【研究領域課題番号】21H02412 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

構造生物学 / 膜輸送 / X線結晶構造解析 / 膜蛋白質 / 薬剤耐性化

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2021-04-01 - 2024-03-31

【配分額】17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)

【研究領域課題番号】20K20376 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

脂質二重膜 / X線結晶解析 / 膜蛋白質 / 結晶 / 結晶解析 / 結晶大型化 / 構造生物学

【研究成果の概要】

膜蛋白質の真の構造生物学を目指し、「脂質二重膜からプロトンまで」の全てを可視化する技術の開発に取り組んでいる。第一の目標は膜蛋白質結晶中の脂質二重膜の可視化であり、具体的課題は分解能10Åよりも低角の反射点の位相決定である。溶媒コントラスト変調法の拡張と多重同型置換法、その両者の組み合わせの適用を考え、技術開発とデータ収集を行った。さらに、中性子回折への発展を考え、膜蛋白質の大型結晶の作製技術の開発を試みた。

【研究の社会的意義】

本研究の結果、低角反射に対する位相決定技術が拡充され、既に実績のある溶媒コントラスト変調法に関しても適用できる結晶が大幅に拡大した。その結果、これまでX線結晶解析が機能しないためにごく限られた知見しかない、燐脂質と膜蛋白質との相互作用の詳細を明らかにすることが可能になった他、蛋白質結晶中で熱運動が大きくて解像できなかった糖鎖等も解像できるようになった。クライオ電子顕微鏡法では燐脂質頭部が解像されないことが多いため、本研究で開発した技術との組み合わせも追及されるべきであろう

【研究種目】挑戦的研究(開拓)

【研究期間】2020-04-01 - 2022-03-31

【配分額】25,610千円 (直接経費: 19,700千円、間接経費: 5,910千円)

【研究領域課題番号】19H00975 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

構造生物学 / イオンポンプ / カルシウムポンプ / ナトリウムポンプ / 膜蛋白質 / 能動輸送 / 結晶解析

【研究成果の概要】

本研究は、P型ATPase（ポンプ）による能動輸送機構を原子構造に基づいて解明し、究極的には「何故そういう構造が必要なのか」「構造変化を起こす（或いは妨げる）機構はどのようなものか」を理解することを目指している。
最も研究が進んでいる筋小胞体Ca2+ポンプに関しては、特に生理的濃度のCa2+存在下低pHでの結晶構造の解析を進めた。これまでに得られたE1・2Ca2+状態の構造は高濃度（10-100 ｍM）のCa2+存在下で得られたものであり、生理的条件とは著しく異なっていた。また、低pHで安定化されるE2・nH+状態にCa2+が結合したときはH+が結合したままである可能性もあった。得られた構造では、2個のCa2+の配位そのものは高濃度Ca2+存在下の構造と同一であったが、Aドメインは本体から外れており、そのままでは次のステップに行けないことがわかった。すなわち、「自己燐酸化におけるAドメインの役割は何か」「Aドメインが正しい位置にないと何故自己燐酸化は起きえないか」を解明する必要がある。
Na+ポンプに関しては、E1・3Na+状態の構造決定に加え、種々の強心ステロイドとの複合体の結晶構造解析研究の完成に注力した。強心ステロイドは2世紀以上にわたって心不全に対し処方されてきたが、Na+ポンプの強力阻害剤でもあり、使いにくいものであった。そのため、組織特異的な薬剤の開発が待たれていたが、本研究により重要な指針を与えることができた。さらに、予想外であったが、bufalinを結合させた結晶をRb+を含む溶液に浸漬することにより、1個のK+と1個のMg2+を結合した状態を作り得ることが判明し、2個のK+の順序だった結合過程と強心ステロイドによる阻害メカニズムを明らかにすることができた。以上の結果をPNAS誌に報告した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31

【配分額】45,760千円 (直接経費: 35,200千円、間接経費: 10,560千円)

