2025/05/22 更新

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ノギ テルカズ
禾 晃和
Terukazu Nogi
所属
生命医科学研究科 生命医科学専攻 准教授
理学部 理学科
職名
准教授
プロフィール

生体膜という二次元の反応場で働く膜タンパク質の機能を制御する、弱いながらも特異的なタンパク質間相互作用の姿や仕組みを、複合的な構造生物学的手法によって明らかにしていきたい。日本結晶学会進歩賞受賞(2006年)。日本結晶学会学術賞受賞(2021年)。日本結晶学会評議員(2015年〜2020年、2022年〜現在)。

外部リンク

学位

  • 博士(理学) ( 京都大学 )

研究キーワード

  • 膜内タンパク質切断

  • 構造生物学

  • 膜蛋白質によるシグナル伝達

  • 蛋白質生産技術開発

研究分野

  • ライフサイエンス / 構造生物化学

学歴

経歴

  • 横浜市立大学   大学院生命医科学研究科   准教授

    2013年4月 - 現在

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  • 横浜市立大学   准教授

    2011年4月 - 2013年3月

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  • 大阪大学   助教

    2007年4月 - 2011年3月

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  • 大阪大学   助手

    2004年2月 - 2007年3月

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  • マックスプランク生物物理学研究所分子膜生物学研究部門   博士研究員(Humboldt Research Fellow)

    2002年5月 - 2004年1月

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  • 高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所   研究機関研究員

    2001年4月 - 2002年5月

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  • 理化学研究所   ジュニアリサーチアソシエイト

    2000年4月 - 2001年3月

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所属学協会

委員歴

  • 日本結晶学会   監査役  

    2024年4月 - 現在   

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  • 日本結晶学会   AsCA評議員  

    2024年4月 - 現在   

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  • 日本蛋白質科学会   執行役員  

    2022年6月 - 2024年6月   

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  • 日本結晶学会   評議員  

    2022年4月 - 現在   

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  • 日本結晶学会   会計幹事  

    2022年4月 - 2024年3月   

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  • 日本結晶学会   庶務幹事  

    2020年4月 - 2022年3月   

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    団体区分:学協会

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  • 日本蛋白質科学会   広報担当執行役員  

    2019年6月 - 2021年6月   

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    団体区分:学協会

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  • 日本蛋白質科学会   執行役員  

    2015年6月 - 2017年6月   

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    団体区分:学協会

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  • 日本結晶学会   評議員  

    2015年4月 - 2021年3月   

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    団体区分:学協会

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  • 日本結晶学会   会計幹事  

    2014年4月 - 2018年4月   

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    団体区分:学協会

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  • 日本蛋白質科学会   男女共同参画WG  

    2013年8月 - 現在   

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    団体区分:学協会

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  • 日本結晶学会 編集委員  

    2006年4月 - 2009年3月   

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    団体区分:学協会

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論文

  • Cryo-EM structure of the bacterial intramembrane metalloprotease RseP in the substrate-bound state. 国際誌

    Kikuko Asahi, Mika Hirose, Rie Aruga, Yosuke Shimizu, Michiko Tajiri, Tsubasa Tanaka, Yuriko Adachi, Yukari Tanaka, Mika K Kaneko, Yukinari Kato, Satoko Akashi, Yoshinori Akiyama, Yohei Hizukuri, Takayuki Kato, Terukazu Nogi

    Science advances   11 ( 9 )   eadu0925   2025年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Site-2 proteases (S2Ps), conserved intramembrane metalloproteases that maintain cellular homeostasis, are associated with chronic infection and persistence leading to multidrug resistance in bacterial pathogens. A structural model of how S2Ps discriminate and accommodate substrates could help us develop selective antimicrobial agents. We previously proposed that the Escherichia coli S2P RseP unwinds helical substrate segments before cleavage, but the mechanism for accommodating a full-length membrane-spanning substrate remained unclear. Our present cryo-EM analysis of Aquifex aeolicus RseP (AaRseP) revealed that a substrate-like membrane protein fragment from the expression host occupied the active site while spanning a transmembrane cavity that is inaccessible via lateral diffusion. Furthermore, in vivo photocrosslinking supported that this substrate accommodation mode is recapitulated on the cell membrane. Our results suggest that the substrate accommodation by threading through a conserved membrane-associated region stabilizes the substrate-complex and contributes to substrate discrimination on the membrane.

    DOI: 10.1126/sciadv.adu0925

    PubMed

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  • S2P intramembrane protease RseP degrades small membrane proteins and suppresses the cytotoxicity of intrinsic toxin HokB

    Tatsuhiko Yokoyama, Yutaro Yamagata, Saisei Honna, Shinya Mizuno, Shizuka Katagiri, Rika Oi, Terukazu Nogi, Yohei Hizukuri, Yoshinori Akiyama

    mBio   2023年7月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Society for Microbiology  

    ABSTRACT

    The site2 - protease (S2P) family of intramembrane proteases (IMPs) is conserved in all kingdoms of life and cleaves transmembrane proteins within the membrane to regulate and maintain various cellular activities. RseP, an Escherichia coli S2P peptidase, is involved in the regulation of gene expression through the regulated cleavage of the two target membrane proteins (RseA and FecR) and in membrane quality control through the proteolytic elimination of remnant signal peptides. RseP is expected to have additional substrates and to be involved in other cellular processes. Recent studies have shown that cells express small membrane proteins (SMPs; single-spanning membrane proteins of approximately 50–100 amino acid residues) with crucial cellular functions. However, little is known about their metabolism, which affects their functions. This study investigated the possible RseP-catalyzed cleavage of E. coli SMPs based on the apparent similarity of the sizes and structures of SMPs to those of remnant signal peptides. We screened SMPs cleaved by RseP in vivo and in vitro and identified 14 SMPs, including HokB, an endogenous toxin that induces persister formation, as potential substrates. We demonstrated that RseP suppresses the cytotoxicity and biological functions of HokB. The identification of several SMPs as novel potential substrates of RseP provides a clue to a comprehensive understanding of the cellular roles of RseP and other S2P peptidases and highlights a novel aspect of the regulation of SMPs.

    IMPORTANCE

    Membrane proteins play an important role in cell activity and survival. Thus, understanding their dynamics, including proteolytic degradation, is crucial. E. coli RseP, an S2P family intramembrane protease, cleaves membrane proteins to regulate gene expression in response to environmental changes and to maintain membrane quality. To identify novel substrates of RseP, we screened small membrane proteins (SMPs), a group of proteins that have recently been shown to have diverse cellular functions, and identified 14 potential substrates. We also showed that RseP suppresses the cytotoxicity of the intrinsic toxin, HokB, an SMP that has been reported to induce persister cell formation, by degrading it. These findings provide new insights into the cellular roles of S2P peptidases and the functional regulation of SMPs.

    DOI: 10.1128/mbio.01086-23

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  • Novel presynaptic assay system revealed that metformin ameliorates exaggerated synaptic release and Munc18-1 accumulation in presynapses of neurons from Fragile X syndrome mouse model. 国際誌

    Renoma Takeda, Rie Ishii, Shumaia Parvin, Aki Shiozawa, Terukazu Nogi, Yukio Sasaki

    Neuroscience letters   810   137317 - 137317   2023年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Fragile X syndrome (FXS) is a developmental disorder characterized by intellectual disability and autistic-like behaviors. These symptoms are supposed to result from dysregulated translation in pre- and postsynapses, resulting in aberrant synaptic plasticity. Although most drug development research on FXS has focused on aberrant postsynaptic functions by excess translation in postsynapses, the effect of drug candidates on FXS in presynaptic release is largely unclear. In this report, we developed a novel assay system using neuron ball culture with beads to induce presynapse formation, allowing for the analysis of presynaptic phenotypes, including presynaptic release. Metformin, which is shown to rescue core phenotypes in FXS mouse model by normalizing dysregulated translation, ameliorated the exaggerated presynaptic release of neurons of FXS model mouse using this assay system. Furthermore, metformin suppressed the excess accumulation of the active zone protein Munc18-1, which is supposed to be locally translated in presynapses. These results suggest that metformin rescues both postsynaptic and presynaptic phenotypes by inhibiting excess translation in FXS neurons.

    DOI: 10.1016/j.neulet.2023.137317

    PubMed

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  • Recombinant production of antibody antigen-binding fragments with an N-terminal human growth hormone tag in mammalian cells. 国際誌

    Yuriko Adachi, Mika K Kaneko, Yukinari Kato, Terukazu Nogi

    Protein expression and purification   208-209   106289 - 106289   2023年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Antigen-binding fragments (Fabs) of antibodies are both key biopharmaceuticals and valuable tools for basic life science. To streamline the production of diverse Fabs by capitalizing on standard and highly optimized protein production protocols, we here explore a method to prepare recombinant Fabs as secreted fusion proteins with an N-terminal human growth hormone domain and an octa-histidine tag. These tagged Fabs can be purified with standard immobilized metal chelate affinity chromatography. We first demonstrated Fab overproduction using the rat monoclonal antibody NZ-1. Optimization of linker residues enabled the complete removal of the tags by TEV protease, leaving only two additional residues at the N-terminus of the heavy chain. We purified NZ-1 Fab at ∼4 μg/mL of culture supernatant and further confirmed that the NZ-1 Fab from the fusion protein maintained its native fold and binding affinity for target cell-surface antigens. We also showed that several other Fabs of mouse IgG1s, the major subclass in mice, could be produced with the same procedure. Our preparation method can provide greater flexibility in functional and structural modifications of target Fabs because specialized purification techniques are not necessary.

    DOI: 10.1016/j.pep.2023.106289

    PubMed

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  • Hybrid in vitro/in silico analysis of low-affinity protein-protein interactions that regulate signal transduction by Sema6D. 国際誌

    Tsubasa Tanaka, Toru Ekimoto, Meri Nagatomo, Makiko Neyazaki, Erena Shimoji, Tsutomu Yamane, Sakura Kanagawa, Rika Oi, Emiko Mihara, Junichi Takagi, Satoko Akashi, Mitsunori Ikeguchi, Terukazu Nogi

    Protein science : a publication of the Protein Society   31 ( 11 )   e4452   2022年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Semaphorins constitute a large family of secreted and membrane-bound proteins that signal through cell-surface receptors, plexins. Semaphorins generally use low-affinity protein-protein interactions to bind with their specific plexin(s) and regulate distinct cellular processes such as neurogenesis, immune response, and organogenesis. Sema6D is a membrane-bound semaphorin that interacts with class A plexins. Sema6D exhibited differential binding affinities to class A plexins in prior cell-based assays, but the molecular mechanism underlying this selectivity is not well understood. Therefore, we performed hybrid in vitro/in silico analysis to examine the binding mode of Sema6D to class A plexins and to identify residues that give rise to the differential affinities and thus contribute to the selectivity within the same class of semaphorins. Our biophysical binding analysis indeed confirmed that Sema6D has a higher affinity for Plexin-A1 than for other class A plexins, consistent with the binding selectivity observed in the previous cell-based assays. Unexpectedly, our present crystallographic analysis of the Sema6D-Plexin-A1 complex showed that the pattern of polar interactions is not interaction-specific because it matches the pattern in the prior structure of the Sema6A-Plexin-A2 complex. Thus, we performed in silico alanine scanning analysis and discovered hotspot residues that selectively stabilized the Sema6D-Plexin-A1 pair via Van der Waals interactions. We then validated the contribution of these hotspot residues to the variation in binding affinity with biophysical binding analysis and molecular dynamics simulations on the mutants. Ultimately, our present results suggest that shape complementarity in the binding interfaces is a determinant for binding selectivity.

