固体ＮＭＲ距離測定による液胞型ＡＴＰアーゼとバフィロマイシンの精密複合体構造解析

通过固态 NMR 距离测量精确分析液泡 ATP 酶和巴弗洛霉素的复杂结构

• 批准号: 17J00021
• 负责人: 林 達
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J00021/
• 关键词: バフィロマイシン; 脂溶性リガンド; 膜親和性; PAMPA; 固体NMR; 液胞型ATPアーゼ; フッ素標識

本研究では液胞型ATPアーゼ(以下V-ATPase)と呼ばれる酵素の特異的阻害剤であるバフィロマイシン(以下Baf)の作用機序解明に向け、両者が形成する複合体の構造を固体NMRにより解析することを目指した。本年度は前年度に引き続き脂質膜中におけるBaf誘導体の挙動解析を行った。その結果、活性の失われた誘導体は活性の保持されたものに比べて脂溶性および脂質膜への親和性が有意に低下していることが明らかとなった。さらにこれら誘導体についてNMRを用いた種々の解析を実施したところ、分子内水素結合によって形作られるBafの立体配座がBafの高い脂質膜親和性に寄与していることが示唆された。以上の結果は、Bafの特徴的な構造がV-ATPaseへの結合親和性のみならず脂質膜への親和性も向上させており、これがBafの高いV-ATPase阻害活性発現に重大な寄与を持つことを示唆している。本研究ではこれまで深く議論されることのなかった「脂質膜環境下におけるリガンド分子の挙動が生理活性に及ぼす寄与」の重要性を新たに示すことに成功している。よって本研究で確立された方法論および得られた知見は、Bafを始めとした脂溶性リガンド分子の活性発現機構をより正確に理解する一助となり、ひいては今後の生化学および創薬研究の発展に貢献するものと考えられる。

In this study, the mechanism of action of specific inhibitors of cellular ATP (hereinafter referred to as V-ATPase) and signaling enzymes (hereinafter referred to as Baf) was elucidated, and the structure of the complex formed by these inhibitors was analyzed by solid-state NMR. This year, the analysis of Baf inducer activity in lipid membrane was carried out. As a result, the activity of the inducer is maintained, and the lipid solubility and lipid membrane affinity are intentionally reduced. In addition, the molecular structure of Baf was analyzed by NMR. The results showed that Baf had high affinity for lipid membrane. The above results indicate that the characteristic structure of Baf plays an important role in V-ATPase binding affinity and lipid membrane affinity. This study is a new demonstration of the importance of molecular dynamics, physiological activity and interaction in lipid membrane environments. This study established a methodology for understanding the mechanism of activity development of lipid soluble molecules, and contributed to the development of future biochemical and creative research.

项目成果

バフィロマイシンの作用機序解明を目指した固体NMR解析

固态核磁共振分析旨在阐明巴弗洛霉素的作用机制

• 发表时间: 2018
• 作者: 栁澤伸;眞正浄光;原田和正;古場裕介;福田茂一;Tatsuru Hayashi, Hiroshi Tsuchikawa, Yuichi Umegawa, Michio Murata.;林達
• 通讯作者: 林達

固体NMR距離測定による液胞型ATPアーゼとバフィロマイシンの複合体構造解析

通过固态 NMR 距离测量分析液泡 ATP 酶和巴弗洛霉素的复合结构

• 发表时间: 2017
• 作者: Tatsuru Hayashi;Hiroshi Tsuchikawa;Yuichi Umegawa;Michio Murata;Yoko Nagumo;Takeo Usui;林 達
• 通讯作者: 林 達

Investigation for Structural Analysis of Vacuolar Type ATPase-Bafilomycin Complex by Using Solid-State NMR

固态核磁共振研究液泡型ATP酶-巴弗洛霉素复合物的结构分析

• 发表时间: 2017
• 作者: Tatsuru Hayashi;Hiroshi Tsuchikawa;Hajime Shibata;Michio Murata;Yoko Nagumo;Takeo Usui;Tatsuru Hayashi
• 通讯作者: Tatsuru Hayashi

Elucidation of Bafilomycin-Vacuolar-type ATPase interaction based on solid-state NMR

基于固态 NMR 阐明巴弗洛霉素-液泡型 ATP 酶相互作用

• 发表时间: 2018
• 作者: Tatsuru Hayashi;Hiroshi Tsuchikawa;Yuichi Umegawa;Michio Murata;Yoko Nagumo;Takeo Usui
• 通讯作者: Takeo Usui

Small structural alterations greatly influence the membrane affinity of lipophilic ligands: Membrane interactions of bafilomycinA1 and its desmethyl derivative bearing 19F-labeling.

微小的结构改变极大地影响亲脂性配体的膜亲和力：巴弗洛霉素A1及其带有19F标记的去甲基衍生物的膜相互作用。

• DOI: 10.1016/j.bmc.2019.03.017
• 发表时间: 2019
• 期刊: Bioorg. Med. Chem.
• 作者: Tatsuru Hayashi, Hiroshi Tsuchikawa, Yuichi Umegawa, Michio Murata.