14-3-3タンパク質によるリン酸化シグナル経路の熱力学的・構造生物学的基盤

2020 年度 実績報告書

• 研究領域: 数理解析に基づく生体シグナル伝達システムの統合的理解
• 研究課題/領域番号: 19H04973
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 大澤 匡範 慶應義塾大学, 薬学部(芝共立), 教授 (60361606)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: リン酸化シグナル / 14-3-3 / FoxO3 / NMR

研究実績の概要

FoxO3aは、アポトーシスを促進する転写因子である。がん細胞ではRasの変異を起源とするリン酸化シグナリングが亢進しており、FoxO3aはその下流に位置する。Ser/ThrキナーゼAKTにより2か所リン酸化を受けたFoxO3a (dpFoxO3a) はアダプタータンパク質14-3-3ζと結合するとともにDNAから解離し転写活性が低下する結果、がん細胞のアポトーシスが抑制され、がん細胞の増殖・悪性化につながる。したがって、14-3-3ζとdpFoxO3aの相互作用機構を原子レベルで明らかにできれば、がんの増悪機構の解明につながり、この相互作用阻害を標的とした新たながん治療薬の創製にも寄与できる。そこで本研究では、14-3-3ζとdpFoxO3aの相互作用を構造生物学的に解明することを目的とした。ヒト14-3-3ζおよびFoxO3a（残基番号1‐284; DNA結合ドメイン (DBD, 残基番号153‐253) とリン酸化部位T32, S253を含む領域）の大量調製法・AKTによるFoxO3aリン酸化法を確立した。SEC-MALSとITCにより、dpFoxO3aは14-3-3ζの二量体と1:1の複合体を形成し、両者のKdは70 nMでありdpFoxO3a-DNA間のKd (=40 nM) とほぼ同等であった。また、均一15N標識dpFoxO3aを用いた1H-15N HSQC NMRスペクトルにより14-3-3ζおよびDNAの滴定実験を行ったところ、14-3-3ζはdpFoxO3aのリン酸化部位だけでなくDBDと直接相互作用しdpFoxO3aとDNAとの結合を阻害することが示唆された。今後、dpFoxO3a - 14-3-3ζ複合体の立体構造を解析し、阻害機構の原子レベルでの解明を目指す。

現在までの達成度 (段落)

令和2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2年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] トロント大学(カナダ)
  • 国名: カナダ
  • 外国機関名: トロント大学
• [雑誌論文] Mechanism of hERG inhibition by gating-modifier toxin, APETx1, deduced by functional characterization (2021)
  • 著者名/発表者名: Matsumura Kazuki、Shimomura Takushi、Kubo Yoshihiro、Oka Takayuki、Kobayashi Naohiro、Imai Shunsuke、Yanase Naomi、Akimoto Madoka、Fukuda Masahiro、Yokogawa Mariko、Ikeda Kazuyoshi、Kurita Jun-ichi、Nishimura Yoshifumi、Shimada Ichio、Osawa Masanori
  • 雑誌名: BMC Molecular and Cell Biology 巻: 22 ページ: 3 p1-16
  • DOI: 10.1186/s12860-020-00337-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Conformational equilibrium shift underlies altered K+ channel gating as revealed by NMR (2020)
  • 著者名/発表者名: Iwahashi Yuta、Toyama Yuki、Imai Shunsuke、Itoh Hiroaki、Osawa Masanori、Inoue Masayuki、Shimada Ichio
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 11 ページ: 5168 p1-11
  • DOI: 10.1038/s41467-020-19005-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] GZD824 Inhibits GCN2 and Sensitizes Cancer Cells to Amino Acid Starvation Stress (2020)
  • 著者名/発表者名: Kato Yu、Kunimasa Kazuhiro、Takahashi Mizuki、Harada Ayaka、Nagasawa Ikuko、Osawa Masanori、Sugimoto Yoshikazu、Tomida Akihiro
  • 雑誌名: Molecular Pharmacology 巻: 98 ページ: 669～676
  • DOI: 10.1124/molpharm.120.000070
  • 査読あり
• [学会発表] 分子内ジスルフィド結合による電位依存性K+チャネルの膜電位依存的構 造変化機構の解明 (2021)
  • 著者名/発表者名: 原田 彩佳、石川 貴大、横川 真梨子、前田 知輝、日向寺 孝禎、藤田 浩平、野崎 智裕、嶋田 一夫、大澤 匡範
  • 学会等名: 日本薬学会 第141年会
• [学会発表] B型肝炎ウイルスの肝細胞特異的な侵入機構の解明 (2020)
  • 著者名/発表者名: 石場 智彬, 横川 真梨子, 横田 旭美, 室井 大輝, 大澤 匡範
  • 学会等名: 第43回 日本分子生物学会年会
• [学会発表] PABP-interacting Protein 2による翻訳抑制機構の解明 (2020)
  • 著者名/発表者名: 寒河江 彪流, 横川 真梨子, 沢崎 綾一, 細田 直, 星野 真一, 大澤 匡範
  • 学会等名: 第43回 日本分子生物学会年会
• [学会発表] Gating-modifier toxin APETx1による電位依存性カリウムイオンチャネルhERG阻害機構の解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 松村 一輝, 下村 拓史, 久保 義弘, 岡 貴之, 小林 直宏, 今井 駿輔, 簗瀬 尚美, 秋元 まどか, 福田 昌弘, 横川 真梨子, 池田 和由, 栗田 順一, 西村 善文, 嶋田一夫, 大澤匡範
  • 学会等名: 第43回 日本分子生物学会年会
• [学会発表] Structural basis for the hepatocyte-specific entry of hepatitis B virus (2020)
  • 著者名/発表者名: Tomoaki Ishiba, Mariko Yokogawa, Terumi Yokota, Taiki Muroi, Masanori Osawa
  • 学会等名: 第20回日本蛋白質科学会年会
• [学会発表] Structural Mechanism of Translational Repression by PABP-interacting Protein 2 (2020)
  • 著者名/発表者名: Takeru Sagae, Mariko Yokogawa, Ryoichi Sawazaki, Nao Hosoda, Shin-ichi Hoshino, Masanori Osawa
  • 学会等名: 第20回日本蛋白質科学会年会
• [備考] 慶應義塾大学薬学部 生命機能物理学講座
  • URL: http://square.umin.ac.jp/keio-skb/index.html