    DOI: 10.1002/pro.4452

    PubMed

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  • Mechanistic insights into intramembrane proteolysis by E. coli site-2 protease homolog RseP 国際誌

    Yuki Imaizumi, Kazunori Takanuki, Takuya Miyake, Mizuki Takemoto, Kunio Hirata, Mika Hirose, Rika Oi, Tatsuya Kobayashi, Kenichi Miyoshi, Rie Aruga, Tatsuhiko Yokoyama, Shizuka Katagiri, Hiroaki Matsuura, Kenji Iwasaki, Takayuki Kato, Mika K. Kaneko, Yukinari Kato, Michiko Tajiri, Satoko Akashi, Osamu Nureki, Yohei Hizukuri, Yoshinori Akiyama, Terukazu Nogi

    Science advances   8 ( 34 )   eabp9011   2022年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Cold Spring Harbor Laboratory  

    Abstract

    Site-2 proteases are a conserved family of intramembrane proteases that cleave transmembrane substrates to regulate signal transduction and maintain proteostasis. Here, we elucidated crystal structures of inhibitor-bound forms of bacterial site-2 proteases including E. coli RseP. Our observations are consistent with a rearrangement of the RseP domains surrounding the active center to expose the substrate-binding site where a conserved electrostatic linkage between the transmembrane and membrane-associated domains mediates the conformational changes, suggesting that RseP has a gating mechanism to regulate substrate entry. Mutational analysis also supports that the substrate transmembrane helix is unwound by strand addition to the intramembrane β sheet and is clamped at the active center for efficient cleavage. Furthermore, this substrate accommodation mechanism appears to be common across distinct intramembrane proteases.

    DOI: 10.1126/sciadv.abp9011

    DOI: 10.1101/2022.01.31.478169

    PubMed

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  • Moving toward generalizable NZ-1 labeling for 3D structure determination with optimized epitope-tag insertion. 国際誌

    Risako Tamura-Sakaguchi, Rie Aruga, Mika Hirose, Toru Ekimoto, Takuya Miyake, Yohei Hizukuri, Rika Oi, Mika K Kaneko, Yukinari Kato, Yoshinori Akiyama, Mitsunori Ikeguchi, Kenji Iwasaki, Terukazu Nogi

    Acta crystallographica. Section D, Structural biology   77 ( Pt 5 )   645 - 662   2021年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Antibody labeling has been conducted extensively for structure determination using both X-ray crystallography and electron microscopy (EM). However, establishing target-specific antibodies is a prerequisite for applying antibody-assisted structural analysis. To expand the applicability of this strategy, an alternative method has been developed to prepare an antibody complex by inserting an exogenous epitope into the target. It has already been demonstrated that the Fab of the NZ-1 monoclonal antibody can form a stable complex with a target containing a PA12 tag as an inserted epitope. Nevertheless, it was also found that complex formation through the inserted PA12 tag inevitably caused structural changes around the insertion site on the target. Here, an attempt was made to improve the tag-insertion method, and it was consequently discovered that an alternate tag (PA14) could replace various loops on the target without inducing large structural changes. Crystallographic analysis demonstrated that the inserted PA14 tag adopts a loop-like conformation with closed ends in the antigen-binding pocket of the NZ-1 Fab. Due to proximity of the termini in the bound conformation, the more optimal PA14 tag had only a minor impact on the target structure. In fact, the PA14 tag could also be inserted into a sterically hindered loop for labeling. Molecular-dynamics simulations also showed a rigid structure for the target regardless of PA14 insertion and complex formation with the NZ-1 Fab. Using this improved labeling technique, negative-stain EM was performed on a bacterial site-2 protease, which enabled an approximation of the domain arrangement based on the docking mode of the NZ-1 Fab.

    DOI: 10.1107/S2059798321002527

    PubMed

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  • Structural studies of reelin N-terminal region provides insights into a unique structural arrangement and functional multimerization. 国際誌

    Masamichi Nagae, Kei Suzuki, Norihisa Yasui, Terukazu Nogi, Takao Kohno, Mitsuharu Hattori, Junichi Takagi

    Journal of biochemistry   169 ( 5 )   555 - 564   2020年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The large, secreted glycoprotein reelin regulates embryonic brain development as well as adult brain functions. Although reelin binds to its receptors via its central part, the N-terminal region directs multimer formation and is critical for efficient signal transduction. In fact, the inhibitory antibody CR-50 interacts with the N-terminal region and prevents higher-order multimerization and signalling. Reelin is a multidomain protein in which the central part is composed of eight characteristic repeats, named reelin repeats, each of which is further divided by insertion of a epidermal growth factor (EGF) module into two subrepeats. In contrast, the N-terminal region shows unique 'irregular' domain architecture since it comprises three consecutive subrepeats without the intervening EGF module. Here, we determined the crystal structure of the murine reelin fragment named RX-R1 including the irregular region and the first reelin repeat at 2.0-Å resolution. The overall structure of RX-R1 has a branched Y-shaped form. Interestingly, two incomplete subrepeats cooperatively form one entire subrepeat structure, though an additional subrepeat is inserted between them. We further reveal that Arg335 of RX-R1 is crucial for binding CR-50. A possible self-association mechanism via the N-terminal region is proposed based on our results.

    DOI: 10.1093/jb/mvaa144

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  • Application of the NZ-1 Fab as a crystallization chaperone for PA tag-inserted target proteins. 査読 国際誌

    Tamura R, Oi R, Akashi S, Kaneko MK, Kato Y, Nogi T

    Protein science : a publication of the Protein Society   28 ( 4 )   823 - 836   2019年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1002/pro.3580

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  • Fragile X mental retardation protein regulates accumulation of the active zone protein Munc18-1 in presynapses via local translation in axons during synaptogenesis. 査読 国際誌

    Parvin S, Takeda R, Sugiura Y, Neyazaki M, Nogi T, Sasaki Y

    Neuroscience research   146   36 - 47   2018年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.neures.2018.09.013

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  • How multi-scale structural biology elucidated context-dependent variability in ectodomain conformation along with the ligand capture and release cycle for LDLR family members 査読 国際誌

    Terukazu Nogi

    Biophysical Reviews   10 ( 2 )   481 - 492   2018年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Verlag  

    The low-density lipoprotein receptor (LDLR) and its homologs capture and internalize lipoproteins into the cell. Due to the fact that LDLR family members possess a modular ectodomain that undergoes dynamic conformational changes, multi-scale structural analysis has been performed so as to understand the ligand capture and release mechanism. For example, crystallographic analyses have provided models for both the entire ectodomain and high-resolution structures of individual modules. In addition, nuclear magnetic resonance spectroscopic analyses have shown the rigidity and flexibility of inter-module linkers to restrict the mobility of ectodomain. Accumulated structural data suggest that the ectodomains of LDLR family members are flexible at the cell surface and switch between two metastable conformations, that is, the extended and contracted conformations. Recent structural analysis of ApoER2, a close homolog of LDLR, raised the possibility that the receptor binds with the ligand in the contracted conformation. After transport to an endosome by endocytosis, the receptor undergoes a conformational change to the closed conformation for completion of ligand release. In contrast, LDLR has been reported to adopt the extended conformation when it binds with a inhibitory regulator that recruits LDLR toward the degradation pathway. These findings support a mechanism of different ectodomain conformations for binding the ligand versus binding the regulatory protein. In this review, I provide an overview of studies that analyze the structural and biophysical properties of the ectodomains of LDLR family members and discuss a hypothetical model for ligand uptake and receptor recycling that integrates the known ectodomain conformational variability.

    DOI: 10.1007/s12551-017-0362-7

    Scopus

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  • Structural basis for ligand capture and release by the endocytic receptor ApoER2 査読 国際誌

    Hidenori Hirai, Norihisa Yasui, Keitaro Yamashita, Sanae Tabata, Masaki Yamamoto, Junichi Takagi, Terukazu Nogi

    EMBO REPORTS   18 ( 6 )   982 - 999   2017年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:WILEY  

    Apolipoprotein E receptor 2 (ApoER2) is a close homologue of low-density lipoprotein receptor (LDLR) that mediates the endocytosis of ligands, including LDL particles. LDLR family members have been presumed to explore a large conformational space to capture ligands in the extended conformation at the cell surface. Ligands are subsequently released through a pH-titrated structural transition to a self-docked, contracted-closed conformation. In addition to lipoprotein uptake, ApoER2 is implicated in signal transduction during brain development through capture of the extracellular protein reelin. From crystallographic analysis, we determine that the full-length ApoER2 ectodomain adopts an intermediate contracted-open conformation when complexed with the signaling-competent reelin fragment, and we identify a previously unappreciated auxiliary low-affinity binding interface. Based on mutational analyses, we propose that the pH shift during endocytosis weakens the affinity of the auxiliary interface and destabilizes the ligand-receptor complex. Furthermore, this study elucidates that the contracted-open conformation of ligand-bound ApoER2 at neutral pH resembles the contracted-closed conformation of ligand-unbound LDLR at acidic pH in a manner suggestive of being primed for ligand release even prior to internalization.

    DOI: 10.15252/embr.201643521

    Web of Science

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  • 3D structural analysis of protein O-mannosyl kinase, POMK, a causative gene product of dystroglycanopathy. 査読 国際誌

    Masamichi Nagae, Sushil K Mishra, Makiko Neyazaki, Rika Oi, Akemi Ikeda, Naohiro Matsugaki, Satoko Akashi, Hiroshi Manya, Mamoru Mizuno, Hirokazu Yagi, Koichi Kato, Toshiya Senda, Tamao Endo, Terukazu Nogi, Yoshiki Yamaguchi

    Genes to cells : devoted to molecular & cellular mechanisms   22 ( 4 )   348 - 359   2017年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Orchestration of the multiple enzymes engaged in O-mannose glycan synthesis provides a matriglycan on α-dystroglycan (α-DG) which attracts extracellular matrix (ECM) proteins such as laminin. Aberrant O-mannosylation of α-DG leads to severe congenital muscular dystrophies due to detachment of ECM proteins from the basal membrane. Phosphorylation at C6-position of O-mannose catalyzed by protein O-mannosyl kinase (POMK) is a crucial step in the biosynthetic pathway of O-mannose glycan. Several mis-sense mutations of the POMK catalytic domain are known to cause a severe congenital muscular dystrophy, Walker-Warburg syndrome. Due to the low sequence similarity with other typical kinases, structure-activity relationships of this enzyme remain unclear. Here, we report the crystal structures of the POMK catalytic domain in the absence and presence of an ATP analogue and O-mannosylated glycopeptide. The POMK catalytic domain shows a typical protein kinase fold consisting of N- and C-lobes. Mannose residue binds to POMK mainly via the hydroxyl group at C2-position, differentiating from other monosaccharide residues. Intriguingly, the two amino acid residues K92 and D228, interacting with the triphosphate group of ATP, are donated from atypical positions in the primary structure. Mutations in this protein causing muscular dystrophies can now be rationalized.