【研究領域課題番号】18K06079 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

構造生物化学 / X線結晶構造解析 / ABC輸送体 / 膜蛋白質 / 薬剤耐性 / 構造生物学 / 輸送タンパク質 / X線結晶解析 / 膜輸送体

【研究成果の概要】

本研究では、ATPを利用して基質を能動輸送するATP-binding cassette（ABC）輸送体のうち、外膜チャネルと膜融合蛋白質と複合体を形成して基質の輸送を行う三者複合体形成型輸送体MacBについて、その基質輸送機構を解明することを目的とした。2017年に我々は分解能3.4オングストロームでMacBの結晶構造を明らかにしたが、本研究では新たに別のMacBホモログで分解能2.0オングストロームのより精密な構造解析に成功した。さらに複数の別条件の結晶からも構造を得た。それらの構造を比較することにより、MacBの構造変化が観察され、基質輸送機構の理解につながる新たな知見が得られた。

【研究の社会的意義】

本研究の対象であるMacBは、マクロライド系抗生物質やペプチド毒素、リポ多糖等の生物学的に重要な物質の排出に関与しており、その排出機構を解明することは、創薬のみならず生命現象の理解という観点からも非常に有用な情報が引き出せると期待される。本研究で明らかとなったMacBの構造変化は、従来のABC輸送体とは大きく異なるものであった。これらの結果から、詳細が解明されていないMacBを含むVII型ABC輸送体の基質輸送の分子機構について、新たなモデルを提唱した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2018-04-01 - 2022-03-31

【配分額】4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)

【研究領域課題番号】18H02386 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

構造生物学 / X線結晶構造解析 / 膜輸送 / 膜蛋白質 / 薬剤耐性 / ABC輸送体 / 薬剤排出

【研究成果の概要】

新しいMacBホモログの高解像度での構造解析を完了した。これは2017年に我々が報告したものと比べ、重要な構造変化が観られた。既知の構造情報、さらに、RND型輸送体の知見も併せ、基質をペリプラズムで捉えて、外膜チャネルを介して輸送する三者複合体形成型輸送体複合体に特徴的な基質輸送機構であることが分かり、それをperiplasmic alternating access mechanismと名付け、これを提唱した。さらに、これは従来のABC輸送体と構造と機能が大きく異なるため従来の分類方法に沿わず、新たなクラス分けの方法についても提唱するに至った。当該研究分野での新しい分野を拓いたと言える。

【研究の社会的意義】

感染症は人間社会を一変させることを我々はここ1，2年で思い知った。ウイルス感染症に限らず、細菌感染症もまた脅威である。抗生物質はその有効性を徐々に失いつつある。ウイルスの陰で薬剤耐性菌が増えているという事実も報告され始めた。嫌なニュースである。抗生物質の能動的な排出の機構の理解は、輸送阻害剤の開発のほか、排出されにくい薬剤の設計にも利用可能な知見であり、人類の福祉にとって極めて重要な研究内容であると考える。基礎学問的にもどのようにしてグラム陰性細菌が斯くも多様なトランスポーターを分子進化のなかで保持してきたのかという興味に一歩近づけたと考えている。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31

【配分額】17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)

【研究分野】構造生物化学

【研究領域課題番号】17H04999 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

核磁気共鳴法 / シグナル伝達 / 膜タンパク質 / Gタンパク質共役型受容体 / 脂質二重膜 / 薬学 / 生物物理 / 蛋白質 / 免疫学 / 構造生物学

【研究成果の概要】

Gタンパク質共役型受容体（GPCR）は、様々な細胞外からの刺激に応答する膜タンパク質であり、感覚受容・神経伝達など、様々な生理機能に関与している。本研究では、タンパク質の動的な性質を原子レベルで観測可能な核磁気共鳴（NMR）法を用いて、GPCRの一種であるβ2アドレナリン受容体およびアデノシンA2A受容体の解析をおこなった。これにより、β2アドレナリン受容体が化合物依存的に、多様なシグナルを細胞内に伝える機構、および脂質二重膜の組成依存的にアデノシンA2A受容体の活性が変化する機構を解明した。

【研究の社会的意義】

医薬品の30%以上は、G蛋白質共役型受容体（GPCR）に作用して、シグナル伝達活性を変化させることで、治療効果を発揮する。本研究で得られたGPCRの構造を参考にして、下流のシグナルを伝達する分子との相互作用に、選択的に作用する化合物を作ることができれば、副作用を抑制する薬剤を、合理的に設計できる可能性が示された。また、脂質の作用を模倣することで、生体内に存在する化合物や他の薬剤がすでに結合したGPCRに対しても作用する薬剤設計の道が開け、新たな作用点および薬理作用を持つ医薬品の開発が加速することが期待される。

