生体分子動的構造研究チーム|理化学研究所 生命機能科学研究センター(BDR)

生体分子動的構造研究チーム

チームリーダー

嶋田 一夫Ph.D.

研究室主宰者の写真

  • 拠点:横浜
  • E-mail:ichio.shimada[at]riken.jp[at]を@に変えてください

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

研究内容

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。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in situでのタンパク質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

  • Mizumura T, Kondo K, Kurita M, et al.
    Activation of adenosine A2A receptor by lipids from docosahexaenoic acid revealed by NMR.
    Science Advances 6(12) eaay8544 ,(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 (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 (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 (2019) doi: 10.1038/nrd.2018.180
  • Shiraishi Y, Natsume M, Kofuku Y, et al.
    Phosphorylation-induced conformation of β2-adrenoceptor related to the arrestin recruitment revealed by NMR.
    Nature Communications 9(1), 194 (2018) doi: 10.1038/s41467-017-02632-8
  • Toyama Y, Kano H, Mase Y, et al.
    Dynamic regulation of GDP binding to G proteins revealed by magnetic field-dependent NMR relaxation analyses
    Nature Communications 8, 14523 (2017) doi: 10.1038/ncomms14523
  • Tokunaga Y, Takeuchi K, Takahashi H, et al.
    Allosteric enhancement of MAP kinase p38α's activity and substrate selectivity by docking interactions.
    Nature Structural & Molecular Biology 21, 704–711 (2014) doi: 10.1038/nsmb.2861
  • Kofuku Y, Ueda T, Okude J, et al.
    Efficacy of the β2-adrenergic receptor is determined by conformational equilibrium in the transmembrane region
    Nature Communications 3, 1045 (2012) doi: 10.1038/ncomms2046
  • Nishida N, Sumikawa H, Sakakura M, et al.
    Collagen-binding mode of vWF-A3 domain determined by a transferred cross-saturation experiment.
    Nature Structural Biology 10, 53–58 (2003) doi: 10.1038/nsb876
  • Takahashi H, Nakanishi T, Kami K, et al.
    A novel NMR method for determining the interfaces of large protein–protein complexes.
    Nature Structural Biology 7, 220–223 (2000) doi: 10.1038/73331