X線結晶構造解析に基づく嗅覚・味覚・温覚レセプターの情報変換メカニズムの解明

基于X射线晶体结构分析阐明嗅觉、味觉、热感受器的信息转换机制

• 批准号: 16048208
• 负责人: 濡木 理
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16048208/
• 关键词: 嗅覚レセプター; 味覚レセプター; 温感レセプター; X線結晶構造解析

嗅覚・味覚(甘・旨味)・温覚レセプターと特異的リガンドの複合体のX線結晶構造解析を行うことにより、外界の化学的あるいは物理的刺激がレセプターの構造変化を誘起し、共役Gタンパク質との新たな相互作用を形成、あるいはチャネルの透過性を変化させるメカニズムを解明することを目的とした。申請者らは、TRPファミリーチャンネル(温度感受性陽イオンチャンネル)に属するTRPM8(冷感チャンネル)とTRPV1(温感チャンネル)について、バキュロウイルスを用いた昆虫細胞の発現系を用いて、チャンネルの予備的な発現に成功した。現在、様々な界面活性剤を用いて、レセプターの膜からの可溶化を試みている。嗅覚・味覚レセプターは、G-protein coupled receptor (GPCR)であり、嗅覚分子・味覚分子との結合に伴うレセプターの構造変化が3量体Gタンパク質を活性化し、これがさらにホスホリパーゼCを活性化することで、膜からイノシトール3リン酸が合成・遊離し、これが小胞体膜上のIP_3レセプターと結合することで、Ca^<2+>イオンが細胞質中に放出され、細胞の脱分極→興奮が起こる。我々は、メタノール要求性酵母であるPichiaを用いて嗅覚レセプター(ライラール感受性のMOR23、ユーゲノール感受性のEG)の大量調製系を構築したが、残念ながら発現は認められなかった。嗅覚レセプターはタンパク質の大部分が膜に埋まっているため発現が困難であると考えられるので、N末端に大きな味覚分子結合ドメインを持つ味覚受容体の酵母での発現系を構築している。また、真核生物の膜タンパク質は調製が困難で構造解析例も少ないことから、新たに原核生物の膜タンパク質(プロトンポンプ、電子伝達系)について、東京工業大学・吉田博士との共同研究を推進している。大腸菌の呼吸鎖電子伝達系では、解糖系やクエン酸回路から供給されるNADHやコハク酸を利用して、複合体IとIIが脂質二重膜内のユビキノンを還元し、次に複合体IV (Cyt boとCyt bd)が還元型ユビキノン(ユビキノール)を用いて酸素分子を水に還元する。この結果、大腸菌の細胞質側からペリプラズムにプロトンが輸送され、形成されたプロトン勾配を用いてATPが合成される。Cyt boは4つのサブユニットからなり、ユビキノールの酸化と酸素の還元を触媒するとともに、プロトンポンプとしての機能を有する。我々は、Cyt boとユビキノール誘導体であるAurachin C阻害剤との複合体の予備的な結晶化に成功した。また、大腸菌の細胞膜がファージなどによって破壊され、膜電位が保てなくなった場合に、細胞膜に結合し、壊れた細胞膜を修復するPspA(Phage shock protein A:電顕より4量体が9つ集まって外形200Å、内径95Åのリング構造を形成)の予備的な結晶化にも成功した。

The X-ray crystal structure analysis of the complex of smell, taste, temperature and temperature is carried out by chemical and physical stimulation of the outside world, and the structure change of the complex is induced by the interaction of the new substance of the common service G, and the permeability of the complex is changed. The applicant responded to the successful development of the insect cell development system and the preparation of the TRPM8(cold sensitive) and TRPV1(temperature sensitive) clusters in TRP, TRP and TRPV. Now, the interface active agent is used in the middle, and the film is dissolved in the middle. G-protein coupled receptor (GPCR) is a structural modification of the three components of the olfactory molecule GPCR, which activates the GPCR, which activates the GPCR, which binds to the GPCR, and which binds to the GPCR. Ca^<2+> is released from cytoplasm, depolarization of cells → excitation. We have a large number of modulation systems to construct for the required yeasts (MOR23, EG). Most of the membrane proteins are difficult to develop, and the N-terminal proteins are difficult to develop. The structural analysis of eukaryotic membrane is difficult to modulate. The joint research of Dr. Yoshida and Tokyo Institute of Technology is advancing. Escherichia coli respiratory lock electron transport system, sugar hydrolysis system, acid circuit, supply, NADH, acid utilization, complex I and II lipid double membrane, lipid double membrane, secondary complex IV (Cyt bo and Cyt bd), lipid double membrane, acid molecule, water reduction. As a result, the cytoplasmic side of E. coli is transformed into ATP, which is used for transportation and formation of ATP. Cytbo has the function of activating and activating the acid and reducing the acid in the cell. The preparation of Aurachin C inhibitor complex was successfully crystallized. In addition, the preliminary crystallization of PspA(Phage shock protein A: 4-volume, 9-volume, 200-inch outer shape, 95-inch inner diameter) was successfully carried out when the cell membrane of Escherichia coli was broken and the membrane potential was maintained.

项目成果

Structural and biochemical analyses of hemimethylated DNA binding by the SeqA protein

• DOI: 10.1093/nar/gkh173
• 发表时间: 2004-01-01
• 期刊: NUCLEIC ACIDS RESEARCH
• 影响因子: 14.9
• 作者: Fujikawa, N;Kurumizaka, H;Yokoyama, S
• 通讯作者: Yokoyama, S

Crystal structures of the CP1 domain from Thermus thermophilus isoleucyl-tRNA synthetase and its complex with L-valine

• DOI: 10.1074/jbc.m312830200
• 发表时间: 2004-02-27
• 期刊: JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY
• 影响因子: 4.8
• 作者: Fukunaga, R;Fukai, S;Yokoyama, S
• 通讯作者: Yokoyama, S

Crystallization and preliminary X-ray analysis of the helicase domains of Vasa complexed with RNA and an ATP analogue.

Vasa 与 RNA 和 ATP 类似物复合的解旋酶结构域的结晶和初步 X 射线分析。

• 发表时间: 2004
• 期刊: Acta Crystallographica D 60
• 作者: Tanaka A.;Konno M.;Muto S.;Kambe N.;Morii E.;Nakahata T.;Itai A.;Matsuda H.;T.Sengoku
• 通讯作者: T.Sengoku

Structural basis for template-independent RNA polymerization

• DOI: 10.1038/nature02712
• 发表时间: 2004-08-05
• 期刊: NATURE
• 影响因子: 64.8
• 作者: Tomita, K;Fukai, S;Nureki, O
• 通讯作者: Nureki, O

タンパク質工学の基礎(応用生命科学シリーズ6)

蛋白质工程基础（应用生命科学系列 6）

• 发表时间: 2004
• 作者: 松澤 洋