薬物とGPCRの弱い相互作用が滞在時間に応じて生体応答を制御する機構の解明

2022 年度 実績報告書

• 研究領域: マテリアルシンバイオシスための生命物理化学
• 研究課題/領域番号: 21H05509
• 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), 准教授 (20451859)
• 研究期間 (年度): 2021-09-10 – 2023-03-31
• キーワード: NMR / 膜タンパク質 / GPCR

研究実績の概要

昨年度までに、アデノシンA2A受容体(A2AAR)のリガンド結合部位に位置するA165, A265のメチル基に由来するNMRシグナルを観測・帰属した上で、A265の1H化学シフトが、E169-H264の塩橋の構造を反映することを示した。今年度は、滞在時間が野生型の1/10程度まで低下することが報告されているT256A変異を導入したA2AARにおける、アラニン残基およびメチオニン残基のメチル基のNMRシグナルを、滞在時間が比較的長いZM241385が結合した状態で観測した。その結果、A265に由来するシグナルの1H化学シフトが、滞在時間が1/60程度に減少するE169Q変異体と野生型の中間的な値となり、滞在時間と相関することが判明した。また、滞在時間がZM241385の1/8程度であることが知られている、LUF5834が結合した状態においても、A265の1H化学シフトがE169Q変異体と野生型の中間的な値となり、滞在時間との相関がみられた。T256A変異体におけるA265の化学シフトが、野生型とE169Q変異体の中間的な値となる現象は、完全作動薬NECAが結合した状態においても、またA265に近接するM270に由来するNMRシグナルにおいても観測されたことから、A2AARの活性化状態にかかわらずA265の化学シフトが滞在時間と相関すること、これらの化学シフトが構造変化を反映することが示唆された。以上の結果から、T256A変異導入時やLUF5834結合時には、E169Q-H264の塩橋が部分的に崩れた構造となることで、中間的な滞在時間を示すと考えた。

現在までの達成度 (段落)

令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Amide-to-ester substitution as a stable alternative to N-methylation for increasing membrane permeability in cyclic peptides. (2023)
  • 著者名/発表者名: Hosono Y, Uchida S, Shinkai M, Townsend CE, Kelly CN, Naylor MR, Lee HW, Kanamitsu K, Ishii M, Ueki R, Ueda T, Takeuchi K, Sugita M, Akiyama Y, Lokey SR, Morimoto J, Sando S.
  • 雑誌名: Nat. Commun. 巻: 14 ページ: 1416
  • DOI: 10.1038/s41467-023-36978-z
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Residue-based program of a β-peptoid twisted strand shape via a cyclopentane constraint (2022)
  • 著者名/発表者名: Kim J, Kobayashi H, Yokomine M, Shiratori Y, Ueda T, Takeuchi K, Umezawa K, Kuroda D, Tsumoto K, Morimoto J, Sando S.
  • 雑誌名: Org. Biomol. Chem. 巻: 20 ページ: 6994-7000
  • DOI: 10.1039/d2ob01300b
  • 査読あり
• [雑誌論文] Activation mechanism of the μ-opioid receptor by an allosteric modulator. (2022)
  • 著者名/発表者名: Kaneko S, Imai S, Asao N, Kofuku Y, Ueda T, Shimada I.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 巻: 119 ページ: e2121918119
  • DOI: 10.1073/pnas.2121918119
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrafast water permeation through nanochannels with a densely fluorous interior surface. (2022)
  • 著者名/発表者名: Itoh Y, Chen S, Hirahara R, Konda T, Aoki T, Ueda T, Shimada I, Cannon JJ, Shao C, Shiomi J, Tabata KV, Noji H, Sato K, Aida T.
  • 雑誌名: Science 巻: 376 ページ: 738-743
  • DOI: 10.1126/science.abd0966
  • 査読あり
• [雑誌論文] 溶液NMR法によるGPCRの活性と直結する動的構造平衡の解明 (2022)
  • 著者名/発表者名: 上田 卓見, 幸福 裕, 今井 駿輔, 白石 勇太郎, 竹内 恒, 嶋田 一夫
  • 雑誌名: 日本結晶学会誌 巻: 64(4) ページ: 279-284
  • DOI: 10.5940/jcrsj.64.279
• [学会発表] アデノシンA2A受容体とリガンドの滞在時間を規定する構造基盤の解明 (2023)
  • 著者名/発表者名: 上田 卓見
  • 学会等名: 第61回NMR討論会
• [学会発表] Clarification of the GPCR signaling mechanism based on the function-related conformational dynamics (2023)
  • 著者名/発表者名: 上田 卓見
  • 学会等名: 第61回NMR討論会
  • 招待講演
• [備考]
  • URL: https://biophys.f.u-tokyo.ac.jp/