    DOI: 10.1111/gtc.12480

    PubMed

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  • Immunoaffinity purification of the glycosylated extracellular fragment of mouse Plexin A2 produced in a mammalian expression system 査読 国際誌

    Terukazu Nogi, Emiko Mihara, Norihisa Yasui, Junichi Takagi

    Methods in Molecular Biology   1493   57 - 72   2017年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Humana Press Inc.  

    Plexins are type I membrane proteins that function as receptors for semaphorins. All of the known plexins contain a large globular domain, termed the sema domain, in the N-terminal extracellular region, which interacts with semaphorins during signal transduction. Here, we describe procedures for protein production and purification that we utilized in the crystallographic study of the mouse Plexin A2 (mPlxnA2) extracellular fragment, including the sema domain. A mutant mammalian cell line, HEK293S GnTI−, was used as an expression host for the production of a crystallizable-quality mPlxnA2 fragment, which contains several N-glycosylation sites and disulfide bonds.

    DOI: 10.1007/978-1-4939-6448-2_4

    Scopus

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  • Roles of the membrane-reentrant β-hairpin-like loop of RseP protease in selective substrate cleavage. 査読 国際誌

    Akiyama K, Mizuno S, Hizukuri Y, Mori H, Nogi T, Akiyama Y

    eLife   4   2015年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.7554/eLife.08928

    Web of Science

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  • Structural basis for amyloidogenic peptide recognition by sorLA 査読 国際誌

    Yu Kitago, Masamichi Nagae, Zenzaburo Nakata, Maho Yagi-Utsumi, Shizuka Takagi-Niidome, Emiko Mihara, Terukazu Nogi, Koichi Kato, Junichi Takagi

    NATURE STRUCTURAL & MOLECULAR BIOLOGY   22 ( 3 )   199 - 206   2015年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:NATURE PUBLISHING GROUP  

    SorLA is a neuronal sorting receptor considered to be a major risk factor for Alzheimer's disease. We have recently reported that it directs lysosomal targeting of nascent neurotoxic amyloid-beta (All) peptides by directly binding A beta. Here, we determined the crystal structure of the human sorLA domain responsible for A beta capture, Vps10p, in an unbound state and in complex with two ligands. Vps10p assumes a ten-bladed beta-propeller fold with a large tunnel at the center. An internal ligand derived from the sorLA propeptide bound inside the tunnel to extend the beta-sheet of one of the propeller blades. The structure of the sorLA Vps10p-A beta complex revealed that the same site is used. Peptides are recognized by sorLA Vps10p in redundant modes without strict dependence on a particular amino acid sequence, thus suggesting a broad specificity toward peptides with a propensity for beta-sheet formation.

    DOI: 10.1038/nsmb.2954

    Web of Science

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  • PA tag: A versatile protein tagging system using a super high affinity antibody against a dodecapeptide derived from human podoplanin 査読 国際誌

    Yuki Fujii, Mika Kaneko, Makiko Neyazaki, Terukazu Nogi, Yukinari Kato, Junichi Takagi

    PROTEIN EXPRESSION AND PURIFICATION   95   240 - 247   2014年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ACADEMIC PRESS INC ELSEVIER SCIENCE  

    Peptide-based epitope tagging technology is universally used in nearly all kind of research projects that involve biochemical characterization of a target protein, but not many systems are fully compatible with purification purpose. By utilizing an anti-human podoplanin antibody NZ-I, we constructed a novel epitope tag system. NZ-1 possesses exceptionally high affinity toward a dodecapeptide dubbed "PA tag", with a characteristic slow dissociation kinetics. Because of its high affinity, PA-tagged proteins in a dilute sample can be captured by immobilized NZ-1 resin in a near complete fashion and eluted by a solution of free PA peptide. This enabled efficient one-step purification of various proteins including soluble (an ectodomain fragment of neuropilin-1) and membrane (epidermal growth factor receptor) proteins expressed in mammalian cells. Mild regeneration condition of the peptide-bound antibody ensures repeated use of the antibody resin, indicating a cost-efficient nature of the system. Together with its outstanding performance in the immunodetection experiments (i.e., Western blotting and flow cytometry), PA tag/NZ-1 system will offer a great chance to facilitate protein production in many biomedical research projects. (C) 2014 Elsevier Inc. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.pep.2014.01.009

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  • A Structure-Based Model of Substrate Discrimination by a Noncanonical PDZ Tandem in the Intramembrane-Cleaving Protease RseP 査読 国際誌

    Yohei Hizukuri, Takashi Oda, Sanae Tabata, Keiko Tamura-Kawakami, Rika Oi, Mamoru Sato, Junichi Takagi, Yoshinori Akiyama, Terukazu Nogi

    STRUCTURE   22 ( 2 )   326 - 336   2014年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:CELL PRESS  

    During the extracytoplasmic stress response in Escherichia coli, the intramembrane protease RseP cleaves the anti-sigma(E) protein RseA only after the membrane-anchored protease DegS truncates the perk plasmic part of RseA that suppresses the action of RseP. Here we analyzed the three-dimensional structure of the two tandemly arranged PSD-95/DIg/ZO-1 (PDZ) domains (PDZ tandem) present in the periplasmic region of RseP and revealed that the two putative ligand-binding grooves constitute a single pocket-like structure that would lie just above the active center sequestrated within the membrane. Complete removal of the PDZ tandem from RseP led to the intramembrane cleavage of RseA without prior truncation by DegS. Furthermore, mutations expected to destabilize the tertiary structure of the PDZ tandem also caused the deregulation of the sequential cleavage. These observations suggest that the PDZ tandem serves as a size-exclusion filter to accommodate the truncated form of RseA into the active center.

    DOI: 10.1016/j.str.2013.12.003

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  • 3P032 表層ストレス応答を制御する膜内切断プロテアーゼRsePのタンデムPDZドメインによる基質選別機構(01B.蛋白質:構造機能相関,ポスター,日本生物物理学会年会第51回(2013年度))

    Hizukuri Yohei, Oda Takashi, Tabata Sanae, Tamura-Kawakami Keiko, Sato Mamoru, Takagi Junichi, Nogi Terukazu, Akiyama Yoshinori

    生物物理   53 ( 1 )   S217   2013年

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    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.53.S217_2

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  • Higher-Order Architecture of Cell Adhesion Mediated by Polymorphic Synaptic Adhesion Molecules Neurexin and Neuroligin 査読 国際誌

    Hiroki Tanaka, Naoyuki Miyazaki, Kyoko Matoba, Terukazu Nogi, Kenji Iwasaki, Junichi Takagi

    CELL REPORTS   2 ( 1 )   101 - 110   2012年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:CELL PRESS  

    Polymorphic adhesion molecules neurexin and neuroligin (NL) mediate asymmetric trans-synaptic adhesion, which is crucial for synapse development and function. It is not known whether or how individual synapse function is controlled by the interactions between variants and isoforms of these molecules with differing ectodomain regions. At a physiological concentration of Ca2+, the ectodomain complex of neurexin-1 beta isoform (Nrx1 beta) and NL1 spontaneously assembled into crystals of a lateral sheet-like super-structure topologically compatible with transcellular adhesion. Correlative light-electron microscopy confirmed extracellular sheet formation at the junctions between Nrx1 beta- and NL1-expressing non-neuronal cells, mimicking the close, parallel synaptic membrane apposition. The same NL1-expressing cells, however, did not form this higher-order architecture with cells expressing the much longer neurexin-1 alpha isoform, suggesting a functional discrimination mechanism between synaptic contacts made by different isoforms of neurexin variants.

    DOI: 10.1016/j.celrep.2012.06.009

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  • Crystal structure of α5β1 integrin ectodomain: atomic details of the fibronectin receptor. 査読 国際誌

    Nagae M, Re S, Mihara E, Nogi T, Sugita Y, Takagi J

    The Journal of cell biology   197 ( 1 )   131 - 140   2012年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1083/jcb.201111077

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  • 低親和性複合体の結晶構造から導き出されたプレキシン受容体の新たな活性化モデル

    禾 晃和

    生物物理   51 ( 6 )   270 - 271   2011年11月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:The Biophysical Society of Japan General Incorporated Association  

    DOI: 10.2142/biophys.51.270

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    その他リンク: http://search.jamas.or.jp/link/ui/2012089364

  • Structural basis for variant-specific neuroligin-binding by α-neurexin. 査読 国際誌

    Tanaka H, Nogi T, Yasui N, Iwasaki K, Takagi J

    PloS one   6 ( 4 )   e19411   2011年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1371/journal.pone.0019411

    Web of Science

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  • Crystallization and preliminary crystallographic analysis of human LR11 Vps10p domain 査読 国際誌

    Zenzaburo Nakata, Masamichi Nagae, Norihisa Yasui, Hideaki Bujo, Terukazu Nogi, Junichi Takagi

    ACTA CRYSTALLOGRAPHICA SECTION F-STRUCTURAL BIOLOGY AND CRYSTALLIZATION COMMUNICATIONS   67 ( Pt 1 )   129 - 132   2011年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:WILEY-BLACKWELL  

    Low-density lipoprotein receptor (LDLR) relative with 11 binding repeats (LR11; also known as sorLA) is genetically associated with late-onset Alzheimer's disease and is thought to be involved in neurodegenerative processes. LR11 contains a vacuolar protein-sorting 10 protein (Vps10p) domain. As this domain has been implicated in protein-protein interaction in other receptors, its structure and function are of great biological interest. Human LR11 Vps10p domain was expressed in mammalian cells and the purified protein was crystallized using the hanging-drop vapour-diffusion method. Enzymatic deglycosylation of the sample was critical to obtaining diffraction-quality crystals. Deglycosylated LR11 Vps10p-domain crystals belonged to the hexagonal space group P6(1)22. A diffraction data set was collected to 2.4 angstrom resolution and a clear molecular-replacement solution was obtained.

