• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2016 年度 実績報告書

高次元NMRデータ解析法の開発およびGPCRの機能解明への応用

公募研究

研究領域スパースモデリングの深化と高次元データ駆動科学の創成
研究課題/領域番号 16H01531
研究機関東京大学

研究代表者

上田 卓見  東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 助教 (20451859)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
キーワードNMR / GPCR / 構造生物学 / マルコフ連鎖モンテカルロ法 / 機械学習 / 膜蛋白質
研究実績の概要

2次元NMRシグナルの化学シフトや線幅の実験値と計算値の差異を指標としながら、マルコフ連鎖モンテカルロ法により、構造平衡モデルの交換速度や各状態の化学シフトの網羅的に探索して、最適値と誤差を算出する手法を開発した。最適値と誤差を算出する手法を開発した。開発した手法を適用して、b2アドレナリンの各リガンド結合状態におけるM82のNMRシグナルに基づく、二つの不活性型構造と一つの活性型構造の間の4種類の速度定数の解析を行った。その結果、従来のグリッドサーチと同様の交換速度および誤差が算出された。さらに、M215のNMRシグナルに基づく、二つの不活性型構造と二つの活性化構造の間の6種類の速度定数の解析を行った。その結果、実測したNMRシグナルの化学シフトを良く再現する速度定数が得られた。さらに、バイアスリガンド結合状態の構造平衡の解析を行った。最初に、新規合成リガンドのシグナル伝達活性化能の測定および新規リガンド結合状態のb2ARのNMRスペクトルの測定を行った。その結果、新規リガンドは、G蛋白質シグナルとアレスチンシグナルを両方活性化する、部分作動薬であることが明らかとなった。次に、アレスチンシグナルをより強く活性化することが報告されている、バイアスリガンドの一種が結合した状態における、メチオニン選択標識b2ARのNMRスペクトルを取得した。その結果、M82およびM215のシグナルが、通常のリガンド結合状態と比べてシフトすることが明らかとなった。

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

当初計画にあった、マルコフ連鎖モンテカルロ法により、NMRシグナルから構造平衡の交換速度や誤差を推定する方法の開発、b2ARのNMRシグナルへの応用、およびバイアスリガンド結合状態のb2ARのNMRシグナルの観測を、予定通り達成することができたため。

今後の研究の推進方策

アレスチンシグナルをより強く活性化することが知られている、もう一種類のバイアスリガンドが結合した状態のb2ARのNMRシグナルを観測する。バイアスリガンド結合状態のNMRシグナルに基づいて、今年度開発した手法を用いて、b2ARの構造平衡を明らかにする。さらに、開発した手法を、走温性を制御する蛋白質-蛋白質複合体CheA-CheYの構造平衡の解析などの、GPCR以外の系に応用する。

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Conductance of P2X4 purinergic receptor is determined by conformational equilibrium in the transmembrane region2016

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Minato, Shiho Suzuki, Tomoaki Hara, Yutaka Kofuku, Go Kasuya, Yuichiro Fujiwara, Shunsuke Igarashi, Ei-ichiro Suzuki, Osamu Nureki, Motoyuki Hattori, Takumi Ueda, Ichio Shimada
    • 雑誌名

      Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.

      巻: 113 ページ: 4741-4746

    • DOI

      10.10733/pnas.1600519113

    • 査読あり
  • [学会発表] Conductance of P2X4 purinergic receptor is determined by conformational equilibrium in the transmembrane region2017

    • 著者名/発表者名
      Takumi Ueda, Yuichi Minato, Shiho Suzuki, Tomoaki Hara, Yutaka Kofuku, Go Kasuya, Yuichiro Fujiwara, Shunsuke Igarashi, Ei-ichiro Suzuki, Osamu Nureki, Motoyuki Hattori, Takumi Ueda, Ichio Shimada
    • 学会等名
      58th Experimental Nuclear Magnetic Resonance Conference
    • 国際学会 / 招待講演

URL: 

公開日: 2018-12-17  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi