核磁気共鳴法を用いたGタンパク質共役型受容体によるシグナル制御機構の解明

利用核磁共振阐明 G 蛋白偶联受体的信号控制机制

• 批准号: 21H02410
• 负责人: 幸福 裕
• 金额: $ 10.98万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02410/
• 关键词: 核磁気共鳴法; Gタンパク質共役型受容体; 膜タンパク質; シグナル伝達; 薬学; 生物物理; 蛋白質

1.ケモカイン受容体のNMR解析条件の確立GPCRの一種であるケモカイン受容体における、Gタンパク質経路とアレスチン経路の活性化機構を解明するため、ケモカイン受容体のNMR解析を進めた。まず、メチオニンメチル基を選択的に標識したケモカイン受容体を調製し、NMRスペクトルを測定した。しかしながら、内在性のメチオニン残基のシグナルでは、リガンドによる変化が小さく、詳細な解析が困難であることがわかった。そこで、ケモカイン受容体の膜貫通領域の様々な部位に、変異によりメチオニン残基を導入し、NMR解析をおこなった。その結果、阻害剤と作動薬で化学シフトが異なるメチオニンプローブを複数見出すことに成功した。これにより、ケモカイン受容体のどの領域が構造変化することで、活性化が起こるのかを解明するための、NMR解析条件が確立できた。2.β2ARの構造モチーフの解析GPCRのGタンパク質経路とアレスチン経路の活性化機構の解明において、GPCRに共通するメカニズムはこれまで明らかになっておらず、その解明が望まれている。そこで、構造生物学的解析が進んでいるGPCRであるβ2アドレナリン受容体（β2AR）のNMR解析もあわせて進めることとした。β2ARには、安定同位体標識試料が多く得られるという利点がある。そこで、他のGPCRでは測定感度の観点から利用が困難な主鎖アミドプローブの観測を含めて、様々な標識法を検討した。その結果、GPCRに共通する構造モチーフ（PIF, DRY, NPxxY）について、それぞれのモチーフの構造変化を反映すると考えられる、NMRプローブを見出すことができた。本結果により、β2ARの各シグナル伝達経路の活性化メカニズムを、モチーフの構造変化の観点から解析するための基盤が確立できた。

1. ケ モ カ イ ン の let body の NMR analytical conditions established GPCR の a で あ る ケ モ カ イ ン by let body に お け る, G タ ン パ ク qualitative 経 road と ア レ ス チ ン 経 road の activeness institutions を interpret す る た め, ケ モ カ イ ン by let body の NMR analytical を into め た. ま ず, メ チ オ ニ ン メ チ ル base を sentaku に logo し た ケ モ カ イ ン let body を し modulation, NMR ス ペ ク ト ル を determination し た. し か し な が ら, internality の メ チ オ ニ ン residues の シ グ ナ ル で は, リ ガ ン ド に よ る small variations change が さ く, detailed analytical が な difficult で あ る こ と が わ か っ た. そ こ で, ケ モ カ イ ン by let body の transmembrane domain の others 々 に な parts, - different に よ り メ チ オ ニ ン residues を import し, NMR analytical を お こ な っ た. そ の results, resistance against tonic と actuation 薬 で chemical シ フ ト が different な る メ チ オ ニ ン プ ロ ー ブ を plural shows す こ と に successful し た. こ れ に よ り, ケ モ カ イ ン by let body の ど が structure - の fields す る こ と で, activeness が こ る の か を interpret す る た め の, establishment of NMR analytical conditions が で き た. 2. Beta 2 ar の tectonic モ チ ー フ の parsing GPCR の G タ ン パ ク qualitative 経 road と ア レ ス チ ン 経 road の activeness institutions の interpret に お い て, GPCR に common す る メ カ ニ ズ ム は こ れ ま で Ming ら か に な っ て お ら ず, そ の interpret が hope ま れ て い る. Analytical が そ こ で, structure of biology into ん で い る GPCR で あ る beta 2 ア ド レ ナ リ ン by let body (beta 2 ar) の NMR analytical も あ わ せ て in め る こ と と し た. The β2ARに に and stable isomer identification test materials が have more く られると う う う advantage points がある. そ こ で, he の GPCR で は measurement sensitivity の 観 point か ら difficulty using が な master lock ア ミ ド プ ロ ー ブ の 観 を measurement including め て, others 々 な identification method を 検 please し た. Common そ の results, GPCR に す る tectonic モ チ ー フ (PIF, DRY, NPxxY) に つ い て, そ れ ぞ れ の モ チ ー フ の structure variations change を reflect す る と exam え ら れ る, NMR プ ロ ー ブ を see out す こ と が で き た. This result に よ り, beta 2 ar の シ グ ナ ル 伝 の activeness of 経 road メ カ ニ ズ ム を, モ チ ー フ の structure - the の 観 point か ら parsing す る た め の base plate が establish で き た.

项目成果

東京大学大学院薬学系研究科生命物理化学教室ホームページ

东京大学药学研究生院生物物理化学系主页

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

阐明决定腺苷 A2A 受体和配体停留时间的结构基础

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• 作者: Hisakazu Komori;Daichi Fujita;Yuma Shirasaki;Mayumi Arai,Qiunan Zhu;Ikumi Tamai;上田卓見，土田知輝，栗田政稔，水村拓也，今井駿輔，白石勇太郎，幸福裕，竹内恒，嶋田一夫
• 通讯作者: 上田卓見，土田知輝，栗田政稔，水村拓也，今井駿輔，白石勇太郎，幸福裕，竹内恒，嶋田一夫

Activation mechanism of the μ-opioid receptor by an allosteric modulator.

• DOI: 10.1073/pnas.2121918119
• 发表时间: 2022-04-19
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• 影响因子: 11.1

インド工科大学(インド)

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• 作者: Liu W;Nakano M;Nakanishi T;Nakajima M;Tamai I.;幸福裕，横溝智貴，今井駿輔，白石勇太郎，五十嵐俊介，山口秀幸，水越利巳，鈴木榮一郎，嶋田一夫
• 通讯作者: 幸福裕，横溝智貴，今井駿輔，白石勇太郎，五十嵐俊介，山口秀幸，水越利巳，鈴木榮一郎，嶋田一夫