    DOI: 10.1107/S1744309110048153

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  • Transient signalling complex formed by axon guidance cue semaphorin 査読

    Terukazu Nogi, Junichi Takagi

    Seikagaku   83 ( 10 )   938 - 948   2011年

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • Structural basis for semaphorin signalling through the plexin receptor 査読 国際誌

    Terukazu Nogi, Norihisa Yasui, Emiko Mihara, Yukiko Matsunaga, Masanori Noda, Naoya Yamashita, Toshihiko Toyofuku, Susumu Uchiyama, Yoshio Goshima, Atsushi Kumanogoh, Junichi Takagi

    NATURE   467 ( 7319 )   1123 - U138   2010年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:NATURE PUBLISHING GROUP  

    Semaphorins and their receptor plexins constitute a pleiotropic cell-signalling system that is used in a wide variety of biological processes, and both protein families have been implicated in numerous human diseases(1-4). The binding of soluble or membrane-anchored semaphorins to the membrane-distal region of the plexin ecto-domain activates plexin's intrinsic GTPase-activating protein (GAP) at the cytoplasmic region, ultimately modulating cellular adhesion behaviour(5). However, the structural mechanism underlying the receptor activation remains largely unknown. Here we report the crystal structures of the semaphorin 6A (Sema6A) receptor-binding fragment and the plexin A2 (PlxnA2) ligand-binding fragment in both their pre-signalling (that is, before binding) and signalling (after complex formation) states. Before binding, the Sema6A ectodomain was in the expected 'face-to-face' homodimer arrangement, similar to that adopted by Sema3A and Sema4D, whereas PlxnA2 was in an unexpected 'head-on' homodimer arrangement. In contrast, the structure of the Sema6A-PlxnA2 signalling complex revealed a 2:2 heterotetramer in which the two PlxnA2 monomers dissociated from one another and docked onto the top face of the Sema6A homodimer using the same interface as the head-on homodimer, indicating that plexins undergo 'partner exchange'. Cell-based activity measurements using mutant ligands/receptors confirmed that the Sema6A face-to-face dimer arrangement is physiologically relevant and is maintained throughout signalling events. Thus, homodimer-to-heterodimer transitions of cell-surface plexin that result in a specific orientation of its molecular axis relative to the membrane may constitute the structural mechanism by which the ligand-binding 'signal' is transmitted to the cytoplasmic region, inducing GAP domain rearrangements and activation.

    DOI: 10.1038/nature09473

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  • Structural Basis for Specific Recognition of Reelin by Its Receptors 査読 国際誌

    Norihisa Yasui, Terukazu Nogi, Junichi Takagi

    STRUCTURE   18 ( 3 )   320 - 331   2010年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:CELL PRESS  

    Apolipoprotein E receptor 2 (ApoER2) and very-low-density lipoprotein receptor, members of the low-density lipoprotein receptor (LDLR) protein family, function as neuronal receptors for a secreted glycoprotein reelin during brain development. In both receptors, the first LDLR class A (LA1) module is sufficient to bind reelin. Analysis of a 2.6 angstrom crystal structure of the reelin receptor-binding fragment in complex with the LA1 of ApoER2 revealed that Lys2467 of reelin is recognized by both a conserved Trp residue and calcium-coordinating acidic residues from LA1, which together with Lys2360 plays a critical role in the interaction. This "double-Lys" recognition mode is, in fact, shared among other LDLR family proteins in ligand binding. The interface between reelin and LA1 covers a small surface area of similar to 350 angstrom(2) on each side, which ensures a stable complex formation under physiological conditions. An examination of structure-guided mutagenesis on interface residues revealed key features of this interaction.

    DOI: 10.1016/j.str.2010.01.010

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  • Novel affinity tag system using structurally defined antibody-tag interaction: Application to single-step protein purification 査読 国際誌

    Terukazu Nogi, Takeshi Sangawa, Sanae Tabata, Masamichi Nagae, Keiko Tamura-Kawakami, Ayako Beppu, Mitsuharu Hattori, Norihisa Yasui, Junichi Takagi

    PROTEIN SCIENCE   17 ( 12 )   2120 - 2126   2008年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:JOHN WILEY & SONS INC  

    Biologically important human proteins often require mammalian cell expression for structural studies, presenting technical and economical problems in the production/purification processes. We introduce a novel affinity peptide tagging system that uses a low affinity anti-peptide monoclonal antibody. Concatenation of the short recognition sequence enabled the successful engineering of an 18-residue affinity tag with ideal solution binding kinetics, providing a low-cost purification means when combined with nondenaturing elution by water-miscible organic solvents. Three-dimensional information provides a firm structural basis for the antibody-peptide interaction, opening opportunities for further improvements/modifications.

    DOI: 10.1110/ps.038299.108

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  • Structure of the F-spondin reeler domain reveals a unique beta-sandwich fold with a deformable disulfide-bonded loop. 査読 国際誌

    Masamichi Nagae, Ken Nishikawa, Norihisa Yasui, Motoo Yamasaki, Terukazu Nogi, Junichi Takagi

    Acta crystallographica. Section D, Biological crystallography   64 ( Pt 11 )   1138 - 45   2008年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    F-spondin is a secreted and extracellular matrix-attached protein that has been implicated in axonal pathfinding during neural development as well as in vascular remodelling in adult tissues. F-spondin is composed of a reeler, a spondin and six thrombospondin type 1 repeat domains. The reeler domain shares homology with the amino-terminal domain of reelin, a large secreted glycoprotein that guides migrating neurons during cortical development. Crystal structures of the F-spondin reeler domain were determined at 1.45 and 2.70 A resolution. The structure revealed a nine-stranded antiparallel beta-sandwich fold similar to the immunoglobulin or fibronectin type III domains, but with a unique extra beta-hairpin. Moreover, an amino-terminal extension which is anchored at its beginning via a conserved disulfide bond loosely packs against one face of the beta-sandwich, making a major contribution to the surface features of the domain. Structural comparison among the different molecules contained in two different crystals reveals an unusual conformational plasticity of the amino-terminal loop, suggesting its role in molecular interactions.

    DOI: 10.1107/S0907444908028308

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  • Structure of the F-spondin reeler domain reveals a unique beta-sandwich fold with a deformable disulfide-bonded loop 査読

    Masamichi Nagae, Ken Nishikawa, Norihisa Yasui, Motoo Yamasaki, Terukazu Nogi, Junichi Takagi

    ACTA CRYSTALLOGRAPHICA SECTION D-STRUCTURAL BIOLOGY   64   1138 - 1145   2008年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:INT UNION CRYSTALLOGRAPHY  

    F-spondin is a secreted and extracellular matrix-attached protein that has been implicated in axonal pathfinding during neural development as well as in vascular remodelling in adult tissues. F-spondin is composed of a reeler, a spondin and six thrombospondin type 1 repeat domains. The reeler domain shares homology with the amino-terminal domain of reelin, a large secreted glycoprotein that guides migrating neurons during cortical development. Crystal structures of the F-spondin reeler domain were determined at 1.45 and 2.70 A resolution. The structure revealed a nine-stranded antiparallel beta-sandwich fold similar to the immunoglobulin or fibronectin type III domains, but with a unique extra beta-hairpin. Moreover, an amino-terminal extension which is anchored at its beginning via a conserved disulfide bond loosely packs against one face of the beta-sandwich, making a major contribution to the surface features of the domain. Structural comparison among the different molecules contained in two different crystals reveals an unusual conformational plasticity of the amino-terminal loop, suggesting its role in molecular interactions.

    DOI: 10.1107/S0907444908028308

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  • A Murine Monoclonal Antibody That Binds N-Terminal Extracellular Segment of Human Protease-Activated Receptor-4 査読 国際誌

    Takeshi Sangawa, Terukazu Nogi, Junichi Takagi

    HYBRIDOMA   27 ( 5 )   331 - 335   2008年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:MARY ANN LIEBERT INC  

    A monoclonal antibody that recognizes native G protein coupled receptors (GPCR) is generally difficult to obtain. Protease-activated receptor-4 (PAR4) is a GPCR that plays in important role in platelet activation as a low-affinity thrombin receptor. By immunizing peptide corresponding to the N-terminal segment of human PAR4, we obtained a monoclonal antibody that recognizes cell surface expressed PAR4. Epitope mapping using a series of artificial fusion proteins that carry PAR4-derived peptide revealed that the recognition motif is fully contained within the 6-residue portion adjacent to the thrombin cleavage site. The antibody blocked PAR4 peptide cleavage by thrombin, Suggesting its Utility in the functional study of PAR4 signaling.

    DOI: 10.1089/hyb.2008.0027

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  • 生体膜内とその近傍で機能する蛋白質の構造生物学

    禾 晃和

    日本結晶学会誌   49 ( 3 )   151 - 160   2007年6月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:The Crystallographic Society of Japan  

    Membrane-associated proteins play pivotal roles in a wide variety of cellular events, such as bioenergetics, membrane transport and signal transduction. In eukaryotic cells, membrane traffic in the endomembrane system is also regulated by membrane-associated proteins. Here we report the structural analyses of membrane-associated proteins as follows ; the bacterial photosynthetic reaction center converting the light energy into chemical energy, the γ1-adaptin ear domain of the AP-1 complex in the membrane traffic and the signaling molecule reelin regulating the layer formation in the brain. We discuss their structural features from the viewpoint of protein-protein interactions.

    DOI: 10.5940/jcrsj.49.151

    CiNii Books

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    その他リンク: https://jlc.jst.go.jp/DN/JALC/00297006181?from=CiNii

  • Structure of a receptor-binding fragment of reelin and mutational analysis reveal a recognition mechanism similar to endocytic receptors 査読 国際誌

    Norihisa Yasui, Terukazu Nogi, Tomoe Kitao, Yoshimi Nakano, Mitsuharu Hattori, Junichi Takagi

    PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA   104 ( 24 )   9988 - 9993   2007年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:NATL ACAD SCIENCES  

    Reelin, a large secreted protein implicated in the cortical development of the mammalian brain, is composed of eight tandem concatenations of "reelin repeats" and binds to neuronal receptors belonging to the low-density lipoprotein receptor gene family. We found that both receptor-binding and subsequent Dab 1 phosphorylation occur solely in the segment spanning the fifth and sixth reelin repeats(R5-6). Monomeric fragment exhibited a suboptimal level of signaling activity and artificial oligomerization resulted in a 10-fold increase in activity, indicating the critical importance of higher-order multimerization in physiological reelin. A 2.0-angstrom crystal structure from the R5-6 fragment revealed not only a unique domain arrangement wherein two repeats were aligned side by side with the same orientation, but also the unexpected presence of bound Zn ions. Structure-guided alanine mutagenesis of R5-6 revealed that two Lys residues (Lys-2360 and Lys-2467) constitute a central binding site for the low-density lipoprotein receptor class A module in the receptor, indicating a strong similarity to the ligand recognition mode shared among the endocytic lipoprotein receptors.

    DOI: 10.1073/pnas.0700438104

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  • Structure of a signaling-competent reelin fragment revealed by X-ray crystallography and electron tomography 査読 国際誌

    Terukazu Nogi, Norihisa Yasui, Mitsuharu Hattori, Kenji Iwasaki, Junichi Takagi

    EMBO JOURNAL   25 ( 15 )   3675 - 3683   2006年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:NATURE PUBLISHING GROUP  

    The large extracellular glycoprotein reelin directs neuronal migration during brain development and plays a fundamental role in layer formation. It is composed of eight tandem repeats of an similar to 380-residue unit, termed the reelin repeat, which has a central epidermal growth factor (EGF) module flanked by two homologous subrepeats with no obvious sequence similarity to proteins of known structure. The 2.05 angstrom crystal structure of the mouse reelin repeat 3 reveals that the subrepeat assumes a beta-jelly-roll fold with unexpected structural similarity to carbohydrate-binding domains. Despite the interruption by the EGF module, the two subdomains make direct contact, resulting in a compact overall structure. Electron micrographs of a four-domain fragment encompassing repeats 3-6, which is capable of inducing Disabled-1 phosphorylation in neurons, show a rod-like shape. Furthermore, a three-dimensional molecular envelope of the fragment obtained by single-particle tomography can be fitted with four concatenated repeat 3 atomic structures, providing the first glimpse of the structural unit for this important signaling molecule.