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2017-04-01 - 2021-03-31

【配分額】26,130千円 (直接経費: 20,100千円、間接経費: 6,030千円)

【研究分野】生物物理学

【研究領域課題番号】16H02499 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

イオンポンプ / 膜蛋白質 / 結晶解析 / エネルギー変換 / 構造生物学 / 蛋白質 / 生物物理

【研究成果の概要】

本研究は、イオン能動輸送機構の完全な理解を第一の目標とし、特に、既に10の中間状態の構造決定に成功しているCa2+ポンプを対象に、イオンポンプは「どうしてそういう構造をとる必要があるのか」を追求した。イオン通路のゲート残基の変異体の結晶構造からプロトンの対向輸送の意義を解明し、Ca2+非存在下でATPを結合した状態の結晶から、ATPのみで起こる構造変化を明らかにした。さらに、4状態のCa2+ポンプ結晶中の脂質二重膜の可視化によって構造変化における燐脂質との相互作用の詳細を初めて明らかにした。

【研究の社会的意義】

イオンポンプは生体の恒常性の維持に極めて重要な役割を持つ膜蛋白質であり、心臓病や癌、神経疾患の治療などの観点からも注目されている。Ca2+ポンプに関しては11の中間状態の構造決定に成功しているのみならず、本研究によって構造変化におけるプロトンの役割や脂質二重膜との相互作用の詳細の解明にまで成功した唯一の膜蛋白質である。原子構造に基づく蛋白質の作動機構の理解がここまで進んだ蛋白質は他に無く、学術的価値は極めて高い。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】43,030千円 (直接経費: 33,100千円、間接経費: 9,930千円)

【研究分野】物理系薬学

【研究領域課題番号】16K18866 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

HBV / 溶液NMR / B型肝炎ウイルス / NMR / 構造生物学 / B型肝炎ウィルス / X線結晶構造解析 / ウイルス / 膜タンパク質

【研究成果の概要】

B型肝炎ウイルス（HBV）の感染により発症する慢性B型肝炎は、肝癌や肝硬変のリスク因子である。現在の治療薬は核酸アナログとインターフェロンのみであり、ウイルスを排除できないことが問題である。そこで本研究では、HBV感染の構造メカニズムを明らかにし、治療薬創製の構造基盤を得ることを目指した。
感染に重要なHBVの外殻タンパク質であるpreS、preS1、preS2の大量調製法を確立し、NMRシグナルの帰属を行うことで、HBV受容体であるNTCPとの相互作用解析の準備が整った。NTCPは大腸菌での発現に成功した。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31

【配分額】4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)

【研究分野】物理系薬学

【研究領域課題番号】15K18843 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

構造生物学 / NMR / 膜タンパク質 / シグナル伝達 / GPCR

【研究成果の概要】

Gタンパク質共役型受容体(GPCR)のリガンドには、Gタンパク質とアレスチンを介したシグナル伝達経路の一方を選択的に活性化するものが知られており、この現象を「シグナルバイアス」と呼ぶ。本研究では、薬理学的に重要なGPCRについて、メチオニンメチル基に由来するNMRシグナルを、通常のリガンドが結合した状態とバイアスリガンドが結合した状態で解析した。その結果、GPCRは不活性型構造に加えて複数の活性型構造をとること、複数の活性型構造の割合がGタンパク質およびアレスチンを介したシグナル伝達の強度を決定していることを明らかにした。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2015-04-01 - 2017-03-31

【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)

