宮野構造生物物理研究室
主任研究員
宮野 雅司 (D.Sci.)
脂質は、多様な化学構造を持ち、様々な多くの膜タンパク質とともに水溶液中で非共有結合特に水を排除することで生じる疎水結合で集合して細胞膜を構成して、開放系である細胞そして細胞内小器官の内と外を区画します。一方、脂質は最初に知られた脂質メディエーターであるプロスタグランジン、ロイコトリエンなどの超長鎖不飽和脂肪酸であるエイコサノイドはもちろん、生物学的に栄養学的希少性からごく普通の代謝産物である単純脂肪酸まで生体情報メディエーターとして働いています。このため、脂質過剰摂取に伴うヒトの食生活の急激な変化による生活習慣病の病因・病態との関連など応用上から重要です。脂質の両親媒性により取扱いが難しい上、水・脂質・タンパク質という動的で多成分・多重界面系を構成する究極のソフトマテリアルです。このため複合系としての構造をふくむ物理化学研究は大きく制限されてきました。基礎応用両面からの重要性から、核酸、タンパク質に続く主要生体機能構成成分として、脂質の構造と機能は生物物理化学研究の重要な対象です。実験手法としても、共同研究として進めたMEMのタンパク質へ応用した高精度X繊結晶構造解析の結果、これまでの構造解析で等閑視されてきた結合水を超えた結晶チャンネル内の水分子ネットワークの構造構築をすることで初めて、タンパク質分子自身の構造として十分可視化できなかったマルチコンフォーマー構造、水素原子に由来する電子密度がより明瞭になりました。
宮野構造生物物理研究室は、ＳＰｒｉｎｇ-８のフロンティア応用として、脂質に関わる応用上重要なタンパク質のより正確な構造を基盤として（１）基礎生物学はもちろん医学薬学分野での創薬基盤への寄与を視野に入れ、これらのエイコサノイド関連を中心とした脂質の代謝と動態・作動にかかわるタンパク質の構造と機能の研究を進めます。この中でさらに、（２）水・脂質を含むタンパク質とそれに作用する特異リガンドの複合体の構造・機能のより正確な構造理解目指すことで生物特有の特異性と選択性、さらに動的で多面的な機能をもつタンパク質の機能理解を目指します。その中で、（３）これらの動的ソフトマテリアルとしての生体システムの支配原理である非共有結合の実像に水、脂質を含めた統合的タンパク質構造像の理解を通じ、医薬薬学などの応用基盤とします。
- 脂質関連膜タンパク質及び代謝酵素の結晶構造を基盤とした機能解析とその応用。
- 水、脂質など相互作用する分子群を含んだタンパク質のより正確な構造と機能の追求。
- 統合的タンパク質の動的構造を支配している非共有結合の構造を基盤とした科学。
- Kumasaka T, Aritake K, Ago H, Irikura D, Tsurumura T, Yamamoto M. Miyano M. Urade Y Hayaishi O.:
"Structural basis of the catalytic mechanism operating in open-closed conformers of lipocalin-type prostaglandin D synthase"
J Biol Chem 284, 22344-22352 (2009) - Nitanai Y, Shimamura T, Uchiyama T, Ishii Y, Takehira M, Yutani K, Matsuzawa H Miyano M.:
"The Catalytic Efficiency (kcat/Km) of the Class A β-Lactamase Toho-1 Correlates with the Thermal Stability of its Catalytic Intermediate Analog"
Biochim Biophys Acta 1804, 684-691 (2009) - Hori T, Sato Y, Takahashi N, Takio K, Yokomizo Y, Nakamura M, Shimizu T, Miyano M.:
"Expression, purification and characterization of leukotriene B4 receptor, BLT1 in Pichia pastoris"
Protein Expression and Purification online pubished (2010) - Kawakami Y, Yamashita C, Kashiwase Y, Morinaka T, Suzuki-Yamamoto T, Yamashita H, Kimoto M, Tsuji H, Kurahashi Y, Daiyasu H, Toh H, Sugahara M, Miyano M, Yamamoto S, Takahashi Y.:
"Functional expression of single-chain antibody to leukotriene C4"
Biochem Biophys Res Commun 392, 421-425 (2010) - Shimamura T, Hiraki K, Takahashi N, Hori T, Ago H, Masuda K, Takio K, Ishiguro M, Miyano M.:
"Crystal structure of squid rhodopsin with intracellularly extended cytoplasmic region"
J Biol Chem 283:17753-17756 (2008). - Nishibori E, Nakamura T, Arimoto M, Aoyagi S, Ago H, Miyano M, Ebisuzaki T,Sakata M.:
"Application of maximum-entropy maps in the accurate refinement of a putative acylphosphatase using 1.3 Å X-ray diffraction data."
Acta Crystallogr D 64:237-247 (2008). - Ago H, Kanaoka Y, Irikura D, Lam BK, Shimamura T, Austen KF, Miyano M.:
"Crystal structure of a human membrane protein involved in cysteinyl leukotriene biosynthesis."
Nature. 448:609-612 (2007). - Hori T, Ishijima J, Yokomizo T, Ago H, Shimizu T, Miyano M.:
"Crystal structure of anti-configuration of indomethacin and leukotriene B4 12-hydroxydehydrogenase/15-oxo-prostaglandin 13-reductase complex reveals the structural basis of broad spectrum indomethacin efficacy."
J Biochem (Tokyo). (2006) 140, 457-466. - Hisanaga Y, Ago H, Nakagawa N, Hamada K, Ida K, Yamamoto M, Hori T, Arii Y, Sugahara M, Kuramitsu S, Yokoyama S, Miyano M.:
"Structural basis of the substrate-specific two-step catalysis of long chain fatty acyl-CoA synthetase dimer."
J Biol Chem. (2004) 279, 31717-31726. - Palczewski K, Kumasaka T, Hori T, Behnke CA, Motoshima H, Fox BA, Le Trong I, Teller DC, Okada T, Stenkamp RE, Yamamoto M, Miyano M.:
"Crystal structure of rhodopsin: A G protein-coupled receptor"
Science. (2000) 289:739-745
主宰者
- 宮野 雅司
- 主任研究員
スタッフ研究員
- 吾郷 日出夫
- 専任研究員
- 堀 哲哉
- 専任研究員
技術系アシスタント
- 浮田 陽子
- リサーチアシスタント