研究分野の概略

「膜蛋白質や薬剤の複合体等、学術的・社会的に重要ですが、立体構造解析が困難な蛋白質」の構造解析に必須な新規膜蛋白質大量発現手法の開発を行っています。こうした技術を用いて、膜蛋白質の機能・構造研究を進めています。

研究内容の紹介

高難度蛋白質(立体構造解析が困難な蛋白質)の大量発現手法の開発

蛋白質の立体構造は生命情報の理解に不可欠な情報です。今後の医薬品の標的の大部分は膜蛋白質(特に人間の)であると言われておりますが、構造決定された哺乳類由来の膜蛋白質の数はそれほど多くはありません。こうした膜蛋白質を大量発現できる簡便かつ万能な系が存在しないことが理由の1つです。本研究分野では、膜蛋白質の新規大量発現手法の開発に主眼を置いて研究を進めています。その応用例として、心房より分泌され、血圧・体液量のバランス維持に不可欠なホルモンである心房性利尿ペプチド(ANP)の受容体(ANP受容体)の構造解析に力を入れています。ANPはそれ自身が急性心不全の薬として用いられていますが、血中での寿命は高々30分程度と安定性に乏しく、より安定な誘導体の登場が待たれています。私たちは、既にANP受容体とANPとの複合体構造を決定しており、ANPの受容体への結合様式を明らかにしましたが、これは新規心不全薬の開発へも繋がる大きな成果です。ANP受容体ファミリーの受容体の構造解析も積極的に進めており、最終的には、1回膜貫通型受容体のリガンド認識機構とシグナル伝達機構の解明を行なうことが当面の目標です。

論文一覧

  1. Mechanism of the E2 to E1 transition in Ca2+ pump revealed by crystal structures of gating residue mutants. Tsunekawa, N, Ogawa, H., Ysueda, J., Akiba, T., Toyoshima, C. Proc Natl Acad Sci USA in press
  2. A tryptophan residue in the caffeine-binding site of the ryanodine receptor regulates Ca2+ sensitivity. Murayama, T., Ogawa, H., Kurebayashi, N., Ohno, S., Horie, M., Sakurai, T.
    Commun Biol. 1:98 (2018)
  3. Sequential substitution of K+ bound to Na+,K+-ATPase visualized by X-ray crystallography. Ogawa, H., Cornelius, F., Hirata, A., Toyoshima, C.
    Nat Commun. 6:8004 (2015)
  4. Crystal structure of a Na+-bound Na+,K+-ATPase preceding the E1P state. Kanai, R., Ogawa, H., Cornelius, F., Vilsen, B., Toyoshima, C. Nature 502, 201-206. (2013)
  5. Crystal structures of the calcium pump and sarcolipin in the Mg2+-bound E1 state. Toyoshima, C., Iwasawa, S., Ogawa, H., Hirata, A., Tsueda, J., Inesi, G. Nature 495, 201-206. (2013)
  6. Reversibly bound chloride in the atrial natriuretic peptide receptor hormone-binding domain: possible allosteric regulation and a conserved structural motif for the chloride-binding site. Ogawa, H., Qiu, Y., Philo, J. S., Arakawa, T., Ogata, C. M., Misono, K. S. Protein Sci. 19, 544-557 (2010).
  7. Crystal structure of the sodium-potassium pump (Na+,K+-ATPase) with bound potassium and ouabain. Proc Natl Acad Sci USA 106, 13742-13747 (2009)
  8. Structure of the atrial natriuretic peptide receptor extracellular domain in the unbound and hormone-bound states by single-particle electron microscopy. Ogawa, H., Qiu, Y., Huang, L., Tam-Chang, S-W, Young, H. S., Misono, K. S. FEBS J. 276, 1347-1355 (2009)
  9. Structural studies of the natriuretic peptide receptor : a novel hormone-induced rotation mechanism for transmembrane signal transduction. Misono, K. S., Ogawa, H., Qiu, Y., Ogata, C. M. Peptides, 26: 957-968 (2005).
  10. Crystal structure of hormone-bound natriuretic peptide receptor extracellular domain: Rotation mechanism for transmembrane signal transduction. Ogawa, H., Qiu, Y., Ogata, C. M., Misono, K. S. Misono, K. S., Ogawa, H., Qiu, Y., Ogata, C. M. J. Biol. Chem. 279, 28625-28631 (2004)
小川 治夫 准教授
Haruo Ogawa
博士(理学)
理学系研究科、生物科学専攻