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2018 年度 実績報告書

リポクオリティとTLR活性化機構の解析

公募研究

研究領域脂質クオリティが解き明かす生命現象
研究課題/領域番号 18H04669
研究機関東京大学

研究代表者

大戸 梅治  東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 准教授 (90451856)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
キーワードシグナル伝達 / 構造生物学 / ナノディスク
研究実績の概要

自然免疫は微生物の感染に対する生体の初期防御反応である。Toll-like receptors (TLRs)は、微生物の構成成分を認識し自然免疫を活性化する一回膜貫通型の受容体であり、自然免疫において中心的な役割を果たす。TLRは、様々な疾患に関わり、それらの治療薬のターゲットとされている。これまでの細胞外ドメインを用いた構造生物学的研究により、TLRが特異的にリガンドを認識する機構、細胞外ドメインが二量体化する機構が明らかになった。しかし、依然として細胞外ドメインから細胞内へとどのように情報が伝達されるかに関しては不明である。本研究の目標は、TLR全長を異なる脂質組成の脂質二重膜中に再構成し、ある種の脂質または脂質ラフト構造がTLRの活性化にどのような影響を与えるのかを解析することである。最終的には、膜上でのTLR全長の活性化機構を解明し、それを通じ、TLRを標的とした薬剤の開発に資することである。医学・薬学的に重要なTLRとその働く場である脂質二重膜のリポクオリティの関係を明らかにする。
上記を達成するために、今年度はTLRを再構成したナノディスクに調製に注力した。その結果、TLR3全長をナノディスクに再構成することに成功した。ナノディスクに再構成したTLR3全長にかんしてネガティブ染色での電子顕微鏡観察を進めた。また、ナノディスクに再構成した試料に関してリガンド結合を確認している。今後、ナノディスクに再構成するTLR3分子の数を制御することを進め、様々な膜環境下でのTLR全長の構造解析を目指す。

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

TLR3全長に関して、1つのナノディスクに1分子のTLR3全長を再構成することに成功している。1つのナノディスクに2分子のTLR3全長を再構成することに関しても、まだ純度が不十分であるが部分的に成功している。

今後の研究の推進方策

引き続きTLR3全長をナノディスクに再構成する条件の検討を進め、1つのナノディスクに2分子のTLR3全長を再構成した試料を得る。試料が得られたら、クライオ電顕解析を進めるとともに、様々な膜組成のナノディスクに再構成した試料を調製して、膜組成がTLR3全長の働きに与える影響を検討する。

備考

研究室ホームページ
http://www.f.u-tokyo.ac.jp/~kouzou/index.html

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Toll-like Receptor 9 Contains Two DNA Binding Sites that Function Cooperatively to Promote Receptor Dimerization and Activation2018

    • 著者名/発表者名
      Ohto Umeharu、Ishida Hanako、Shibata Takuma、Sato Ryota、Miyake Kensuke、Shimizu Toshiyuki
    • 雑誌名

      Immunity

      巻: 48 ページ: 649~658.e4

    • DOI

      10.1016/j.immuni.2018.03.013

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural basis for species-specific activation of mouse Toll-like receptor 92018

    • 著者名/発表者名
      Ishida Hanako、Ohto Umeharu、Shibata Takuma、Miyake Kensuke、Shimizu Toshiyuki
    • 雑誌名

      FEBS Letters

      巻: 592 ページ: 2636~2646

    • DOI

      10.1002/1873-3468.13176

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Small-Molecule TLR8 Antagonists via Structure-Based Rational Design2018

    • 著者名/発表者名
      Hu Zhenyi、Tanji Hiromi、Jiang Shuangshuang、Zhang Shuting、Koo Kyoin、Chan Jean、Sakaniwa Kentaro、Ohto Umeharu、Candia Albert、Shimizu Toshiyuki、Yin Hang
    • 雑誌名

      Cell Chemical Biology

      巻: 25 ページ: 1286~1291.e3

    • DOI

      10.1016/j.chembiol.2018.07.004

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Structural analysis of HTL and D14 proteins reveals the basis for ligand selectivity in Striga2018

    • 著者名/発表者名
      Xu Yuqun、Miyakawa Takuya、Nosaki Shohei、Nakamura Akira、Lyu Ying、Nakamura Hidemitsu、Ohto Umeharu、Ishida Hanako、Shimizu Toshiyuki、Asami Tadao、Tanokura Masaru
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 9 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41467-018-06452-2

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural Analyses of Toll-like Receptor 7 Reveal Detailed RNA Sequence Specificity and Recognition Mechanism of Agonistic Ligands2018

    • 著者名/発表者名
      Zhang Zhikuan、Ohto Umeharu、Shibata Takuma、Taoka Masato、Yamauchi Yoshio、Sato Ryota、Shukla Nikunj M.、David Sunil A.、Isobe Toshiaki、Miyake Kensuke、Shimizu Toshiyuki
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 25 ページ: 3371~3381.e5

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2018.11.081

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 自然免疫を担う病原体センサー蛋白質の構造基盤の解明と創薬展開2019

    • 著者名/発表者名
      大戸梅治、清水敏之
    • 学会等名
      日本薬学会 第139年会
    • 招待講演
  • [学会発表] The simultaneous binding of two DNA motifs for efficient activation of TLR9 revealed by X-ray Crystallography2018

    • 著者名/発表者名
      U. Ohto, H. Ishida., T.Shibata, R.Sato, K.Miyake, T. Shimizu
    • 学会等名
      Toll meeting 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] LIGAND RECOGNITION MECHANISM OF TLR7 REVEALED BY A LARGE-SCALE CRYSTALLOGRAPHIC STUDY2018

    • 著者名/発表者名
      Z. Zhang, U. Ohto, T.Shibata, R.Sato, K.Miyake, T. Shimizu
    • 学会等名
      Toll meeting 2018
  • [学会発表] Structural biology of Toll-like receptors2018

    • 著者名/発表者名
      Umeharu Ohto, Toshiyuki Shimizu
    • 学会等名
      第56回日本生物物理学会
    • 招待講演
  • [学会発表] 自然免疫受容体TLR9活性化機構の構造生物学的研究2018

    • 著者名/発表者名
      石田英子,大戸梅治,柴田琢磨,佐藤亮太,三宅健介,清水敏之
    • 学会等名
      日本結晶学会平成30年度年会

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公開日: 2019-12-27  

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