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2019 年度 実績報告書

化学シグナル伝達分子におけるアロステリック機構の動的構造基盤の解析

公募研究

研究領域化学コミュニケーションのフロンティア
研究課題/領域番号 18H04626
研究機関横浜市立大学

研究代表者

高橋 栄夫  横浜市立大学, 生命医科学研究科, 教授 (60265717)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
キーワードNMR / アロステリック制御 / リガンド結合 / 構造平衡
研究実績の概要

研究対象としているAMPA型グルタミン酸受容体リガンド結合ドメイン(AMPAR-LBD)およびその変異体を活用したNMR解析により、LBDにおける動的構造平衡のシフトが薬理活性強度を調節する鍵となることを明らかにした研究成果を論文として公表することができた。
さらに、AMPARのアロステリック修飾薬(PAM)が、AMPARの不活性化を抑制するメカニズムを解明する目的で、LBDに対するPAM結合の影響、およびPAMの作用と類似した二量体化促進効果を有する二量体化変異体、についての解析を実施した。等温滴定型カロリメトリーによる相互作用解析を行った結果、二量体化促進に伴い、LBD と アゴニストであるグルタミン酸の相互作用が増強していることが明らかとなった。AMPAR-LBDは溶液中においては単量体で存在する一方、結晶構造としては二量体状態で解かれているものが多いが、二量体を形成してもその構造はほぼ不変であることが知られている。今回の研究から、二量体形成が促進されると静的構造は変化しないものの、リガンド結合能が増大する、すなわち不活性化の抑制を示唆する興味深い結果が得られた。次に、二量体形成に伴う不活性化抑制のメカニズムを理解する目的で、NMR解析を実施した。二量体形成したAMPAR-LBDは分子量5万を超える研究対象であるがMetメチル選択的C13標識体を活用することで、残基レベルの解析が可能となった。NMR解析より、AMPAR-LBDに対するPAMの作用、および二量体化変異体における化学シフト変化には共通したものが見られ、特にリガンド結合部位付近におけるアロステリックな構造変化を示唆する化学シフト変化が観測された。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Cooperative interactions facilitate stimulation of Rad51 by the Swi5-Sfr1 auxiliary factor complex2020

    • 著者名/発表者名
      Bilge Argunhan, Masayoshi Sakakura, Negar Afshar, Misato Kurihara, Kentaro Ito, Takahisa Maki, Shuji Kanamaru, Yasuto Murayama, Hideo Tsubouchi, Masayuki Takahashi, Hideo Takahashi and Hiroshi Iwasaki
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 9 ページ: e52566

    • DOI

      10.7554/eLife.52566

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Structural mechanisms underlying activity changes in an AMPA-type glutamate receptor induced by substitutions in its ligand-binding domain2019

    • 著者名/発表者名
      Masayoshi Sakakura, Yumi Ohkubo, Hiraku Oshima, Suyong Re, Masahiro Ito, Yuji Sugita, and Hideo Takahashi
    • 雑誌名

      Structure

      巻: 27 ページ: 1698-1709

    • DOI

      10.1016/j.str.2019.09.004

    • 査読あり
  • [学会発表] NMR相互作用解析による創薬アプローチ2019

    • 著者名/発表者名
      高橋栄夫
    • 学会等名
      生有研シンポジウム「生体分子間に働く相互作用解析法の現状と今後の可能性」
    • 招待講演
  • [学会発表] 溶液NMR法を用いた界面活性剤ミセル中における膜タンパク質の比較構造解析2019

    • 著者名/発表者名
      鈴木里佳、吉田真帆子、廣畑雅史、村田武士、小島慧一、須藤雄気、高橋栄夫
    • 学会等名
      第58回NMR討論会
  • [学会発表] リコンビナーゼRad51と補助因子Swi5-Sfr1のNMR相互作用解析に向けた基盤研究2019

    • 著者名/発表者名
      井出優希、坂倉正義、真木孝尚、岩崎博史、高橋栄夫
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会年会
  • [学会発表] Rhomboid proteaseの様々な膜環境変化における酵素活性と熱安定性の評価2019

    • 著者名/発表者名
      薬袋勇樹、畠山彩由子、平島かれん、坂倉正義、高橋栄夫
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会年会
  • [学会発表] 異なる疑似膜環境中における耐熱性膜タンパク質RxRの構造安定性と機能の解析2019

    • 著者名/発表者名
      吉田真帆子、鈴木里佳、廣畑雅史、村田武士、小島慧一、須藤雄気、高橋栄夫
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会年会
  • [学会発表] 化学シグナル伝達を制御する動的構造基盤の解析2019

    • 著者名/発表者名
      高橋栄夫
    • 学会等名
      化学コミュニケーションのフロンティア・第5回公開シンポジウム

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公開日: 2021-01-27  

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