イオンチャネル詳細構造解明に向けた単粒子解析技術の開発と複合体の構造解明

开发单粒子分析技术并阐明复杂结构以阐明离子通道的详细结构

• 批准号: 20051028
• 负责人: 三尾 和弘
• 金额: $ 4.48万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and 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: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20051028/
• 关键词: タンパク質; 3次元構造; 電子顕微鏡; イオンチャネル; 画像情報処理; 単粒子構造解析; ナノテクノロジー; クライオ電顕; 単粒子解析

イオンチャネルやトランスポーター等の膜タンパク質の構造情報を得ることは、神経伝達や筋収縮、心拍のペースメーキング等に関する機構を理解し、関連疾病に対する画期的新薬を開発する上で不可欠である。我々は難結晶性タンパク質の構造解明に向けて、精製タンパク質の電子顕微鏡画像から情報学的に3次元構造を再構築する単粒子解析法の技術開発と構造解析を推進してきた。単粒子解析法を用いて、Ca^<2+>放出活性化Ca^<2+>(CRAC)チャネルの本体として近年同定されたOrai1陽イオンチャネルの構造解析を行った。動物細胞発現系を用いてOrai1タンパク質を発現・精製し、生化学検討から生理機能単位が四量体であることを突き止めた。電顕画像を元に三次元構造を21Å分解能で再構成し、高さ150Å、幅95Åの水滴形構造を持ち、小胞体膜上でCa^<2+>枯渇を感受するSTIM1と相互作用可能な細長い細胞質ドメインが示された。更に、細胞内で酸化ストレスセンサーとして働くKeap-1の構造解析を行い、サクランボ形の2つの房にβ・プロペラの数Å径の穴に相当する小さな貫通部分が見出された。周囲に存在するSH基で酸化ストレスを感知する機構が推察された。またタンパク質構造解析にもとづく薬物の作用機序解明も重要である。我々は喘息治療薬として開発が進められていたピラゾール化合物をリードにTRPC3チャネルを特異的に抑制する誘導体を見出し、その作用機序を電子顕微鏡を用いて検討した。光架橋と金粒子ラベルを組み合わせてTRPC3に結合したピラゾール誘導体を観察することで、単分子レベルでの薬物結合の可視化に成功し、細胞膜直下部を標的としていることを証明した。

イ オ ン チ ャ ネ ル や ト ラ ン ス ポ ー タ ー の membrane such as タ ン パ ク qualitative の structure intelligence を る こ と は, god 経 伝 や jin 収 shrinkage, heart take の ペ ー ス メ ー キ ン グ etc に masato す る を understand し, masato even disease に す seaborne る painting issue of the new 薬 を open 発 す る で not owe on で あ る. I 々 は hard crystalline タ ン パ ク qualitative の tectonic interpret に to け て, refined タ ン パ ク qualitative の electronic 顕 micromirror portrait か ら informatics を に 3 dimensional structure to construct す る 単 particle analytical method の technology open 発 と structure を propulsion し て き た. Analytic method を 単 particles with い て, Ca ^ 2 + > < release activeness Ca ^ 2 + > < (CRAC) チ ャ ネ ル の ontology と し て in recent years, with the fixed さ れ た Orai1 Yang イ オ ン チ ャ ネ ル の structure line を っ た. Animal cell 発 practice while department を い て Orai1 タ ン パ ク qualitative を 発 now, refined し, biochemistry 検 please か ら physiology 単 a が four quantity body で あ る こ と を tu き check め た. Electric 顕 portrait を に three dimensional structure を 21 a decomposition can で to compose し, high さ 150 a, 95 a の water body structure を hold ち, small cell body membrane で Ca ^ 2 + > < withered 渇 を feel す る STIM1 と interaction may な slender い cytoplasm ド メ イ ン が shown さ れ た. More に, intracellular で acidification ス ト レ ス セ ン サ ー と し て 働 く Keap - 1 の tectonic line analytical を い, サ ク ラ ン ボ form の 2 つ の room に beta, プ ロ ペ ラ の の number A diameter hole に quite す る small さ な through section が sees the さ れ た. Zhou 囲に has する sh-based で acidification ストレスを perception する mechanism が observation された. Youdaoplaceholder0, パ, パ, analysis of the structure of the granular matter に, とづく, とづく, explanation of the mechanism of action of drugs and particles, またタ, important である. I 々 は breathing treatment 薬 と し て open 発 が into め ら れ て い た ピ ラ ゾ ー ル compound を リ ー ド に TRPC3 チ ャ ネ ル を specific に inhibit す る inductor を see し, そ の function machine sequence を electronic 顕 micromirror を with い て beg し 検 た. Light bridge と gold particles ラ ベ ル を group み close わ せ て TRPC3 に combining し た ピ ラ ゾ ー ル inductor を 観 examine す る こ と で, 単 molecular レ ベ ル で の 薬 combination の visualization に success し, straight bottom を target cell membrane と し て い る こ と を prove し た.

项目成果

センサー膜タンパク質の構造解明2

传感器膜蛋白的结构阐明 2

• 发表时间: 2009
• 作者: 永田宏次;筒井志穂;中山二郎;園元謙二;田之倉優;C. Sato;C.Sato;H.Nishiyama;M.Suga;小入羽祐治;佐藤主税;C. Sato;Chikara Sato;H.Nishiyama;Chikara Sato;Kazuhiro Mio;佐藤主税;三尾和弘;佐藤主税;佐藤主税;須賀三雄;西山英利;佐藤主税;三尾和弘;佐藤主税
• 通讯作者: 佐藤主税

結晶を用いない電子顕微鏡画像からの3次元構造決定:単粒子解析法

不使用晶体的电子显微镜图像的三维结构测定：单颗粒分析方法

• 发表时间: 2009
• 期刊: 化学と生物 47巻
• 作者: Ming;H.;Kato;Y.;Miyazono;K.;Ito;K.;Kamo;M.;Nagata;K. and Tanokura;M.;三尾和弘
• 通讯作者: 三尾和弘

CFTRチャネルの単粒子構造解析

CFTR通道的单粒子结构分析

• 发表时间: 2009
• 作者: 入枝泰樹;太田徳子;川岸郁朗;三尾和弘
• 通讯作者: 三尾和弘

Keapl is a forked-stem dimer structure with two large spheres enclosing the intervening, double glycine repeat, and C-terminal domains.

Keapl 是一种叉状茎二聚体结构，具有两个大球体，包围着插入的双甘氨酸重复序列和 C 末端结构域。

• 发表时间: 2010
• 期刊: Proc.Natl.Acad.Sci.USA 107
• 作者: Ogura;T.
• 通讯作者: T.

The Baseplate Wedges of Bacteriophage T4 Spontaneously Assembleinto Hubless Baseplate-like Structure In Vitro.

噬菌体 T4 的底板楔块在体外自发组装成无轮毂底板状结构。

• 发表时间: 2010
• 期刊: J.Mol.Biol. 395
• 作者: Yap;ML.
• 通讯作者: ML.