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: 17048007
• 负责人: 深井 周也
• 金额: $ 4.03万
• 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: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17048007/
• 关键词: X線結晶構造解析; 膜タンパク質; イオン輸送体; 受容体; 膜透過装置; イオンチャネル; Gタンパク質共役型受容体

高等真核生物には,外界からの刺激に対応して行動を決定するため視覚・聴覚・嗅覚・味覚・触覚からなる五感が備わっている.視覚・聴覚・触覚(圧覚・温覚)は物理刺激の受容であり,嗅覚・味覚は化学刺激の受容である.一方,刺激を電気シグナルに変換する仕組みから考えると,視覚・嗅覚・味覚(甘・苦・旨味)受容体は,三量体型Gタンパク質と共役してホスホリパーゼCを活性化し,生成したイノシトール三リン酸(IP3)により,小胞体のIP3受容体が活性化され,小胞体中のCa^<2+>イオンが細胞質に放出されて膜が脱分極する.これに対し,聴覚・圧覚・温覚および味覚の一部(酸・塩味)では,受容体が直接イオンチャネルとして働き,Ca^<2+>イオンなどの陽イオンの細胞内への流入を引き起こし,膜の脱分極を生ずる.本研究では,刺激による受容体の活性化メカニズムを原子分解能レベルで解明することを目的として,感覚受容体のX線結晶構造解析を目標とした.Gタンパク質共役型受容体のリガンド結合ドメインやチャネル型受容体の全長および細胞内ドメインの大量発現を試みてきたが,結晶化条件のスクリーニングを行なうには至らなかった.一方,我々は膜タンパク質の結晶構造決定を目標として,好熱菌由来の膜タンパク質の結晶構造決定を試みて来た.京都大学ウイルス研究所の伊藤維昭教授との共同研究により,膜透過装置複合体SecDFおよびSecYEそれぞれについて分解能3.7Åおよび3.2Åの結晶を得て,セレン原子の異常分散を利用して位相を決定し電子密度を得た.SecYEについては,3.2Å分解能での構造精密化を終えた(R_<free>0.32).また,好熱菌由来の金属イオン輸送体の高分解能結晶の調製し,セレン原子の異常分散を利用して3.5Å分解能で構造を決定した.また,細胞質ドメインについては二種類のイオン輸送体について2.5Å分解能で構造を決定した.

Higher eukaryotes respond to stimuli from the outside world and determine their actions. Vision, taste, touch (pressure, temperature), response to physical stimulation, response to smell, taste, response to chemical stimulation. On the one hand, the stimulation of the electrical system changes the concentration of the group, the visual, olfactory, and taste receptors, and the three-dimensional G receptor is activated to form a three-dimensional acid (IP3). The IP3 receptor of the small cell is activated, and the Ca^<2+> in the small cell is released and the cytoplasmic membrane is depolarized. In response to this, a part of the receptor (acid and odor) is directly activated by Ca ^<2+>, and the intracellular influx of Ca^<2+> is activated by membrane depolarization. This study aims to analyze the activation and decomposition energy of the receptor under stimulation and X-ray crystal structure analysis of the receptor. On the one hand, we try to determine the crystal structure of the film quality. In a joint study conducted by Professor Tsukiaki Ito of Kyoto University, SecDF and SecYE were used to determine the electron density by using the anomalous dispersion of atoms. SecYE was used to determine the structural precision of SecDF and SecYE (R_<free>0.32). The high decomposition energy crystallization modulation of the metal carrier from which the good thermal bacteria originated, and the abnormal dispersion of the atoms in the metal carrier were determined by the utilization of the decomposition energy of 3.5 ℃. In addition, the structure of the cytoplasm is determined by the decomposition energy of two kinds of carriers.

项目成果

Structural basis of RNA-dependent recruitment of glutamine to the genetic code

• DOI: 10.1126/science.1128470
• 发表时间: 2006-06-30
• 期刊: SCIENCE
• 影响因子: 56.9
• 作者: Oshikane, Hiroyuki;Sheppard, Kelly;Nureki, Osamu
• 通讯作者: Nureki, Osamu

Asymmetric coiled-coil structure with Guanine nucleotide exchange activity.

• DOI: 10.1016/j.str.2007.01.003
• 发表时间: 2007-02
• 期刊: Structure
• 影响因子: 5.7
• 作者: Yusuke Sato;R. Shirakawa;H. Horiuchi;N. Dohmae;S. Fukai;O. Nureki

Structural basis for lysidine formation by ATP pyrophosphatase accompanied with a lysine-specific loop and a tRNA-recognition domain.

ATP 焦磷酸酶伴随赖氨酸特异性环和 tRNA 识别域形成赖氨酸的结构基础。

• 发表时间: 2005
• 期刊: Proceeding of National Academy of Science U.S.A. 21
• 作者: Nakanishi;K.;Fukai;S.;Ikeuchi;Y.;Soma;A.;Sekine;Y.;Suzuki;T.;Nureki;O.
• 通讯作者: O.

Complete crystallographic analysis of the dynamics of CCA-addition

CCA 添加动力学的完整晶体学分析

• 发表时间: 2006
• 期刊: Nature 443
• 作者: K.Tomita;R.Ishitani;S.Fukai;O.Nureki
• 通讯作者: O.Nureki

Crystallization and preliminary X-ray analysis of the tRNA thiolation enzyme MnmA from Escherichia coli complexed with tRNA(Glu)

大肠杆菌 tRNA 硫醇化酶 MnMA 与 tRNA(Glu) 复合物的结晶和初步 X 射线分析

• 发表时间: 2006
• 期刊: Acta Crystallograph Sect F Struct Biol Cryst Commun 62
• 作者: Numata;T.;Ikeuchi;Y.;Fukai;S.;Adachi;H.;Matsumura;H.;Takano;K.;Murakami;S.;Inoue;T.;Mori;Y.;Sasaki;T.;Suzuki;T.;Nureki;O.
• 通讯作者: O.