【研究分野】物理系薬学

【研究領域課題番号】26893041 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

核磁気共鳴法 / Gタンパク質共役型受容体 / 安定同位体標識 / 膜タンパク質 / 構造生物学

【研究成果の概要】

創薬標的分子として重要なGタンパク質共役型受容体 (GPCR) の一種であるβ2アドレナリン受容体 (β2AR) を、再構成高密度リポタンパク質（rHDL）の脂質二重膜に再構成した。これを用いて、様々な薬剤について、Gタンパク質およびアレスチンを介したシグナル伝達経路の活性化能を独立に定量するアッセイ系を構築した。
β2ARのメチオニンメチル基を13C標識し、その周囲を2H標識した試料の調製に成功した。この試料を用いて界面活性剤ドデシルマルトシド中でのNMR解析をおこなった結果、β2ARの細胞内側に存在するM215由来のNMRシグナルを様々な薬剤結合状態で高感度に観測することに初めて成功した。
アレスチンを介したシグナル伝達経路のみを選択的に活性化する薬剤であるカルベジロールが結合したβ2ARのNMR解析をおこなった。その結果、M215由来のNMRシグナルの化学シフトは、すべてのシグナル伝達経路を活性化する、通常のリガンドと異なっていることが分かった。
カルベジロールを含む様々な薬剤について、M215由来のNMRシグナルの化学シフトと、Gタンパク質およびアレスチンを介したシグナル伝達経路の活性化能の対応を解析した。この結果から、β2ARはGタンパク質を選択的に活性化する構造とアレスチンを選択的に活性化する構造の平衡にあること、カルベジロール結合状態では、その平衡がアレスチンを選択的に活性化する構造に偏っていると結論した。

【研究種目】研究活動スタート支援

【研究期間】2014-08-29 - 2015-03-31

【配分額】1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)

【研究分野】応用生物化学

【研究領域課題番号】25292057 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

膜タンパク質 / 結晶構造解析 / 細菌 / 抗菌 / 多剤耐性 / 構造生物学 / 複合体構造 / 多剤排出輸送体

【研究成果の概要】

FsrC-GBAP複合体およびFsrC-GBAP拮抗阻害剤複合体の結晶化で得られた結晶について大型放射光施設にてX線回折実験とデータ解析を行った結果、得られた一群の結晶は、FsrC精製試料に微量混在していた宿主大腸菌由来の膜タンパク質AcrBのものであると判明した。2種類の結晶のうち片方は新規の状態の結晶構造であった。AcrBはグラム陰性菌の多剤排出輸送体として機能するため、細菌感染症予防研究に資する成果と期待し、最終構造決定に向けて構造解析を続ける。また、FsrC-GFP融合タンパク質の発現の際にプロテアーゼ阻害剤を共発現させることにより発現量が数倍向上することを見出した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)

【研究分野】物理系薬学

【研究領域課題番号】25460033 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

GPCR / NMR / 膜タンパク質 / 構造生物学 / 膜蛋白質 / 蛋白質 / 薬学 / シグナル伝達

【研究成果の概要】

NMRシグナルの感度を従来法の 5 倍以上とする、昆虫細胞発現系で重水素化したタンパク質を調製する手法を開発した。加えて、重水素化を施した上で、rHDLの脂質二重膜中に再構成したb2ARを調製して、各種リガンド結合状態のNMRスペクトルを取得することにも成功した。その結果、rHDL中では、活性型の量比がミセル中より多く、交換速度がミセルにおける値の数分の一であることが示された。
さらに、アレスチンシグナルを選択的に活性化する状態のGPCRのNMRシグナルを観測した。その結果、GPCRが複数の活性型の構造平衡状態にあり、各活性型の割合がシグナル選択性を決定していることが明らかなった。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)

【研究分野】生物物理学

【研究領域課題番号】24657111 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

構造生物学 / 結晶構造解析 / 電子顕微鏡 / 膜蛋白質 / 超分子複合体 / Ca2+-ATPase / カタラーゼ

【研究成果の概要】

X線回折が利用できない微小な薄い三次元の蛋白質結晶から、電子線結晶構造解析により構造決定を行う新しい技術を開発した。電子線は負の電荷を持ち、同じ原子でも電荷を持ったものと中性のもので、その散乱のされ方は大きく異なる。開発した技術を用いて、膜蛋白質等の薄い結晶から機能部位のイオンやアミノ酸等の荷電状態を可視化することに成功した。生体分子が機能を発揮する上で、機能部位の荷電状態は大きな影響を及ぼすため、本研究により、蛋白質のより詳細な作動原理の解明に繋がると期待できる。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31

【配分額】4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)

【研究分野】機能生物化学

【研究領域課題番号】24687016 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

タンパク質 / トランスロコン / 膜組み込み / 膜透過 / YidC / Sec / 膜タンパク質 / 構造生物学 / 蛋白質 / 膜蛋白質 / 構造解析 / 膜組込み / 機能発現 / 機能解析