    DOI: 10.1038/sj.emboj.7601240

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  • Structural and functional studies on the tetraheme cytochrome subunit and its electron donor proteins: the possible docking mechanisms during the electron transfer reaction 査読 国際誌

    T Nogi, Y Hirano, K Miki

    PHOTOSYNTHESIS RESEARCH   85 ( 1 )   87 - 99   2005年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:SPRINGER  

    The photosynthetic reaction centers (RCs) classified as the group II possess a peripheral cytochrome (Cyt) subunit, which serves as the electron mediator to the special-pair. In the cycle of the photosynthetic electron transfer reactions, the Cyt subunit accepts electrons from soluble electron carrier proteins, and re-reduces the photo-oxidized special-pair of the bacteriochlorophyll. Physiologically, high-potential cytochromes such as the cytochrome c(2) and the high-potential iron-sulfur protein (HiPIP) function as the electron donors to the Cyt subunit. Most of the Cyt subunits possess four heme c groups, and it was unclear which heme group first accepts the electron from the electron donor. The most distal heme to the special-pair, the heme-1, has a lower redox potential than the electron donors, which makes it difficult to understand the electron transfer mechanism mediated by the Cyt subunit. Extensive mutagenesis combined with kinetic studies has made a great contribution to our understanding of the molecular interaction mechanisms, and has demonstrated the importance of the region close to the heme-1 in the electron transfer. Moreover, crystallographic studies have elucidated two high-resolution three-dimensional structures for the RCs containing the Cyt subunit, the Blastochloris viridis and Thermochromatium tepidum RCs, as well as the structures of their electron donors. An examination of the structural data also suggested that the binding sites for both the cytochrome c(2) and the HiPIP are located adjacent to the solvent-accessible edge of the heme-1. In addition, it is also indicated by the structural and biochemical data that the cytochrome c(2) and the HiPIP dock with the Cyt subunit by different mechanisms although the two electron donors utilize the same region for the interactions; cytochrome c(2) is recognized through electrostatic interactions while hydrophobic interactions are important in the HiPIP docking.

    DOI: 10.1007/s11120-004-2416-5

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  • Molecular mechanism of membrane recruitment of GGA by ARF in lysosomal protein transport 査読 国際誌

    T Shiba, M Kawasaki, H Takatsu, T Nogi, N Matsugaki, N Igarashi, M Suzuki, R Kato, K Nakayama, S Wakatsuki

    NATURE STRUCTURAL BIOLOGY   10 ( 5 )   386 - 393   2003年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:NATURE PUBLISHING GROUP  

    GGAs are critical for trafficking soluble proteins from the trans-Golgi network (TGN) to endosomes/lysosomes through interactions with TGN-sorting receptors, ADP-ribosylation factor (ARF) and clathrin. ARF-GTP bound to TGN membranes recruits its effector GGA by binding to the GAT domain, thus facilitating recognition of GGA for cargo-loaded receptors. Here we report the X-ray crystal structures of the human GGA1-GAT domain and the complex between ARF1-GTP and the N-terminal region of the GAT domain. When unbound, the GAT domain forms an elongated bundle of three a-helices with a hydrophobic core. Structurally, this domain, combined with the preceding VHS domain, resembles CALM, an AP180 homolog involved in endocytosis. In the complex with ARF1-GTP, a helix-loop-helix of the N-terminal part of GGA1-GAT interacts with the switches 1 and 2 of ARF1 predominantly in a hydrophobic manner. These data reveal a molecular mechanism underlying membrane recruitment of adaptor proteins by ARF-GTP.

    DOI: 10.1038/nsb920

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  • Structural basis for the accessory protein recruitment by the gamma-adaptin ear domain 査読 国際誌

    T Nogi, Y Shiba, M Kawasaki, T Shiba, N Matsugaki, N Igarashi, M Suzuki, R Kato, H Takatsu, K Nakayama, S Wakatsuki

    NATURE STRUCTURAL BIOLOGY   9 ( 7 )   527 - 531   2002年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:NATURE AMERICA INC  

    The adaptor proteins AP-1 and GGA regulate membrane traffic between the trans-Golgi network (TGN) and endosomes/lysosomes through ARF-regulated membrane association, recognition of sorting signals, and recruitment of clathrin and accessory proteins. The gamma1-adaptin subunits of AP-1 and GGA possess homologous ear domains involved in the recruitment of accessory proteins, gamma-synergin and Rabaptin-5. The crystal structure of the human gamma1-adaptin ear domain consists solely of an immunoglobulin-like fold, unlike the alpha-adaptin ear domain. Structure-based mutational analyses reveal a binding site for the accessory proteins that is composed of conserved basic residues, indicating that the recruitment mechanism in gamma1-adaptin and GGA is distinct from that in gamma-adaptin.

    DOI: 10.1038/nsb808

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  • Ultrahigh-resolution structure of high-potential iron-sulfur protein from Thermochromatium tepidum 査読 国際誌

    LJ Liu, T Nogi, M Kobayashi, T Nozawa, K Miki

    ACTA CRYSTALLOGRAPHICA SECTION D-BIOLOGICAL CRYSTALLOGRAPHY   58 ( Pt 7 )   1085 - 1091   2002年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:BLACKWELL MUNKSGAARD  

    Crystals of the high-potential iron-sulfur protein (HiPIP) from Thermochromatium tepidum diffract X-rays to 0.80 Angstrom using synchrotron radiation at 100 K. The crystal structure of this HiPIP was refined at this ultrahigh resolution with anisotropic temperature factors for all atoms to conventional crystallographic R factors of 0.092 and 0.101 for F-o > 4sigma(F-o) and all reflections, respectively. The present structure provides a more precise picture than the previous 1.5 Angstrom structure and allows location of the positions of most H atoms. The structure revealed a partly hydrophobic cavity near the main hydrophobic area and a much larger inter-cluster approach distance (23.454 Angstrom, the c constant of the unit cell) in the crystal packing than other types of HiPIPs. The structural features involved in the electron-transfer reaction of HiPIP are discussed.

    DOI: 10.1107/S0907444902006261

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  • Structural basis for recognition of acidic-cluster dileucine sequence by GGA1 査読

    T Shiba, H Takatsu, T Nogi, N Matsugaki, M Kawasaki, N Igarashi, M Suzuki, R Kato, T Earnest, K Nakayama, S Wakatsuki

    NATURE   415 ( 6874 )   937 - 941   2002年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:NATURE PUBLISHING GROUP  

    GGAs (Golgi-localizing, g-adaptin ear homology domain, ARF-interacting proteins) are critical for the transport of soluble proteins from the trans-Golgi network (TGN) to endosomes/lysosomes by means of interactions with TGN-sorting receptors, ADP-ribosylation factor (ARF), and clathrin(1,2). The amino-terminal VHS domains of GGAs form complexes with the cytoplasmic domains of sorting receptors by recognizing acidic-cluster dileucine (ACLL) sequences(1-6). Here we report the X-ray structure of the GGA1 VHS domain alone, and in complex with the carboxyterminal peptide of cation-independent mannose 6-phosphate receptor containing an ACLL sequence. The VHS domain forms a super helix with eight alpha-helices, similar to the VHS domains of TOM1 and Hrs. Unidirectional movements of helices alpha6 and alpha8, and some of their side chains, create a set of electrostatic and hydrophobic interactions for correct recognition of the ACLL peptide. This recognition mechanism provides the basis for regulation of protein transport from the TGN to endosomes/lysosomes, which is shared by sortilin and low-density lipoprotein receptor-related protein.

    DOI: 10.1038/415937a

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  • 1JWF: Crystal Structure of human GGA1 VHS domain.. 査読

    Shiba T, Takatsu H, Nogi T, Matsugaki N, Kawasaki M, Igarashi N, Suzuki M, Kato R, Earnest T, Nakayama K, Wakatsuki S

    Protein Data Bank   5.0   2002年

  • Structural basis of bacterial photosynthetic reaction centers 査読

    T Nogi, K Miki

    JOURNAL OF BIOCHEMISTRY   130 ( 3 )   319 - 329   2001年9月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:JAPANESE BIOCHEMICAL SOC  

    The photosynthetic reaction center (RC) is the first membrane protein whose three-dimensional structure was revealed at the atomic level by X-ray crystallograph more than fifteen years ago. Structural information about RC made a great contribution to the understanding of the reaction mechanism of the complicated membrane protein complex. High-resolution structures of RCs from three photosynthetic bacteria are now available, namely, those from two mesophilic purple non-sulfur bacteria, Blastochloris viridis and Rhodobacter sphaeroides, and that from a thermophilic purple sulfur bacterium, Thermochromatium tepidum. In addition, a variety of structural studies, mainly by X-ray crystallography, are still being performed to give more detailed insight into the reaction mechanism of this membrane protein. This review deals with structural studies of bacterial RC complexes, and a discussion about the electron transfer reaction between RCs and electron donors is the main focus out of several topics addressed by these structural studies. The structural data from three RCs and their electron donors provided reliable models for molecular recognition in the primary step of bacterial photosynthesis.

    Web of Science

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  • Structure of the H subunit of the photosynthetic reaction center from the thermophilic purple sulfur bacterium, Thermochromatium tepidum - Implications for the specific binding of the lipid molecule to the membrane protein complex 査読

    Fathir, I, T Mori, T Nogi, M Kobayashi, K Miki, T Nozawa

    EUROPEAN JOURNAL OF BIOCHEMISTRY   268 ( 9 )   2652 - 2657   2001年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:BLACKWELL SCIENCE LTD  

    The photosynthetic reaction center (RC) is a transmembrane protein complex that catalyzes light-driven electron transport across the photosynthetic membrane. The complete amino-acid sequence of the H subunit of the RC from a thermophilic purple sulfur bacterium, Thermochromatium tepidum, has been determined for the first time among purple sulfur bacteria. The H subunit consists of 259 amino acids and has a molecular mass of 28 187. The deduced amino-acid sequences of this H subunit showed a significant (40%) degree of identity with those from mesophilic purple nonsulfur bacteria.
    The determined primary structure of the H subunit was compared with the structures of mesophilic B. viridis and R. sphaeroides based on the three-dimensional structure of the H subunit from T. tepidum, which has been recently determined by X-ray crystallography. One lipid molecule was found in the crystal structure of the T. tepidum RC, and the head group of the lipid appears to be stabilized by the electrostatic interactions with the conserved basic residues in the H subunit. The above comparison has suggested the existence of a lipid-binding site on the molecular surface at which a lipid molecule can interact with the RC in a specific manner.

