クライオ電子顕微鏡によるメラトニン受容体のシグナル伝達機構の解明

使用冷冻电子显微镜阐明褪黑激素受体信号转导机制

• 批准号: 22KJ0604
• 负责人: 岡本 紘幸
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0604/
• 关键词: Gタンパク質共役型受容体; クライオ電子顕微鏡

睡眠薬ラメルテオンとGiタンパク質三量体が結合したメラトニン受容体MT1のシグナル伝達複合体の立体構造を解明することに成功し、哺乳類細胞を用いた生化学的機能解析を行うことで変異体によるシグナル伝達活性の評価を行った。これにより、受容体の活性化に重要なラメルテオンとの相互作用を特定した。さらに、他のシグナル伝達複合体との構造比較から、Gタンパク質の共役選択性を特徴づける受容体の細胞内側の空間的な特徴を見出した。研究データをまとめてNature Structural & Molecular Biology誌に投稿し、レビュー期間を経て掲載されることとなった。MT1-MT2ヘテロ二量体の精製系を構築するための検討を実施した。膜タンパク質の構造解析で一般的に使用される界面活性剤での可溶化に加え、より生体内の環境を再現できるとして広く使用されている脂質ナノディスクへの再構成や、解離しやすい多量体タンパク質について量体数を保って再構成できるポリマーの使用を検討し、安定な精製に最適な条件・組成・混合比率をスクリーニングした。

我们成功阐明了褪黑激素受体MT1信号转导复合物的三维结构，该复合物结合了安眠药雷美替胺和Gi蛋白三聚体，并利用哺乳动物细胞进行了生化功能分析，以研究突变体的信号转导活性。评价。这导致了与雷美替胺相互作用的鉴定，这对于受体激活很重要。此外，通过与其他信号转导复合物的结构比较，我们发现了受体细胞内表征 G 蛋白偶联选择性的空间特征。研究数据整理后提交给《自然结构与分子生物学》杂志，经过审稿期后发表。我们进行了一项研究，以构建 MT1-MT2 异二聚体的纯化系统。除了常用于膜蛋白结构分析的表面活性剂溶解之外，我们还研究了由于可以更好地再现体内环境而广泛使用的脂质纳米盘和易于解离的多聚体。使用可以在保持分子数量的同时重构蛋白质的聚合物，并筛选稳定纯化的最佳条件、组成和混合比例。

项目成果

ヒトメラトニン受容体シグナル伝達複合体のクライオ電子顕微鏡による単粒子解析

通过冷冻电子显微镜对人褪黑激素受体信号复合物进行单颗粒分析

• 发表时间: 2021
• 作者: 岡本紘幸;宮内弘剛;井上飛鳥;Francesco Raimondi;辻本浩一;草木迫司;志甫谷渉;山下恵太郎;寿野良二;野村紀通;小林拓也;岩田想;西澤知宏;濡木理
• 通讯作者: 濡木理

Structural Basis for Activation Mechanism of MT₁

MT₁激活机制的结构基础

• DOI: 10.2142/biophys.62.341
• 发表时间: 2022
• 期刊: Seibutsu Butsuri
• 作者: OKAMOTO Hiroyuki;NUREKI Osamu
• 通讯作者: NUREKI Osamu

Cryo-EM structure of the MT1-Gi signaling complex

MT1-Gi 信号复合物的冷冻电镜结构

• 发表时间: 2022
• 作者: Hiroyuki Okamoto;Hirotake Miyauchi;Asuka Inoue;Francesco Raimondi;Tsukasa Kusakizako;Wataru Shihoya;Keitaro Yamashita;Norimichi Nomura;So Iwata;Tomohiro Nishizawa;Osamu Nureki
• 通讯作者: Osamu Nureki

Cryo-EM structure of a signaling melatonin receptor and G protein complex

信号褪黑激素受体和 G 蛋白复合物的冷冻电镜结构

• 发表时间: 2023
• 作者: Kise Y;Kasuya G;Okamoto HH;Yamanouchi D;Kobayashi K;Kusakizako T;Nishizawa T;Nakajo K;Nureki O.;Hiroyuki Okamoto
• 通讯作者: Hiroyuki Okamoto

Structural basis of gating modulation of Kv4 channel complexes.

• DOI: 10.1038/s41586-021-03935-z
• 发表时间: 2021-11
• 期刊: Nature
• 影响因子: 64.8
• 作者: Kise Y;Kasuya G;Okamoto HH;Yamanouchi D;Kobayashi K;Kusakizako T;Nishizawa T;Nakajo K;Nureki O
• 通讯作者: Nureki O