【研究成果の概要】

細胞におけるタンパク質の膜組み込み過程は，すべての生物に共通した必須の機構である。本研究では膜タンパク質の機能発現システムを詳細に理解する為に，真正細菌のタンパク質の膜組み込みに関わる膜タンパク質YidC(内膜の膜組み込みに関与)の構造を2.4オングストローム分解能で決定し，構造情報に基づく機能解析を進めた。最終的に，YidCは電気的な相互作用で基質タンパク質を一旦親水的な凹みにキャプチャーした後，膜へと組み込む新しいモデルを提唱した。

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2012-04-01 - 2014-03-31

【配分額】27,950千円 (直接経費: 21,500千円、間接経費: 6,450千円)

【研究分野】物理系薬学

【研究領域課題番号】23790042 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

構造生物学 / NMR / 膜蛋白質 / 転移交差飽和法 / 過渡的複合体 / ニ成分制御系 / マルチドメイン蛋白質 / 過渡的相互作用 / 膜タンパク質 / タンパク質―タンパク質相互作用 / 交差飽和法 / Protein Trans-Splicing / Segmental labeling

【研究成果の概要】

本研究では、申請者らの開発したNMR手法である交差飽和法を用いて、原核生物の走化性を制御する細胞内シグナル伝達タンパク質であるCheAとCheYの複合体が、反応部位同士が互いに近接した状態と、離れた状態の平衡状態にあることを明らかにした。これにより、CheAが、シグナル伝達に必要な二つの反応を、一つの反応部位で、両方とも効率よく進めているメカニズムが解明された。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2011 - 2012

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【研究分野】物理系薬学

【研究領域課題番号】20790029 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

構造生物学 / 生化学 / 膜タンパク質 / 核磁気共鳴法 / 光合成名反応 / タンパク質-タンパク質相互作用 / 電子移動反応 / 転移交差飽和法 / 光合成明反応 / Membrane protein / NMR / photosynthesis / protein-protein interaction / electron transfer / transferred cross saturation

【研究成果の概要】

プラストシアニン(Pc)は、膜蛋白質複合体である光化学系I(PSI)に素早く電子を輸送することにより、光合成明反応を効率良く進めている。本研究では、酸化型アナログであるカドミウム置換体(Cd-Pc)の調製法を確立して、当研究室で確立した転移交差飽和法(TCS)を用いて、Cd-PcのPSI結合部位を同定した。その結果、Pc上の銅原子の酸化に伴って、Loop1のコンフォメーションが変化することにより、Loop1を介したPSIとの相互作用が減弱し、電子移動後のPSIからの素早い解離が実現され、効率的電子輸送反応が起こることが明らかとなった。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2008 - 2009

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【研究分野】物理系薬学

【研究領域課題番号】19890049 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

NMR / 膜蛋白質 / 構造生物学 / 転移交差飽和法 / 光合成明反応 / 光化学系I / フェレドキシン / 循環的電子伝達

【研究成果の概要】

安定同位体標識を施したフェレドキシン(Fd)を、大腸菌BL21(DE3)-CodonPlus-RPを用いて大量発現させ、Sepharose 6B、 Resource PHE、 Hiload Superdex 75カラムを用いて、SDS-PAGEにて単一バンドとなるまで精製した。Fdの[2Fe-2S]クラスターは不対電子を持つため、その近傍のNMRシグナルは観測されない。そこで、その影響を見積もるため、Fdの主鎖に由来するNMRシグナルの連鎖帰属を行った。その結果、[2Fe-2S]クラスターの5Å以内に存在するY37-A48およびT76-A79のアミノ酸に対応するシグナルは観測されなかった。次に、Fd上の光化学系Iとの特異的相互作用残基を同定するために、Fdと可溶化した光化学系Iを混合し、TCS実験を行った。さらに、FQRとの相互作用を検出するために、光化学系IおよびFQRのFd結合界面が外側を向いた、right side-outベシクルを用いたTCS実験も行った。両TCS実験の結果を比較すると、K52近傍、D66近傍、V82近傍およびE30-I33は両方のTCS実験においてシグナル強度減少が観測されているのに対し、K4およびD84はベシクルとのTCS実験のみでシグナル強度減少が観測された。このことから、K52近傍、V82近傍、D66近傍およびE30-I33は、PSIとの結合界面上に存在し、K4およびD84はFQRとの結合界面に存在すると結論した。近年、低分子量チラコイド膜タンパク質PGR5がFQRの活性に必須であることが示された。しかし、PGR5がFdと直接相互作用しているか否かは明らかではない。PGR5変異株から調製したチラコイド膜ベシクルを用いたTCS実験における、K4およびD84の強度減少を調べることにより、この点を明らかにしたいと考えている。

