チームリーダー
嶋田一夫 Ph.D.

生体分子動的構造研究チーム

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生体分子の機能発現の構造基盤を動的構造から理解する

膜タンパク質は生体内において重要な役割を果たすとともに最大の創薬標的タンパク質です。また近年は、医薬品開発における創薬標的の枯渇を解消する新たな可能性として、RNA への注目も高まっています。X 線結晶構造解析などはその立体構造解析に大きく貢献してきましたが、得られた立体構造は基本的に静的スナップショットであり、膜タンパク質やRNAなどの生体分子が機能している状態の動的構造や分子間相互作用を必ずしも反映していません。核磁気共鳴法（NMR）はこのような生体分子のin situでの動的構造情報を得ることができる分光法です。そこで本研究チームでは、生物学的に重要な生体分子を対象として、NMR を用いてその機能発現の構造基盤を解明します。

研究テーマ

動的構造に基づく生体分子の機能発現機構の解明
動的構造に基づくGPCRのシグナル伝達機構の解明
脂質二重膜中の膜タンパク質の動的構造解析法の開発
高分子量生体分子に適用可能なNMR解析法の開発

主要論文

Imai S, Suzuki H, Fujiyoshi Y, et al.
Dynamically regulated two-site interaction of viral RNA to capture host translation initiation factor.
Nature Communications 14, 4977 Fri Sep 01 00:00:00 JST 2023 doi: 10.1038/s41467-023-40582-6

Shiraishi Y, Shimada I.
NMR Characterization of the Papain-like Protease from SARS-CoV-2 Identifies the Conformational Heterogeneity in Its Inhibitor-Binding Site.
Journal of the American Chemical Society 145, 16669-16677 Fri Sep 01 00:00:00 JST 2023 doi: 10.1021/jacs.3c04115

Kaneko S, Imai S, Asao N, et al.
Activation mechanism of the μ-opioid receptor by an allosteric modulator.
Proceedings of the National Academy of Sciences 119(16), e2121918119 Mon Apr 11 00:00:00 JST 2022 doi: 10.1073/pnas.2121918119

Shiraishi Y, Kofuku Y, Ueda T, et al.
Biphasic activation of β-arrestin 1 upon interaction with a GPCR revealed by methyl-TROSY NMR
Nature Communications 12, 7158 Thu Dec 09 00:00:00 JST 2021 doi: 10.1038/s41467-021-27482-3

Iwahashi Y, Toyama Y, Imai S, et al.
Conformational equilibrium shift underlies altered K⁺ channel gating as revealed by NMR.
Nature Communications 11, 5168 Tue Dec 01 00:00:00 JST 2020 doi: 10.1038/s41467-020-19005-3

Mizukoshi Y, Takeuchi K, Tokunaga Y, et al.
Targeting the cryptic sites: NMR-based strategy to improve protein druggability by controlling the conformational equilibrium.
Science Advances 6(40), eabd0480 Sun Nov 01 00:00:00 JST 2020 doi: 10.1126/sciadv.abd0480

Mizumura T, Kondo K, Kurita M, et al.
Activation of adenosine A_2A receptor by lipids from docosahexaenoic acid revealed by NMR.
Science Advances 6(12), eaay8544 Tue Sep 01 00:00:00 JST 2020 doi: 10.1126/sciadv.aay8544

Imai S, Yokomizo T, Kofuku Y, et al.
Structural equilibrium underlying ligand -dependent activation of β₂ -adreno receptor.
Nature Chemical Biology 16, 430-439 Sat Aug 01 00:00:00 JST 2020 doi: 10.1038/s41589-019-0457-5

Kano H, Toyama Y, Imai S, et al.
Structural mechanism underlying G protein family-specific regulation of G protein-gated inwardly rectifying potassium channel.
Nature Communications 10(1), 2008 Sun Dec 01 00:00:00 JST 2019 doi: 10.1038/s41467-019-10038-x

Shimada I, Ueda T, Kofuku Y, et al.
GPCR drug discovery: integrating solution NMR data with crystal and cryo-EM structures.
Nature Reviews Drug Discovery 18(1), 59-82 Fri Nov 01 00:00:00 JST 2019 doi: 10.1038/nrd.2018.180