    DOI: 10.1046/j.1432-1327.2001.02158.x

    Web of Science

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  • Crystal structures of photosynthetic reaction center and high-potential iron-sulfur protein from Thermochromatium tepidum: Thermostability and electron transfer 査読

    T Nogi, Fathir, I, M Kobayashi, T Nozawa, K Miki

    PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA   97 ( 25 )   13561 - 13566   2000年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:NATL ACAD SCIENCES  

    The reaction center (RC) of photosynthetic bacteria is a membrane protein complex that promotes a light-induced charge separation during the primary process of photosynthesis. In the photosynthetic electron transfer chain, the soluble electron carrier proteins transport electrons to the RC and reduce the photo-oxidized special-pair of bacteriochlorophyll. The high-potential iron-sulfur protein (HiPIP) is known to serve as an electron donor to the RC in some species, where the c-type cytochrome subunit, the peripheral subunit of the RC, directly accepts electrons from the HiPIP, Here we report the crystal structures of the RC and the HiPIP from Thermochromatium (Tch,) tepidum, at 2.2-Angstrom and 1.5-Angstrom resolution, respectively, Tch, tepidum can grow at the highest temperature of all known purple bacteria, and the Tch, tepidum RC shows some degree of stability to high temperature. Comparison with the RCs of mesophiles. such as Blastochloris viridis, has shown that the Tch. tepidum RC possesses more Arg residues at the membrane surface. which might contribute to the stability of this membrane protein. The RC and the HiPIP both possess hydrophobic patches on their respective surfaces, and the HiPIP is expected to interact with the cytochrome subunit by hydrophobic interactions near the heme-1, the most distal heme to the special-pair.

    DOI: 10.1073/pnas.240224997

    Web of Science

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  • Crystallization and preliminary crystallographic analysis of the high-potential iron-sulfur protein from Thermochromatium tepidum 査読

    T Nogi, M Kobayashi, T Nozawa, K Miki

    ACTA CRYSTALLOGRAPHICA SECTION D-BIOLOGICAL CRYSTALLOGRAPHY   56 ( Pt 5 )   656 - 658   2000年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:MUNKSGAARD INT PUBL LTD  

    The high-potential iron-sulfur protein (HiPIP) is an electron carrier between the photosynthetic reaction centre and the cytochrome bc(1) complex in the electron-transfer chain of photosynthesis. The purified HiPIP from Thermochromatium tepidum (formerly Chromatium tepidum) was crystallized in a solution of 1.4 M ammonium sulfate and 0.1 M sodium citrate pH 3.5. The crystals diffract X-rays beyond 1.4 Angstrom resolution and belong to the orthorhombic space group P2(1)2(1)2(1), with unit-cell parameters a = 47.12 (6), b = 59.59 (10), c = 23.62 (3) Angstrom. The structure was preliminarily solved by the molecular-replacement method. The crystal structure of HiPIP from T. tepidum showed that the proteins exist as monomers, although HiPIPs from several other species can form dimers.

    DOI: 10.1107/S0907444900003127

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  • 2E1415 耐熱性光合成反応中心の熱安定化構造の検討

    森 貴幸, 小林 正幸, 禾 晃和, 王 征宇, 三木 邦夫, 野澤 庸則

    生物物理   40   S126   2000年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.40.S126_4

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  • Utilization of microgravity to improve the crystal quality of biologically important proteins: chaperonin-60, GrpE, B-subunit of V-type ATPase, and MIF 査読

    Ken Kitano, Ryo Sasaki, Terukazu Nogi, Takaaki A. Fukami, Atsushi Nakagawa, Kunio Miki, Isao Tanaka

    J.Cryst.Growth   210   819 - 823   2000年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/S0022-0248(99)00902-1

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  • Purification, crystallization, and preliminary X-ray crystallographic analysis of Thermus thermophilus V-1-ATPase B subunit 査読

    T Nogi, TA Fukami, M Ishida, M Yoshida, K Miki

    JOURNAL OF STRUCTURAL BIOLOGY   127 ( 1 )   79 - 82   1999年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ACADEMIC PRESS INC  

    The gene of V-1-ATPase B subunit from the thermophilic eubacterium Thermus thermophilus has been cloned and the protein overproduced in Escherichia coli. The purified protein, with a molecular weight of 53.2 kDa, was crystallized from 10% (w/v) polyethylene glycol 1000, 120 mM magnesium chloride, and 100 mM Na-tricine, pH 8.0, by the vapor diffusion method. The crystals diffracted X-rays beyond 3.5 Angstrom on a synchrotron radiation source. The crystals belong to the monoclinic space group C2, with unit cell dimensions of a = 153.1 Angstrom, b = 129.6 Angstrom, c = 92.7 Angstrom, and beta = 100.3 degrees. Assuming that three or four molecules are contained in an asymmetric unit, the V-M value is calculated as 2.8 or 2.1 Angstrom (3)/Da, respectively. (C) 1999 Academic Press.

    DOI: 10.1006/jsbi.1999.4140

    Web of Science

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  • 2PA019 好熱性紅色イオウ細菌Chromatium tepidum由来光合成反応中心の結晶構造

    禾 晃和, Fathir Insan, 小林 正幸, 野澤 庸則, 三木 邦夫

    生物物理   39   S105   1999年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.39.S105_3

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  • スペースハブ (STS-84) を利用した微小重力下におけるタンパク質の結晶化

    北野 健, 佐々木 亮, 杉本 宏, 曽我 知美, 禾 晃和, 早川 和良, 平井 岳大, 深海 隆明, 桜井 直子, 泉 友則, 藤本 信義, 佐々木 宏, 中川 敦史, 三木 邦夫, 田之倉 優, 田中 勲

    日本結晶学会誌   39   138 - 138   1997年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:The Crystallographic Society of Japan  

    DOI: 10.5940/jcrsj.39.Supplement_138

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書籍等出版物

  • 日本の結晶学(Ⅱ)

    禾 晃和( 担当: 分担執筆 範囲: 第一部 結晶学の発展, 第5章:タンパク質結晶学, シナプス形成を誘導する細胞接着分子・ニューレキシン/ニューロリギン複合体の相関構造解析)

    2014年7月 

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  • タンパク質結晶の最前線

    禾 晃和, 三原恵美子, 高木淳一( 担当: 分担執筆 範囲: 第Ⅱ編・第1章・25-31ページ・動物細胞発現系を用いた細胞外タンパク質の試料調製)

    シーエムシー出版  2013年12月 

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MISC

  • 超好熱菌Aquifex aeolicus由来膜内切断プロテアーゼRsePの基質結合状態のクライオ電子顕微鏡構造

    旭紀久子, 廣瀬未果, 有賀理江, 清水洋祐, 田尻道子, 田中翼, 安達友里子, 田中ゆかり, 金子美華, 加藤幸成, 明石知子, 秋山芳展, 檜作洋平, 加藤貴之, 禾晃和

    日本結晶学会年会講演要旨集   2024   2024年

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  • 標的タンパク質へのPAタグ挿入方法の最適化によるNZ-1ラベリング法の一般化

    禾晃和

    日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集   21st   2021年

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  • 抗体ラベリング法を用いた膜内切断プロテアーゼの電子顕微鏡単粒子解析

    有賀理江, 廣瀬未果, 坂口(田村)梨沙子, 金子美華, 加藤幸成, 加藤貴之, 岩崎憲治, 禾晃和

    日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集   21st   2021年

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  • 細胞表層ストレス応答に関わる大腸菌膜内切断プロテアーゼRsePの構造生物学的解析

    禾晃和

    日本生化学会大会(Web)   93rd   2020年

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  • NZ-1ラベリングによる立体構造解析の一般化に向けたPAタグ挿入方法の最適化

    有賀理江, 田村梨沙子, 浴本亨, 廣瀬未果, 大井里香, 金子美華, 加藤幸成, 岩崎憲治, 池口満徳, 池口満徳, 禾晃和

    日本結晶学会年会講演要旨集   2020 (CD-ROM)   2020年

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  • In vitroとin silicoの融合によるセマフォリン-プレキシンペアの結合特異性決定因子の探索

    田中翼, 下地恵令奈, 永友芽里, 山根努, 浴本亨, 根谷崎牧子, 大井里香, 池口満徳, 禾晃和

    日本細胞生物学会大会(Web)   71st   2019年

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  • 大腸菌表層ストレス応答:インプットとアウトプットに働くプロテアーゼの機能

    秋山芳展, 秋山光市郎, 岩間(舛井)千草, 大門康志, 檜作洋平, 水野慎也, 宮崎亮次, 森博幸, 禾晃和, 塩田拓也, LITHGOW Trevor, 鈴木健裕, 堂前直, 岩木薫大, 桜田洋人, SHAHRIZAL Mohammad, 田中良樹, 塚崎智也, 中山慎太郎, 成田新一郎, 上久保裕生, 林有吾

    Institute for Fermentation, Osaka. Research Communications   ( 33 )   2019年

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  • リガンド結合と解離を調節する1回膜貫通型受容体のpH依存的な構造変化の追跡

    禾晃和

    日本細胞生物学会大会(Web)   71st   2019年

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  • 電子顕微鏡単粒子解析に向けた抗体断片の結合による標的タンパク質のサイズと形状の最適化

    三好賢一, 田村梨沙子, 高貫一徳, 廣瀬未果, 大井里香, 金子美華, 加藤幸成, 岩崎憲治, 禾晃和

    日本細胞生物学会大会(Web)   71st   2019年

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  • 親水性領域部分断片とFab断片の共結晶構造解析による膜内切断酵素特異的抗体のエピトープ領域の探索

    廣瀬建, 金子美華, 加藤幸成, 禾晃和

    日本結晶学会年会講演要旨集   2019   2019年

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  • SEC-SAXSによるLDLRファミリーのpH依存的な構造変化の検証

    塩澤亜希, 飯田麻生, 小田隆, 佐藤衛, 禾晃和

    日本細胞生物学会大会(Web)   71st   2019年

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  • 構造情報に基づいたエピトープ挿入部位の最適化による抗体断片との安定な複合体形成

    田村梨沙子, 大井里香, 金子美華, 加藤幸成, 禾晃和

    日本結晶学会年会講演要旨集   2018   2018年

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  • シグナル分子セマフォリンと受容体プレキシンの結合特異性に関する構造生物学的解析

    田中翼, 永友芽里, 根谷崎牧子, 大井里香, 下地恵令奈, 山根努, 浴本亨, 池口満徳, 禾晃和

    日本分子生物学会年会プログラム・要旨集(Web)   41st   2018年

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  • リーリン-ApoER2複合体構造に基づく,リガンド-受容体相互作用様式の解明

    平井秀憲, 禾晃和

    生物物理(Web)   58 ( 4 )   2018年

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  • ApoER2-リーリン複合体の構造から理解するLDLRファミリー受容体におけるリガンド結合と解離

