2018 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of the proteasome formation mechanisms through multilateral structural biology approach toward drug discovery
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15H02491
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| Research Institution | Nagoya City University |
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Principal Investigator |
加藤 晃一 名古屋市立大学, 大学院薬学研究科, 教授 (20211849)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
矢木 真穂 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究, 生命創成探究センター, 助教 (40608999)
山口 拓実 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (60522430)
矢木 宏和 名古屋市立大学, 大学院薬学研究科, 講師 (70565423)
佐藤 匡史 名古屋市立大学, 大学院薬学研究科, 准教授 (80532100)
谷中 冴子 分子科学研究所, 生命・錯体分子科学研究領域, 助教 (80722777)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | プロテアソーム / アッセンブリーシャペロン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、プロテアソームの触媒コア粒子を構成するαリング形成中間体に着目した。これまでのプロテアソームの形成中間体の構造研究は、主に酵母を中心に行われてきたが、本研究では創薬への展開を目的として、ヒト由来のものを対象とした。その結果、ヒトプロテアソームのαリングを構成するαサブユニットのうち、α1-α6は単量体と2量体の平衡で存在するのに対して、α7のみがホモ7量体のリング構造が2つ重なったホモ14量体構造を形成することを見出した。また、α7ホモ14量体構造の立体構造情報に基づいた分子設計を通じて、単量体およびシングルリングの構造を安定化させたα7形成中間体を創成した。これにより、αリング形成中間体の精密な構造機能解析が可能となった。
次に、上記のプロセスを通じて創出したα1-α7のプロテアソーム形成中間体とアッセンブリーシャペロンのin vitro相互作用解析を行なった。その結果、ヒトPAC3/PAC4ヘテロ2量体は隣り合うα4-α5-α6の相互作用を介助することが明らかとなり、それら3つのサブユニットが正しく配置することを促すマッチメーカーとして働いているものと考察された。さらに、構造情報を活用したin silico創薬研究を行うことを目的として、ヒトPAC3の結晶構造解析およびNMR解析を行った。その結果、0.96オングストロームの超高分解能でその結晶構造を決定することに成功した。またNMR解析により、α6サブユニットの結合部位と予想されるループ構造が柔軟な構造をとることを明らかにした。これにより、in silicoドラッグスクリーニングを行ううえで、シャペロン分子の構造ダイナミクスを十分に考慮する必要があることが明らかとなった。以上の研究を通じて、プロテアソームアッセンブリー系を標的とする阻害剤設計に重要な知見を得ることが出来た。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Mutational and Combinatorial Control of Self-Assembling and Disassembling of Human Proteasome α Subunits2019
Author(s)
Taichiro Sekiguchi, Tadashi Satoh, Eiji Kurimoto, Chihong Song, Toshiya Kozai, Hiroki Watanabe, Kentaro Ishii, Hirokazu Yagi, Saeko Yanaka, Susumu Uchiyama, Takayuki Uchihashi, Kazuyoshi Murata and Koichi Kato
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Journal Title
Int. J. Mol. Sci.
Volume: 20
Pages: 2308
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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