ヒト膜タンパク質を標的とした中分子構造創薬研究の基盤構築

为针对人膜蛋白的中分子结构药物发现研究奠定基础

• 批准号: 19H00923
• 负责人: 岩田 想
• 金额: $ 28.87万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H00923/
• 关键词: 膜タンパク質; 中分子; クライオ電子顕微鏡; 創薬; B型肝炎ウイルス; 創薬ターゲット; 中分子ペプチド; クライオ電子顕微鏡単粒子解析; ウイルス感染受容体; 抗ウイルス薬; 抗体; ファージディスプレイ; X線結晶構造解析; 構造生物学

がん、神経疾患、感染症など種々の疾病に対する医薬品の分子標的の多くは多数回膜貫通型の内在性膜タンパク質であり、現在の構造生物学の技術水準に照らせばその精密立体構造決定は難度が高い。それが律速となり構造ベースの創薬研究の進展は限定的である。本研究ではわれわれがこれまでに開発した独自の膜タンパク質構造解析技術を活用して、ヒト創薬ターゲット膜タンパク質に対する中分子医薬品候補化合物の作用機序を構造学的に検証することを目指している。本年度はB型肝炎ウイルス (HBV) の侵入阻害剤開発に向けて、感染受容体NTCPの構造を解明し、医薬候補リガンドである中分子リポペプチドとの相互作用に重要なドメインやアミノ酸残基を立体構造上でマッピングすることに成功した。NTCPは胆汁酸の腸肝循環を担う肝細胞基底膜のトランスポーターとして1990年代に発見された9回膜貫通タンパク質である。HBVはエンベロープタンパク質LHBsのN末端部分であるpreS1領域を介して宿主細胞膜上のNTCPと相互作用することで、細胞表面に高親和性の結合をする。本年度の研究において、クライオ電子顕微鏡解析によりヒトNTCP単体の構造を分解能3.4オングストロームで決定した。NTCPの輸送基質であるタウロコール酸が結合する中央部のキャビティーの存在が明らかになった。NTCP変異体機能解析やpreS1存在下でのNTCPのクライオ電子顕微鏡単粒子解析の結果から、このキャビティーの細胞外側開口部がpreS1結合にも関与する可能性が強く示唆された。またNTCP―preS1相互作用では、preS1のN末端脂質修飾（N-ミリストイル化）が必要であり、N末端側48残基が受容体との結合に重要であることを確認した。

药品的许多分子靶标针对癌症，神经系统疾病和传染病等各种疾病都是多跨膜综合膜蛋白，并且鉴于结构生物学的当前状态，很难确定它们的精确三维结构。这将限制基于结构的药物发现研究的速率和进展。这项研究旨在使用迄今为止开发的独特膜蛋白结构分析技术，以研究中分子药物候选化合物对人类药物发现靶膜蛋白的作用机理。为了准备开发乙型肝炎病毒（HBV）的侵袭抑制剂，我们阐明了感染受体NTCP的结构，并成功地映射了与中分子脂肽（在一个定期结构上的药物候选物）相互作用的结构域和氨基酸残基。 NTCP是1990年代作为肝细胞基底膜转运蛋白发现的9跨膜蛋白，该蛋白是负责胆汁酸的肠肝循环的。 HBV通过PRES1区域（包膜蛋白LHB的N末端部分）与宿主细胞膜上的NTCP相互作用，从而导致高亲和力与细胞表面结合。在今年的研究中，通过冷冻电子显微镜分析以3.4埃埃斯特罗姆的分辨率确定了人类NTCP的结构。已经揭示了与牛螺胆酸（NTCP的转运底物）结合的中央腔的存在。在PRES1存在下，NTCP突变函数分析和NTCP的冷冻电子显微镜单粒子分析的结果强烈表明，该空腔的外细胞开口也可能参与PER1结合。此外，NTCP-PRES1相互作用需要PRES1的N末端脂质修饰（N- myristoylation），并且已经证实N末端上的48个残基对于与受体结合很重要。

项目成果

Improvement of Production and Isolation of Human Neuraminidase-1 in Cellulo Crystals

纤维素晶体中人神经氨酸酶 1 生产和分离的改进

• DOI: 10.1021/acsabm.9b00686
• 发表时间: 2019
• 期刊: ACS Applied Bio Materials
• 影响因子: 4.7
• 作者: Shimazu Yoshiaki;Tono Kensuke;Tanaka Tomoyuki;Yamanaka Yasuaki;Nakane Takanori;Mori Chihiro;Terakado Kimura Kanako;Fujiwara Takaaki;Sugahara Michihiro;Tanaka Rie;Doak R. Bruce;Shimamura Tatsuro;Iwata So;Nango Eriko;Yabashi Makina;Sho Yamasaki;Koiwai Kotaro et al.
• 通讯作者: Koiwai Kotaro et al.

A Molecular Movie of Structural Changes in the Light-Driven Proton Pump Bacteriorhodopsin

光驱动质子泵细菌视紫红质结构变化的分子电影

• 发表时间: 2020
• 作者: 浅見仁太;木村香菜子;藤田陽子;石田英子;張志寛;野村弥生;劉紅;植村智子;佐藤有美;小野真嗣;山本雅貴;野田岳志;重松秀樹;Drew David;岩田想;清水敏之;野村紀通;大戸梅治;岩田想;岩田想;岩田想;岩田想;岩田想;岩田想;岩田想;岩田想;岩田想
• 通讯作者: 岩田想

創薬ターゲット膜タンパク質構造研究と抗体を用いた機能制御

使用抗体进行药物发现目标膜蛋白结构研究和功能控制

• 发表时间: 2019
• 作者: 浅見仁太;木村香菜子;藤田陽子;石田英子;張志寛;野村弥生;劉紅;植村智子;佐藤有美;小野真嗣;山本雅貴;野田岳志;重松秀樹;Drew David;岩田想;清水敏之;野村紀通;大戸梅治;岩田想;岩田想;岩田想;岩田想;岩田想;岩田想;岩田想;岩田想;岩田想;岩田想;岩田想;So Iwata;So Iwata;岩田 想，野村紀通;岩田想;岩田想;岩田想;So Iwata;岩田想;岩田想;岩田想;岩田想;So Iwata;岩田想
• 通讯作者: 岩田想

B型肝炎ウイルス受容体NTCPの構造解析

乙型肝炎病毒受体NTCP的结构分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 浅見仁太;木村香菜子;藤田陽子;石田英子;張志寛;野村弥生;劉紅;植村智子;佐藤有美;小野真嗣;山本雅貴;野田岳志;重松秀樹;Drew David;岩田想;清水敏之;野村紀通;大戸梅治
• 通讯作者: 大戸梅治

Methods in Enzymology, Vol. 629, "Tumor Immunology and Immunotherapy; Molecular Methods" (Edited by Lorenzo Galluzzi, Nils-Petter Rudqvist)

酶学方法，卷。

• 发表时间: 2019
• 作者: Norimichi Nomura;Yayoi Nomura;Yumi Sato;So Iwata
• 通讯作者: So Iwata