【研究種目】若手研究(スタートアップ)

【研究期間】2007 - 2008

【配分額】3,075千円 (直接経費: 2,670千円、間接経費: 405千円)

【研究分野】物理系薬学

【研究領域課題番号】19590037 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

膜蛋白質 / 分子認識 / NMR / 構造生物学 / 相互作用解析

【研究成果の概要】

脂質二重膜中の膜蛋白質はビーズに固定化することにより、安定性が劇的に向上するが、不溶性成分の共存によりNMRシグナルの広幅化・感度の低下が問題となっていた。そこで、マジック角回転(MAS)による高感度化・高分解能化を目指した。
本研究では、高速MASに耐えることができ、広い固・液界面が確保可能な固定化担体を幅広く比較検討した結果、CM-シリカビーズを見出した。
次に、ユビキチン(Ub)と酵母Ub水酸化酵素(YUH)の相互作用系において、YUHをCMシリカビーズに固定化し、不均一系超分子を模倣した系を作成した。このYUH固定化Zn-NTAシリカビーズを均一2H15N標識したUbの溶液に懸濁し、MAS 条件下で転移交差飽和法の測定を試みたところ、従来法では解析が困難であった固体と液体が共存した超分子系において、Ub 上のYUH 結合界面残基の同定に成功した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2007 - 2008

【配分額】4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)

【研究分野】広領域

【研究領域課題番号】06305006 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

蛋白質 / X線結晶解析 / 蛋蛋白質 / 糖蛋白質 / 抗体 / 結晶化 / 三次元構造 / 構造生物学 / X線結晶構造解析 / 膜蛋白質 / 蛋白質三次元構造 / 結晶構造 / 生体高分子 / X線回折法 / 分子生物学

【研究成果の概要】

蛋白質の機能の解明と応用の研究を進展させるため、蛋白質の三次元構造の研究の分担を通じ、X線結晶解析の方法の新展開と、蛋白質の機能構造の迅速な研究体制の構築を本研究の目的とした。
平成6〜7年度の計画として、1 アミノ酸改変蛋白質、2 各種プロテアーゼとその阻害剤との複合体、3 アミラーゼ等とその阻害蛋白質、4 核酸および核酸を認識する蛋白質、5 抗原を認識する抗体と抗原複合体 6 膜蛋白質、結晶化法、7 ウイルス等の巨大分子単位、その直接解析法、8 アミノ酸改変蛋白質の産製と迅速解析法、9 高速高精度なX線回折データ測定法、10 X線異常分散を利用する解析法、11 迅速な自動分子置換構造解析システムの構築、12 糖蛋白質の結晶化と解析の手法、13 溶液NMR情報を用いるX線解析法など、蛋白質構造の解析と、新解析手法の開発と構築に関する研究を行い、これらに関する成果を得た。
研究の成果として、系統化した結晶化法と結晶化用の試料調製法に基づいて、膜蛋白質bovine cytochrome coxidaseと糖蛋白質human renal dipeptidaseの解析に成功した。高精度データ測定の装置システムとソフトウェアCa等の異常分散効果の利用法、多波長異常分散法による直接解析法、自動分子置換解析法などを開発・構築したキメラ酵素の作成とその構造の解析、酵素の耐熱化の機構の研究、トリプシン族の酵素とその阻害剤との複合体の解析、解糖系等の酵素およびその阻害蛋白質の解析、抗体のFvとFabのフラグメントと抗原ハプテンとの複合体の解析などを行ない、成果を公表した。
方法論的展開と研究者間の連携と協力をはかる研究の骨子を達成するため、公開の研究会を2回開催し、研究の進捗と成果を取りまとめた研究中間報告書を6年度に、さらに、研究成果報告書を7年度に印刷し、配布した

【研究種目】総合研究(A)

【研究期間】1994 - 1995

【配分額】9,300千円 (直接経費: 9,300千円)