ダイオキシン受容体の構造生物学的研究

2013 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 25650029
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 大戸 梅治 東京大学, 薬学研究科(研究院), 講師 (90451856)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 芳香族炭化水素受容体 / ダイオキシン

研究概要

環境中に広く存在するダイオキシンなどの芳香族炭化水素は，生体中ではAryl hydrocarbon receptor (AhR)（ダイオキシン受容体）により認識されている。AhRは転写調節因子であり，ダイオキシンに応答して薬物代謝酵素の誘導を促進させる。本申請課題では，AhRによるダイオキシンの認識と転写活性化機構をＸ線結晶構造解析により原子分解能で明らかにする。AhRは，発がんや催奇形性，自己免疫疾患，メタボリックシンドロームなど種々の病態に関与しており，これらの治療薬のターゲットとなることが期待されており，本研究はその構造基盤を与えるものである。本申請課題では，AhRによるダイオキシン認識と転写活性化の中核であるAhR（リガンド）/ARNTヘテロ２量体とDNA（XRE配列）の４者複合体の構造解析を目指す。これより，AhRによるリガンドの認識，AhRとARNTとの相互作用，AhR/ARNTによるDNA認識機構を原子レベルで明らかにする。本年度は、まずAHRとARNTの発現のホストおよび発現領域を検討した。その結果、昆虫細胞を用いてヒトAHRとヒトARNTを共発現させることで効率よく複合体試料を調製することに成功した。発現させた複合体を高純度に精製した。また、得られたAHR/ARNT複合体がDNAに結合することも確認できた。さらに、Hsp90、XAP2、p23などとの複合体試料の調製を目指してそのコンストラクトの作成と発現確認を行った。

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

本研究の大きな目標であるAHR/ARNT/DNA複合体の構造解析に向けてその試料調製と高純度精製に成功した。

今後の研究の推進方策

AHR/ARNT/DNA複合体の構造解析に向けて、得られた試料を用いて結晶化条件の検討を行う。他の種由来のAHRとARNTについても発現系の構築を行い結晶化条件を探索する。AHR/Hsp90/XAP2/p23複合体について試料調製法の検討を行う。

研究成果

• [雑誌論文] Structure-Based Design of Novel Human Toll-like Receptor 8 Agonists. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kokatla, H. P., Sil, D., Tanji, H., Ohto, U., Malladi, S. S., Fox, L. M., Shimizu, T., & David, S. A.
  • 雑誌名: ChemMedChem 巻: 9 ページ: 713-723
  • DOI: doi: 10.1002/cmdc.201300573.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impaired α-TTP-PIPs Interaction Underlies Familial Vitamin E Deficiency. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kono, N., Ohto, U., Hiramatsu, T., Urabe, M., Uchida, Y., Satow, Y., and Arai, H.
  • 雑誌名: Ｓｃｉｅｎｃｅ 巻: 340 ページ: 1106-1110
  • DOI: doi: 10.1126/science.1233508
  • 査読あり
• [雑誌論文] Serum amyloid A3 binds MD-2 to activate p38 and NF-κB pathways in a MyD88-dependent manner. (2013)
  • 著者名/発表者名: Deguchi, A., Tomita, T., Omori, T., Komatsu, A., Ohto, U., Takahashi, S., Tanimura, N., Akashi-Takamura, S., Miyake, K., & Maru, Y.
  • 雑誌名: J. Immunol. 巻: 191 ページ: 1856-1864
  • DOI: doi: 10.4049/jimmunol.1201996.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure and function of toll-like receptor 8. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ohto, U., Tanji, H., & Shimizu, T.
  • 雑誌名: Microbes Infect. 巻: 16 ページ: 273-282
  • DOI: doi: 10.1016/j.micinf.2014.01.007.
  • 査読あり
• [学会発表] Structural basis for species-specific endotoxin recognition by TLR4/MD-2 (2013)
  • 著者名/発表者名: U. Ohto, K. Fukase, K. Miyake, and T. Shimizu
  • 学会等名: ICSG2013-SLS
  • 発表場所: Sapporo
  • 年月日: 20130729-20130801
• [学会発表] Crystal structures of human Toll-like receptor 8 (2013)
  • 著者名/発表者名: U. Ohto, H. Tanji, T. Shibata, K. Miyake, and T. Shimizu
  • 学会等名: 4th International Symposium on Diffraction Structural Biology 2013
  • 発表場所: Nagoya
  • 年月日: 20130526-20130529