    禾晃和

    日本生化学会大会(Web)   90th   2017年

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  • 超高親和性タグを内部に挿入した複数回膜貫通型タンパク質の精製法の検討

    高貫一徳, 大井里香, 有森貴夫, 三宅拓也, 檜作洋平, 秋山芳展, 加藤幸成, 高木淳一, 禾晃和

    日本生化学会大会(Web)   90th   ROMBUNNO.1P‐1390 (WEB ONLY) - 1390]   2017年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:生命科学系学会合同年次大会運営事務局  

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  • 表面プラズモン共鳴法を用いたセマフォリン6DとプレキシンA1の低親和性相互作用の定量化

    永友芽里, 金川櫻, 田中翼, 根谷崎牧子, 下地恵令奈, 池口満徳, 禾晃和

    日本生化学会大会(Web)   90th   2017年

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  • 抗体断片との共結晶化に向けた標的タンパク質へのPAタグ挿入部位の探索と最適化

    田村梨沙子, 大井里香, 有森貴夫, 加藤幸成, 高木淳一, 禾晃和

    日本生化学会大会(Web)   90th   2017年

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  • ジストログリカノパチー原因遺伝子産物Protein O-Mannosyl Kinaseの構造解析

    長江雅倫, 長江雅倫, MISHRA Sushil K., 根谷崎牧子, 大井里香, 池田明美, 松垣直宏, 明石知子, 萬谷博, 弘瀬友理子, 水野真盛, 矢木宏和, 加藤晃一, 加藤晃一, 千田俊哉, 遠藤玉夫, 禾晃和, 山口芳樹

    日本糖質学会年会要旨集   36th   2017年

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  • 神経軸索ガイダンス分子セマフォリンと受容体の相互作用のin silico解析

    下地恵令奈, 山根努, 浴本亨, 禾晃和, 池口満徳

    日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集   17th   2017年

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  • 軸索誘導因子セマフォリンと受容体プレキシンにおける結合選択性の分子基盤

    田中翼, 根谷崎牧子, 大井里香, 三原恵美子, 野田勝紀, 内山進, 内山進, 高木淳一, 禾晃和

    日本生化学会大会(Web)   90th   2017年

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  • 低密度リポタンパク質受容体ファミリーにおけるリガンド結合と解離の分子機構の解析

    禾 晃和

    第一三共生命科学研究振興財団研究報告集   33   118 - 130   2017年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:第一三共生命科学研究振興財団  

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  • 神経軸索伸長ガイダンス分子セマフォリンと受容体プレキシンのタンパク質複合体の分子モデリング

    下地恵令奈, 山根努, 浴本亨, 禾晃和, 池口満徳

    日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集   16th   2016年

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  • 細胞表面受容体の機能解析に向けた部位特異的標識導入技術の検討

    一井紗恵, 根谷崎牧子, 大井里香, 佐藤毅, 禾晃和

    日本生化学会大会(Web)   88th   2015年

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  • S2Pファミリー膜内切断プロテアーゼRsePの膜内挿入ループ領域を介した基質選別

    秋山光市郎, 水野慎也, 檜作洋平, 森博幸, 禾晃和, 秋山芳展

    日本生化学会大会(Web)   88th   2015年

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  • ApoER2細胞外領域-リガンド複合体が明らかにするLDLRファミリーのリガンド認識メカニズム

    平井秀憲, 安井典久, 田畑早苗, 山下恵太郎, 山本雅貴, 高木淳一, 禾晃和

    日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集   15th   2015年

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  • 表面プラズモン共鳴法を用いたセマフォリン6DとプレキシンA1の結合選択性の検証

    金川櫻, 根谷崎牧子, 大井里香, 三原恵美子, 野田勝紀, 内山進, 内山進, 高木淳一, 禾晃和

    日本生化学会大会(Web)   88th   2015年

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  • 細菌表層ストレス応答制御に関わる膜内切断プロテアーゼRsePのタンデムPDZドメインによる切断基質選別機構の解析

    檜作洋平, 小田隆, 田畑早苗, 川上(田村)恵子, 大井里香, 佐藤衛, 高木淳一, 禾晃和, 秋山芳展

    日本生化学会大会(Web)   87th   4T10P-14(4P-133) (WEB ONLY)   2014年

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    記述言語:日本語  

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  • フラグメントの制約付き実空間探索による不明瞭な電子密度へのモデルのアサイン

    山下恵太郎, 平井秀憲, 安井典久, 田畑早苗, 高木淳一, 禾晃和, 山本雅貴

    日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集   14th   2014年

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  • リーリン-ApoER2複合体の結晶構造解析

    平井秀憲, 安井典久, 田畑早苗, 山下恵太郎, 山本雅貴, 高木淳一, 禾晃和

    日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集   14th   2014年

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  • 細菌表層ストレス応答スシテムの新機能の解明

    秋山芳展, 檜作洋平, 禾晃和, 小田隆士, 佐藤衛, 高木淳, 田畑早苗, 川上(田村)恵, 成田新一郎, 成田新一郎, 舛井千草, 堂前直, 鈴木健裕

    Institute for Fermentation, Osaka. Research Communications   ( 28 )   2014年

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  • 大腸菌膜内切断プロテアーゼRsePの保存された膜内挿入ループ領域の機能解析

    秋山光市郎, 水野慎也, 檜作洋平, 禾晃和, 森博幸, 秋山芳展

    日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集   14th   2014年

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  • 神経発生や免疫応答に関わるセマフォリンシグナルをささえる低親和性タンパク質間相互作用

    禾晃和

    日本分子生物学会年会プログラム・要旨集(Web)   37th   2014年

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  • DNA架橋損傷修復に関わる天然変性タンパク質Hefの構造研究

    小田隆, 小林裕也, 舘岡太郎, 宮城泰城, 石黒あかり, 有田恭平, 禾晃和, 石野良純, 杉山正明, 佐藤衛

    日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集   14th   2014年

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  • 高分子構造解析の原点を知る-世界結晶年2014を記念して-シグナル伝達を制御する微弱な相互作用をX線結晶解析によってとらえる

    禾晃和

    高分子   63 ( 7 )   2014年

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  • SorLA Vps10pドメインのAβペプチド認識機構

    北郷悠, 新留穏香, 中田善三郎, 長江雅倫, 禾晃和, 高木淳一

    日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集   13th   122   2013年5月

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    記述言語:日本語  

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  • 大腸菌膜内切断プロテアーゼRsePの基質認識におけるPDZドメインの役割

    檜作洋平, 禾晃和, 小田隆, 田畑早苗, 川上(田村)恵子, 佐藤衛, 高木淳一, 秋山芳展

    日本生化学会大会(Web)   86th   2S05P-1 (WEB ONLY)   2013年

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    記述言語:日本語  

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  • 光—電子相関顕微鏡法〜シナプス接着メカニズム解明への応用〜 査読

    宮崎直幸, 田中宏樹, 禾晃和, 高木淳一, 岩崎憲治

    生物物理   53 ( 4 )   218 - 221   2013年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:The Biophysical Society of Japan General Incorporated Association  

    DOI: 10.2142/biophys.53.218

    CiNii Books

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    その他リンク: https://jlc.jst.go.jp/DN/JALC/10021777126?from=CiNii

  • 立体構造解析に基づく大腸菌膜内切断プロテアーゼRsePのタンデムPDZドメインによる切断基質選別機構モデル

    檜作洋平, 小田隆, 田畑早苗, 川上(田村)恵子, 佐藤衛, 高木淳一, 禾晃和, 秋山芳展

    日本分子生物学会年会プログラム・要旨集(Web)   36th   1P-0067 (WEB ONLY)   2013年

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    記述言語:日本語  

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  • 膜内切断プロテアーゼRsePの基質取り込み制御におけるPDZタンデムの役割

    禾晃和, 檜作洋平, 田畑早苗, 川上(田村)恵子, 小田隆, 佐藤衛, 高木淳一, 秋山芳展

    日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集   12th   93   2012年5月

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    記述言語:日本語  

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  • 大腸菌RIPプロテアーゼRsePのタンデムPDZドメインによる新たな機能制御メカニズム

    檜作洋平, 禾晃和, 田畑早苗, 川上(田村)恵子, 小田隆, 佐藤衛, 高木淳一, 秋山芳展

    日本生化学会大会(Web)   85th   3T28-08 (WEB ONLY)   2012年

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    記述言語:日本語  

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  • 大腸菌表層ストレス応答に関与する膜内切断プロテアーゼRseP のPDZ ドメイ ンによる新たな機能制御メカニズム 査読

    檜作洋平, 禾 晃和, 田畑早苗, 川上-田村恵子, 小田 隆, 佐藤 衛, 高木淳一, 秋山芳展

    第6 回細菌学若手コロッセウム、八王子、2 012 年8月8日-10日   2012年

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    記述言語:日本語  

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  • 過渡的複合体が関わる生命現象の統合的理解―生理的準安定状態を捉える新技術と応用―神経軸索の伸長を司るガイダンス因子セマフォリンのシグナル伝達における過渡的複合体形成

    禾晃和, 高木淳一

    生化学   83 ( 10 )   938 - 948   2011年10月

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    記述言語:日本語  

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  • α5β1インテグリンの結晶構造とそのリガンド結合機構

    長江雅倫, RE Suyong, 三原恵美子, 清原丈嗣, 禾晃和, 杉田有治, 高木淳一

    日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集   11th   2011年

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  • LR11Vps10pドメインのリガンド認識機構

    北郷悠, 中田善三郎, 長江雅倫, 禾晃和, 高木淳一

    日本結晶学会年会講演要旨集   2011   89   2011年

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    記述言語:日本語  

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  • α5β1インテグリンの結晶構造とそのリガンド結合機構

    長江雅倫, RE Suyong, 三原恵美子, 清原丈嗣, 禾晃和, 杉田有治, 高木淳一

    日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集   11th   2011年

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  • リーリンN末端断片の精製及び結晶化

    長江雅倫, 安井典久, 禾晃和, 長江雅倫, 安井典久, 禾晃和, 服部光治, 高木淳一

    日本結晶学会年会講演要旨集   2011   2011年

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  • フィブロネクチン受容体(インテグリンα5β1)の立体構造

    長江雅倫, RE Suyong, 三原恵美子, 禾晃和, 杉田有治, 高木淳一

    生化学   2011年

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  • 抗原ペプチド結合前後のモノクローナル抗体P20.1の立体構造

    寒川剛, 禾晃和, 池上貴久, 高木淳一

    日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集   10th   136   2010年5月

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    記述言語:日本語  

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  • LR11 Vps10pドメインの構造生物学的研究

    中田善三郎, 長江雅倫, 安井典久, 禾晃和, 高木淳一

    PFシンポジウム要旨集   27th   2010年

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  • 抗体を用いたα5β1インテグリン細胞外ドメインの結晶化

    長江雅倫, 清原丈嗣, 禾晃和, 高木淳一

    日本結晶学会年会講演要旨集   2010   2010年

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  • ペプチドリガンドの結合に伴うP20.1モノクローナル抗体の構造変化の解析

