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2019 年度 実績報告書

小胞体内MHCの立体構造構築の理解

公募研究

研究領域ネオ・セルフの生成・機能・構造
研究課題/領域番号 19H04799
研究機関東北大学

研究代表者

奥村 正樹  東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (50635810)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
キーワードMHC / oxidative folding / PDI family / cell free system
研究実績の概要

HMCはPDI familyのひとつERp57とcomplexを組み、抗原ペプチドをloadingするPLC complexを形成する。しかしながら、MHCを構成する個々のb2m、HLAもしくは全体のアッセンブリを補助する因子は不明である。これまで本課題の代表者はHPLCや質量分析を用いてフォールディング反応におけるジスルフィド結合位置をモニタリングし、フォールディング中間体の構造解析を確立してきた。そこでこの手法を用い、HLA、b2m、およびb2mのアミロイドーシス変異体に対し、どのPDI ファミリー酵素がどのタイミングにおいて、どういった反応中間体構造を認識し、触媒するかについて検証し、ネオセルフを制御するための生体内蛋白質品質管理の恒常性維持システムの解明を目指した。2019年度はb2mおよびb2mアミロイドーシス変異体に対し、効率よく酸化的フォールディングを触媒するPDI familyを同定するに至った。またNMRを用いた解析により、b2mの変性状態および天然状態に相互作用する各種PDI familyの解析を進め、それぞれの親和性を明らかにしつつある。また、試験管内で得られたPDI ファミリーが補助するMHC 組み立て機序について細胞内で検証するため、2019年7-9月にUKのGlasgow大学において、無細胞タンパク質合成系とセミインタクト細胞の技術を組み合わせた新規システムの技法を取得し、in vitroで得られた結果を再現しつつある。着実に成果を得られつつあり、2020年度に原著論文発表を目指す。

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

in vitroアッセイ系を構築し、b2mおよびb2mアミロイドーシス変異体に対し、効率よく酸化的フォールディングを触媒するPDI familyを同定するに至った。またNMRを用いた解析により、b2mの変性状態および天然状態に相互作用する各種PDI familyの解析を進め、それぞれの親和性を明らかにしつつある。HLAに関しては、発現・精製系を構築するに至り、還元変性状態のHLAの調製が終わった現状であり、計画通り進んでいる。また、セルフリ―系システムを利用した小胞体内ジスルフィド結合のモニタリングシステムの構築においては、2019年7-9月において、UKのGlasgow大学のProf Neil Bulleidの所に短期留学し、技法を取得した。以上の理由により、研究計画は概ね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

in vitroアッセイ系によりHLAの酸化的フォールディング経路を同定する必要がある。これは質量分析とHPLCを組み合わせ、2020年度に取り組む。このアッセイ系を用いて、順次PDI familyによる酸化的フォールディング触媒を評価し、重要な因子を洗い出しする。得られた情報を基に、セルフリ―系システムで再検証する必要がある。b2mに関し、今後b2mの各種フォールディング状態のNMR解析を進め、PDI familyがb2mのフォールディング状態に応じてどの残基を認識しているのかを明らかにする必要がある。

  • 研究成果

    (30件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 6件、 招待講演 11件) 図書 (3件)

  • [国際共同研究] KBSI(韓国)

    • 国名
      韓国
    • 外国機関名
      KBSI
  • [国際共同研究] University of Glasgow(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      University of Glasgow
  • [雑誌論文] The Protein Disulfide Isomerase family: from Proteostasis to Pathogenesis2020

    • 著者名/発表者名
      Matsusaki M, Kanemura S, Kinoshita M, Lee YH, Inaba K,* Okumura M.*
    • 雑誌名

      Biochim Biophys Acta-general subjects

      巻: 1864 ページ: 129338

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Dynamic assembly of protein disulfide isomerase in catalysis of oxidative protein folding2019

