Molecular recognition mechanism of adrenaline receptors studied by ESI- ion trap spectroscopy

ESI-离子阱光谱研究肾上腺素受体的分子识别机制

基本信息

批准号：
20H00372
负责人：
藤井正明
金额：
$ 28.62万
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 (A)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

神経伝達過程は受容体が特定の神経伝達物質を分子認識することで制御されている。その分子認識は鍵と鍵穴と呼ばれ受容体のポケットと神経伝達物質の形や表面電荷の相補性に起因するとされている。しかし受容体も神経伝達物質も柔軟性を有する分子であり、柔らかな分子同士がなぜ「鍵と鍵穴」と言われる精密な分子認識を行えるのか明確に答えることは難しい。そこで本研究は分子間相互作用を最も正確に調べられる気相分子分光法をこの問題に適用する。受容体の分子認識を司る局所構造ペプチド(受容体ポケット)を取り出し、種々の分子との分子間錯体を形成させ、エレクトロスプレー冷却イオントラップ分光法を適用して、赤外・紫外スペクトルによりその構造を解析する。これにより、認識される分子のみならず、認識されない分子が結合することによる受容体ポケットの構造変形を解析し、柔らかな分子同士の分子認識機構を分子間相互作用の観点から解明する。この目的のため、種々のリガンド分子に対するアドレナリン受容体の分子認識を、アドレナリン及びその類縁分子のフェノールOH基を改変した種々のリガンド分子の複合体に対して冷却イオントラップ分光を適用した。さらに、種々のα-及びβ-アドレナリン受容体のカテコールOH基認識部位の部分配列ペプチドとアドレナリン／イソプレナリンとの複合体に対して冷却イオントラップ分光を適用した。以上により、分子認識は，SIVSFの2つのセリン残基の相対配置がリガンド分子のフェノールOH基との相互作用に大きく影響を与えていることを明らかにした。これを実行するため、四重極質量分析器を新たに導入し，冷却イオントラップで生成したタグ分子付きのイオンをサイズ選別できる様にした。

神经传递过程由识别特定神经递质的受体控制。这种分子识别被称为锁和钥匙机制，据说是由受体袋和神经递质的形状和表面电荷的互补性引起的。然而，受体和神经递质都是柔性分子，很难清楚地回答为什么柔性分子可以进行被称为“钥匙和钥匙孔”的精确分子识别。因此，在本研究中，我们应用气相分子光谱来解决这个问题，这是检查分子间相互作用的最准确的方法。我们提取了控制受体分子识别的局部结构肽（受体袋），与各种分子形成分子间复合物，并应用电喷雾冷却离子阱光谱来研究红外和紫外光谱。通过此，我们将分析由于识别分子和未识别分子的结合而导致的受体口袋的结构变形，并从分子间相互作用的角度阐明软分子之间的分子识别机制。为此，我们将冷离子阱光谱应用于各种配体分子的肾上腺素受体的分子识别，以及肾上腺素及其相关分子的酚羟基被修饰的各种配体分子的复合物。此外，我们将冷离子阱光谱应用于肾上腺素/异丙肾上腺素复合物和各种α-和β-肾上腺素受体的儿茶酚OH基团识别位点的部分序列肽。结果，分子识别表明，SIVSF中两个丝氨酸残基的相对位置极大地影响了与配体分子酚OH基团的相互作用。为了实现这一目标，引入了一种新的四极杆质谱仪，可以对冷却离子阱中生成的带有标签分子的离子进行尺寸选择。

项目成果

期刊论文数量（24）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Potassium and sodium ion complexes with a partial peptide of the selectivity filter in K+ channels studied by cold ion trap infrared spectroscopy: the effect of hydration

通过冷离子阱红外光谱研究钾离子和钠离子与 K 通道选择性过滤器的部分肽的配合物：水合的影响

DOI：
10.1039/d1cp00936b
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
3.3
作者：
Negoro Takumi;Hirata Keisuke;Lisy James M.;Ishiuchi Shun;Fujii Masaaki
通讯作者：
Fujii Masaaki

Cold ion trap spectroscopy of complex systems in Tokyo Tech

东京工业大学复杂系统的冷离子阱光谱学

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Shun
通讯作者：
Shun

Rethinking Ion Transport by Ionophores: Experimental and Computational Investigation of Single Water Hydration in Valinomycin-K+ Complexes

重新思考离子载体的离子传输：缬氨霉素-K 复合物中单水水合的实验和计算研究

DOI：
10.1021/acs.jpclett.0c03372
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Sato Eiko;Hirata Keisuke;Lisy James M.;Ishiuchi Shun;Fujii Masaaki
通讯作者：
Fujii Masaaki

Gas phase protonated nicotine is a mixture of pyridine- and pyrrolidine-protonated conformers: implications for its native structure in the nicotinic acetylcholine receptor

气相质子化尼古丁是吡啶和吡咯烷质子化构象异构体的混合物：对其烟碱乙酰胆碱受体中天然结构的影响

DOI：
10.1039/d1cp05175j
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
3.3
作者：
Takeda Naoya;Hirata Keisuke;Tsuruta Kazuya;Santis Garrett D.;Xantheas Sotiris S.;Ishiuchi Shun;Fujii Masaaki
通讯作者：
Fujii Masaaki

Real-time observation of photoionization-induced water migration dynamics in 4-methylformanilide?water by picosecond time-resolved infrared spectroscopy and ab initio molecular dynamics simulations

通过皮秒时间分辨红外光谱和<i>ab initio</i>分子动力学模拟实时观察4-甲基甲酰苯胺水中光电离诱导的水迁移动力学

DOI：
10.1039/d1cp03327a
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
3.3
作者：
Miyazaki Mitsuhiko;Kamiya Tairiku;Wohlgemuth Matthias;Chatterjee Kuntal;Mitri? Rol;Dopfer Otto;Fujii Masaaki
通讯作者：
Fujii Masaaki