 10.1038/ncomms12547
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Crystal structure of the plant receptor-like kinase TDR in complex with the TDIF peptide (2016)
  • 著者名/発表者名: Morita J, Kato K, Nakane T, Kondo Y, Fukuda H, Nishimasu H, Ishitani R, Nureki O
  • 雑誌名: Nat Commun 巻: 7 ページ: 12383
  • DOI: 10.1038/ncomms12383
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural and functional insights into IZUMO1 recognition by JUNO in mammalian fertilization (2016)
  • 著者名/発表者名: Kato K, Satouh Y, Nishimasu H, Kurabayashi A, Morita J, Fujihara Y, Oji A, Ishitani R, Ikawa M, Nureki O
  • 雑誌名: Nat Commun 巻: 7 ページ: 12198
  • DOI: 10.1038/ncomms12198
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] LCP crystallization and X-ray diffraction analysis of VcmN, a MATE transporter from Vibrio cholerae (2016)
  • 著者名/発表者名: Kusakizako T, Tanaka Y, Hipolito CJ, Kuroda T, Ishitani R, Suga H, Nureki O
  • 雑誌名: Acta Crystallogr F Struct Biol Commun 巻: 72 ページ: 552-557
  • DOI: 10.1107/S2053230X16008931
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural basis for amino acid export by DMT superfamily transporter YddG (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsuchiya H, Doki S, Takemoto M, Ikuta T, Higuchi T, Fukui K, Usuda Y, Tabuchi E, Nagatoishi S, Tsumoto K, Nishizawa T, Ito K, Dohmae N, Ishitani R, Nureki O
  • 雑誌名: Nature 巻: 534 ページ: 417-420
  • DOI: 10.1038/nature17991
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Data processing pipeline for serial femtosecond crystallography at SACLA (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakane T, Joti Y, Tono K, Yabashi M, Nango E, Iwata S, Ishitani R, Nureki O
  • 雑誌名: J Appl Crystallogr 巻: 49 ページ: 1035-1041
  • DOI: 10.1107/S1600576716005720
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Crystal Structure of Cpf1 in Complex with Guide RNA and Target DNA (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamano T, Nishimasu H, Zetsche B, Hirano H, Slaymaker IM, Li Y, Fedorova I, Nakane T, Makarova KS, Koonin EV, Ishitani R, Zhang F, Nureki O
  • 雑誌名: Cell 巻: 165 ページ: 949-962
  • DOI: 10.1016/j.cell.2016.04.003
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural basis for specific inhibition of Autotaxin by a DNA aptamer (2016)
  • 著者名/発表者名: Kato K, Ikeda H, Miyakawa S, Futakawa S, Nonaka Y, Fujiwara M, Okudaira S, Kano K, Aoki J, Morita J, Ishitani R, Nishimasu H, Nakamura Y, Nureki O
  • 雑誌名: Nat Struct Mol Biol 巻: 23 ページ: 395-401
  • DOI: 10.1038/nsmb.3200
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Mechanisms for Two-Step Proton Transfer Reactions in the Outward-Facing Form of MATE Transporter (2016)
  • 著者名/発表者名: Nishima W, Mizukami W, Tanaka Y, Ishitani R, Nureki O, Sugita Y
  • 雑誌名: Biophys J 巻: 110 ページ: 1346-1354
  • DOI: 10.1016/j.bpj.2016.01.027
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural Basis for the Altered PAM Specificities of Engineered CRISPR-Cas9 (2016)
  • 著者名/発表者名: Hirano S, Nishimasu H, Ishitani R, Nureki O
  • 雑誌名: Mol Cell 巻: 61 ページ: 886-894
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2016.02.018
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] 膜輸送体の分子メカニズム (2016)
  • 著者名/発表者名: 石谷隆一郎
  • 学会等名: 分子生物学会第３９回年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-11-30 – 2016-11-30
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Structural basis for amino acid export by DMT superfamily transporter YddG (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryuichiro Ishitani
  • 学会等名: GRC Membrane Transport Proteins
  • 発表場所: Lucca (Barga), Italy
  • 年月日: 2016-06-12 – 2016-06-17
  • 国際学会