    • 著者名/発表者名
      Okumura M,* Noi K, Kanemura S, Kinoshita M, Saio T, Inoue Y, Hikima T, Akiyama S, Ogura T,* Inaba K.*
    • 雑誌名

      Nature Chemical Biology

      巻: 15 ページ: 499 - 509

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Diverse Structural Conversion and Aggregation Pathways of Alzheimer's Amyloid-β (1-40).2019

    • 著者名/発表者名
      Lin Y, Sahoo BR, Ozawa D, Kinoshita M, Kang J, Lim MH, Okumura M, Huh YH, Moon E, Jang JH, Lee HJ, Ryu KY, Ham S, Won HS, Ryu KS, Sugiki T, Bang JK, Hoe HS, Fujiwara T, Ramamoorthy A, Lee YH.*
    • 雑誌名

      ACS nano

      巻: 13(8) ページ: 8766 - 8783

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Direct observation of actions of Protein Disulfide Isomerase in the catalysis of oxidative folding2020

    • 著者名/発表者名
      Masaki Okumura
    • 学会等名
      KBSI seminar
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] PDIファミリーのシャペロン機能の新展開2019

    • 著者名/発表者名
      奥村正樹
    • 学会等名
      第3回 タンパク質可塑性についての研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] PDIファミリーメンバーP5の新規構造と機能2019

    • 著者名/発表者名
      奥村正樹, 金村進吾, 松崎元紀, 木下岬, 荒井堅太, 平山千尋, 天貝佑太, 門倉広, 秋山修志, 稲葉謙次
    • 学会等名
      第42回分子生物学会年会
  • [学会発表] PDIファミリー酵素によるヒト由来ガレクチンの構造機能制御機構の解明2019

    • 著者名/発表者名
      金村進吾, 黒井邦巧, 松崎元紀, 山口宏, 中林孝和, 稲葉謙次, 奥村正樹
    • 学会等名
      第42回分子生物学会年会
  • [学会発表] 小胞体内タンパク質の品質管理のフロンティア~温故知新~2019

    • 著者名/発表者名
      奥村正樹
    • 学会等名
      関西学院大学理工学部講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] 小胞体内のタンパク質品質管理機構の解明2019

    • 著者名/発表者名
      奥村正樹
    • 学会等名
      次世代研究者シンポジウム2019、名古屋大学
    • 招待講演
  • [学会発表] Coupling effects of thiol and urea-type groups for promotion of oxidative folding2019

    • 著者名/発表者名
      Motonori Matsusaki, Shunsuke Okada, Kenji Inaba, Takahiro Muraoka, Masaki Okumura
    • 学会等名
      International symposium on unfolded proteins, protein folding, and disease-causing aggregation, Korea
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Structural insights into the protein homeostasis mechanism in the endoplasmic reticulum2019

    • 著者名/発表者名
      Masaki Okumura
    • 学会等名
      International symposium on unfolded proteins, protein folding, and disease-causing aggregation, Korea
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Structural insights into oxidative protein folding and chaperoning in the mammalian endoplasmic reticulum2019

    • 著者名/発表者名
      奥村正樹
    • 学会等名
      第二回タンパク質可塑性の研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] 新規レドックス分子のデザイン法確立と酸化的フォールディングへの応用2019

    • 著者名/発表者名
      松崎元紀, 岡田隼輔, 荒井堅太, 日高雄二, 稲葉謙次, 村岡貴博, 奥村正樹
    • 学会等名
      第92回生化学会年会
  • [学会発表] PDIファミリーによるβ2-microglubulinの品質管理機構の解明2019

    • 著者名/発表者名
      木下岬, 金村進吾, 松崎元紀, 李映昊, 稲葉謙次, 奥村正樹
    • 学会等名
      第92回生化学会年会
  • [学会発表] PDI family酵素によるヒト由来ガレクチンの機能制御機構の解明2019

