構造学的解析に基づくＬＧＩ１－ＡＤＡＭ２２複合体形成の生理機能の解明

基于结构分析阐明LGI1-ADAM22复合物形成的生理功能

• 批准号: 17J07958
• 负责人: 宮崎 裕理
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: National Institute for Physiological Sciences (2018)The Graduate University for Advanced Studies (2017)
• 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/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17J07958/
• 关键词: LGIファミリー; 立体構造予測; タンパク質間相互作用; てんかん; LGI1; ADAM22; X線結晶構造解析; シナプス間架橋; てんかん変異モデルマウス

平成30年度の研究計画に従い、これまでに明らかにしたLGI1-ADAM22の詳細な結合様式を基に、種々の脳神経疾患の発症との関連性が報告されているLGI1のファミリータンパク質（LGI2-4）とADAM22の結合特異性の評価を行った。まず、マウス脳組織を利用した免疫沈降実験によって、ADAM22と生理的に結合しうるLGIファミリータンパク質を検証した。その結果、LGI1とLGI4は効率的にADAM22と結合したが、LGI2とLGI3はほとんど結合しないことを見出した。また、in vitroの結合実験によって、ADAM22に対するLGIファミリータンパク質の結合性を比較したところ、同様の結果が得られた。この結合性の違いを構造学的に検証するために、これまでに明らかにしたLGI1の結晶構造を鋳型としたLGIファミリータンパク質の3次元構造予測（ホモロジーモデリング）を行った。モデル構造を精査した結果、LGIファミリーは互いによく似た立体構造を有する一方で、ADAM22との結合面に相当するタンパク質の分子表面には、数アミノ酸残基の違いがあると予想された。そこで、このアミノ酸残基の違いによるADAM22との結合への影響を、ファミリータンパク質の変異体を使った結合実験により検証した。その結果、LGIファミリーの分子表面の僅かなアミノ酸残基の違いが、ADAM22との結合に決定的な違いを与えることを見出した。これらの結果は、LGIファミリータンパク質の生理的な機能の違いが、ADAM22サブファミリータンパク質との結合の違いに依存している可能性を示している。したがって、LGI2とLGI3は他の受容体分子との結合を介して機能する可能性が高いと考えられた。以上の結果は、LGIファミリータンパク質の機能の違いおよび、関連する脳神経疾患の発症機序を理解する上で、重要な基礎資料となると考えられた。

根据2018财年的研究计划，基于迄今为止已阐明的LGI1-ADAM22的详细结合模式，我们鉴定了据报道与各种脑神经发病相关的LGI1家族蛋白（LGI2-4）疾病并评估了 ADAM22 的结合特异性。首先，我们通过小鼠脑组织的免疫沉淀实验验证了 LGI 家族蛋白可以在生理上与 ADAM22 结合。结果，我们发现LGI1和LGI4有效地结合ADAM22，但LGI2和LGI3几乎不结合。此外，通过体外结合实验比较LGI家族蛋白与ADAM22的结合特性时得到了类似的结果。为了在结构上验证这种结合差异，我们使用先前揭示的LGI1晶体结构作为模板，对LGI家族蛋白进行了三维结构预测（同源建模）。通过检查模型结构，预测虽然LGI家族成员具有非常相似的三维结构，但与ADAM22的结合表面相对应的蛋白质分子表面上的几个氨基酸残基存在差异。因此，我们通过使用家族蛋白突变体的结合实验验证了这些氨基酸残基的差异对与ADAM22结合的影响。结果，他们发现LGI家族分子表面氨基酸残基的微小差异对其与ADAM22的结合产生了决定性的差异。这些结果表明LGI家族蛋白的生理功能差异可能取决于它们与ADAM22亚家族蛋白结合的差异。因此，认为LGI2和LGI3可能通过与其他受体分子结合发挥作用。上述结果被认为为了解LGI家族蛋白的功能差异及相关脑神经疾病的发病机制提供了重要的基础信息。

项目成果

Binding mode and physiological role of epilepsy-related ligand/receptor LGI1-ADAM22 complex based on structural analysis

基于结构分析的癫痫相关配体/受体LGI1-ADAM22复合物的结合模式和生理作用

• 发表时间: 2018
• 作者: Yamagata Atsushi;Miyazaki Yuri;Yokoi Norihiko;Shigematsu Hideki;Sato Yusuke;Goto-Ito Sakurako;Maeda Asami;Goto Teppei;Sanbo Makoto;Hirabayashi Masumi;Shirouzu Mikako;Fukata Yuko;Fukata Masaki;Fukai Shuya;Yuri MIYAZAKI
• 通讯作者: Yuri MIYAZAKI