    • 著者名/発表者名
      金村進吾, 黒井邦巧, 松崎元紀, 山口宏, 中林孝和, 稲葉謙次, 奥村正樹
    • 学会等名
      第92回生化学会年会
  • [学会発表] PDIファミリーが触媒する前駆体タンパク質の酸化的フォールディング機構の解明2019

    • 著者名/発表者名
      増田光紀, 金村進吾, 木下岬, 山口宏, 日高雄二, 稲葉謙次, 奥村正樹
    • 学会等名
      第92回生化学会年会
  • [学会発表] Understanding the mechanism by PDI family control proteostasis2019

    • 著者名/発表者名
      奥村正樹、稲葉謙次
    • 学会等名
      第92回生化学会年会
    • 招待講演
  • [学会発表] Structures and functions of PDI family members involved in proteostasis2019

    • 著者名/発表者名
      Masaki Okumura
    • 学会等名
      University of Glasgow, UK
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] PDIファミリーによる前駆体タンパク質フォールディング中間体の分子認識機構の解明2019

    • 著者名/発表者名
      増田光紀, 金村進吾, 木下岬, 山口宏, 日高雄二, 稲葉謙次, 奥村正樹
    • 学会等名
      第19回日本蛋白質科学会年会
  • [学会発表] 酸化的フォールディングを触媒するPDIの可視化2019

    • 著者名/発表者名
      奥村正樹, 野井健太郎, 金村進吾, 木下岬, 斉尾智英, 井上裕一, 引間孝明, 秋山修志, 小椋光, 稲葉謙次
    • 学会等名
      第19回日本蛋白質科学会年会
  • [学会発表] 新規レドックス分子による酸化的フォールディングの促進と応用2019

    • 著者名/発表者名
      松崎元紀, 岡田隼輔, 荒井堅太, 日高雄二, 稲葉謙次, 村岡貴博, 奥村正樹
    • 学会等名
      第19回日本蛋白質科学会年会
  • [学会発表] PDIファミリーによる小胞体内品質管理機構の最前線2019

    • 著者名/発表者名
      奥村正樹
    • 学会等名
      成蹊大学セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 「可塑性」の学際的接点2019

    • 著者名/発表者名
      奥村正樹
    • 学会等名
      「可塑性」研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Newly developedthiol-disulfide exchange agent,guanidino-thiol2019

    • 著者名/発表者名
      Motonori Matsusaki, Shunsuke Okada, Kenta Arai, Yuji Hidaka, Kenji Inaba, Takahiro Muraoka, Masaki Okumura
    • 学会等名
      14th ER redox club meeting, Herrsching am Ammersee, Germany
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamic assembly/disassembly of Protein Disulfide Isomerase during the catalysis of oxidative protein folding2019

    • 著者名/発表者名
      Masaki Okumura, Kentaro Noi, Shingo Kanemura, Misaki Kinoshita, Tomohide Saio, Yuichi Inoue, Takaaki Hikima, Shuji Akiyama, Teru Ogura, Kenji Inaba
    • 学会等名
      14th ER redox club meeting, Herrsching am Ammersee, Germany
    • 国際学会
  • [図書] 高速原子間力顕微鏡により明らかにされたプロテインジスルフィドイソメラーゼ(PDI)の構造ダイナミクス2020

    • 著者名/発表者名
      奥村正樹、稲葉謙次
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      生化学
  • [図書] 高速原子間力顕微鏡を用いた酵素の触媒機構の可視化:PDIファミリーを例に2019

    • 著者名/発表者名
      奥村正樹、稲葉謙次
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      北隆館、月間「細胞」構造生物学の最前線
  • [図書] PDI ファミリー酵素群の構造ダイナミクスに基づく機能制御2019

    • 著者名/発表者名
      奥村正樹、稲葉謙次
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      北隆館、月刊「細胞」エレクトロンバイオダイナミクスが支える生命の生存戦略

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公開日: 2021-01-27  

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