    寒川剛, 禾晃和, 池上貴久, 高木淳一

    日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集   9th   116   2009年4月

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

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  • LR11Vps10pドメインのX線結晶構造解析

    中田善三郎, 長江雅倫, 安井典久, 禾晃和, 高木淳一

    日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム予稿集   23rd   2009年

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  • アルツハイマー病に関与するLR11Vps10pドメインの構造解析

    中田善三郎, 長江雅倫, 安井典久, 禾晃和, 高木淳一

    日本結晶学会年会講演要旨集   2009   2009年

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  • LR11Vps10pドメインの構造および機能解析

    中田善三郎, 長江雅倫, 安井典久, 禾晃和, 高木淳一

    生化学   2009年

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  • 脳の層構造形成を司る細胞外タンパク質リーリンの構造生物学

    安井 典久, 禾 晃和, 高木 淳一

    生物物理   48 ( 4 )   235 - 238   2008年7月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本生物物理学会  

    DOI: 10.2142/biophys.48.235

    CiNii Books

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  • F-spondinリーラードメインのX線結晶構造解析

    長江雅倫, 西川賢, 安井典久, 山崎基生, 禾晃和, 高木淳一

    日本蛋白質科学会年会プログラム・要旨集   8th   2008年

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  • Structural basis for reelin signaling: Determination of receptor-binding site and its three-dimensional structure

    Norihisa Yusui, Terukazu Nogi, Mitsuharu Hattori, Kenji Iwasaki, Junichi Takagi

    NEUROSCIENCE RESEARCH   55   S241 - S241   2006年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)   出版者・発行元:ELSEVIER IRELAND LTD  

    Web of Science

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  • リソソームタンパク質の輸送におけるARFによるGGAタンパク質の膜へのリクルートの分子機構

    志波智生, 川崎政人, 高津宏之, 禾晃和, 松垣直宏, 五十嵐教之, 鈴木守, 中山和久, 若槻壮市

    Photon Factory News   21 ( 2 )   2003年

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  • タンパク質の細胞内輸送を司るGGA1タンパク質のVHSドメインの立体構造 GGA1によるマンノース-6-リン酸レセプターの認識の構造的基盤

    志波智生, 高津宏之, 禾晃和, 川崎政人, 松垣直宏, 五十嵐教之, EARNEST T, 中山和久, 若槻壮市

    Photon Factory News   20 ( 1 )   2002年

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  • γ-アダプチンearドメインの立体構造に基づいた小胞輸送制御機構の解析

    禾晃和, 芝陽子, 川崎政人, 志波智生, 松垣直宏, 加藤龍一, 高津宏之, 中山和久, 若槻壮市

    Photon Factory News   20 ( 2 )   2002年

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  • CRYSTAL STRUCTURES OF PHTOSYNTHETIC REACTION CENTER AND HIGH-POTENTIAL IRON-SULFUR PROTEIN FROM THERMOCHROMATIUM TEPIDUM :

    Nogi Terukazu, Fathir Insan, Kobayashi Masayuki, Tsunenori Nozawa, Miki Kunio

    Plant and cell physiology   41   s105   2000年

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Japanese Society of Plant Physiologists  

    CiNii Books

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    その他リンク: https://projects.repo.nii.ac.jp/?action=repository_uri&item_id=183924

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講演・口頭発表等

  • セマフォリンとプレキシンが形成する低親和性だが特異的な相互作用 招待

    禾 晃和

    第56回日本生物物理学会年会  2018年9月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • 細胞表層ストレス応答に関わる大腸菌膜内切断プロテアーゼRsePの構造生物学的解析 招待

    禾 晃和

    第93回日本生化学会大会・シンポジウム「TAシステムを介した細胞の休眠と覚醒:生化学と一細胞解析の融和を目指したアプローチ」  2020年9月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • エンドサイトーシス型受容体ApoER2のリガンド結合状態の結晶構造 招待

    禾 晃和

    第55回日本生物物理学会年会  2017年9月 

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    記述言語:英語  

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  • ApoER2-リーリン複合体の構造から理解するLDLRファミリー受容体におけるリガンド結合と解離 招待

    禾 晃和

    2017年度生命科学系学会合同年次大会  2017年12月 

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    記述言語:日本語  

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  • LDL受容体ファミリーの立体構造解析から見えてきた脂質代謝のメカニズム 招待

    禾 晃和

    金沢大学超然プロジェクト講演会  2016年10月 

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    記述言語:日本語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

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  • マルチドメイン型細胞表面受容体によるリガンド結合と解離の調節 招待

    禾 晃和

    蛋白質研究所セミナー・「膜タンパク質の構造ダイナミクス」  2016年5月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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Works(作品等)

  • 膜内領域におけるタンパク質切断(RIP)に関する構造生物学的研究

    2005年

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  • 血小板トロンビン受容体の立体構造解析

    2005年

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  • Site-2プロテアーゼの立体構造解析と膜内タンパク質切断の反応機構解析

    2005年

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  • 構造安定化変異を導入した組換えG蛋白質共役型受容体(PAR-4)の大量発現

    2005年

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  • 細胞外リガンドと受容体の相互作用を“見る”-そのシグナリングにおける構造的側面

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受賞

  • 日本結晶学会賞・学術賞

    2021年11月   一般社団法人日本結晶学会   生体膜上で形成される低親和性蛋白質間相互作用の構造生物学的研究

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  • 平成18年度日本結晶学会賞・進歩賞

    2006年  

    禾 晃和

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  • 第19回(平成14年度)留学補助金

    2002年  

    禾 晃和

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 脂質二重層環境における膜内プロテアーゼによる基質選別と切断制御の分子機構の解明

    研究課題/領域番号:22H02561  2022年4月 - 2026年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    禾 晃和

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    配分額:17290000円 ( 直接経費:13300000円 、 間接経費:3990000円 )

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  • シグナル伝達の制御に向けた膜内タンパク質切断における基質特異性決定因子の探索

    研究課題/領域番号:19H03170  2019年4月 - 2022年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    禾 晃和, 岩崎 憲治

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    配分額:17680000円 ( 直接経費:13600000円 、 間接経費:4080000円 )

    目的の膜タンパク質に対して抗体断片を結合させる条件を検討した。本研究では、2つのアプローチで抗体断片の結合を試みており、1つ目は目的タンパク質を認識するモノクローナル抗体を取得するアプローチであり、もう一つは目的タンパク質のループ領域に外来のエピトープを挿入し、これを認識する既存の抗体を結合させるアプローチである。
    前者に関しては、目的タンパク質の可溶性断片を免疫して得られた抗体数種類について、ELISA法、表面プラズモン共鳴法などさまざまな手法で結合親和性や特異性を比較し、複合体形成に適していると考えられるものを選抜した。それぞれの抗体の相互作用様式を詳細に検討するため、抗原となるドメインを部分断片として発現させ、抗体のFabと共結晶化し、X線結晶構造を決定した。モデリングにはそれぞれの抗体の一次構造も必要とされるため、ハイブリドーマからmRNAを抽出し、逆転写PCRでcDNAを取得し、塩基配列を決定した。
    後者に関しては、先行研究で開始していたエピトープの挿入方法の最適化に取り組み、標的タンパク質の構造をネイティブに近い状態に保ったままで抗体を結合させられる条件を検討した。
    これら2つのアプローチで得られた抗体断片との複合体についてネガティブ染色した試料を用いて単粒子解析を試みた。
    また、基質との複合体形成に向けた条件検討も開始し、様々な部分断片を発現させることで、複合体形成に適したコンストラクトの探索を行った。

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  • 動物細胞発現系と化学合成の融合による1回膜貫通型受容体への部位特異的標識導入

    2017年6月 - 2019年3月

    文部科学省  科学研究費(挑戦的研究(萌芽)) 

    禾 晃和

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

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  • 神経回路形成因子LOTUSによる神経再生促進法の開発

    研究課題/領域番号:26290024  2014年4月 - 2017年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    竹居 光太郎, 禾 晃和, 栗原 裕司

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    配分額:15860000円 ( 直接経費:12200000円 、 間接経費:3660000円 )

    本研究は、神経回路形成因子LOTUSの生理機能を利用した神経再生治療法の創成を目的とする。LOTUSの細胞機能としては、LOTUSはNogo受容体の5種のリガンド分子により惹起される神経突起伸長阻害に対して完全な拮抗作用を有することが判明した。また、脊髄損傷モデル動物におけるLOTUSの機能としては、げっ歯類が有する脊髄損傷後の自発的な神経再生能がLOTUS遺伝子欠損マウスでは殆ど見られず、逆にLOTUS過剰発現マウスは脊髄損傷後の運動機能回復が野生型マウスに比して有意に上昇していたことから、LOTUSは神経再生の内在性促進物質であることが明らかになった。

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  • リポ蛋白質受容体ファミリー分子が担う発生・分化制御シグナル伝達の構造生物学的解明

    研究課題/領域番号:22247010  2010年 - 2012年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    高木 淳一, 岩崎 憲治, 禾 晃和, 禾 晃和

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    配分額:43940000円 ( 直接経費:33800000円 、 間接経費:10140000円 )

    医学的・生物学的にインパクトの高い3つのリポ蛋白質受容体 (LR)ファミリー分子について、X線結晶構造解析と電子顕微鏡イメージングという解像度の異なる2つの構造生物学的手法と生化学的手法を組み合わせ、シグナル伝達機構の分子基盤を解明する研究を行った。我々の脳を形作るのに必要なリーリンシグナルや、骨の形成やがんに関わるWntシグナル授受のしくみの理解がすすみ、さらにはアルツハイマー病の病因に深く関係するあらたな相互作用を見いだすなどの発見をすることができた。

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  • 細胞外リガンドと受容体の相互作用を"見る"-そのシグナリングにおける構造的側面-

    研究課題/領域番号:17082004  2005年 - 2009年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  特定領域研究

    高木 淳一, 岩崎 憲治, 禾 晃和, 安井 典久, 禾 晃和

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    配分額:148400000円 ( 直接経費:148400000円 )

    細胞が細胞外環境を認識する際の反応について、X線結晶構造解析による原子分解能構造と、電子顕微鏡イメージングによる分子分解能解析を組み合わせて研究を行った。我々の脳を形作るのに必要なリーリンシグナルや、骨の形成やがんに関わるWntシグナル授受のしくみの理解がすすみ、ニューロン同士が連絡するシナプス結合の本当の姿や細胞同士が接着するメカニズムの詳細が明らかになり、ウイルスがイネに感染する様子をそのまま可視化することなどにも成功した。

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  • アミロイド前駆体蛋白質細胞外ドメインとその機能修飾因子の複合体の構造解析

    研究課題/領域番号:17053015  2005年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  特定領域研究

    高木 淳一, 禾 晃和

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    配分額:3300000円 ( 直接経費:3300000円 )

    アルツハイマー病の病因に深く関わるアミロイドβ蛋白質(Aβ)はアミロイド前駆体蛋白質(APP)という受容体様の蛋白質から切り出される。APPは受容体様のI型膜蛋白質なので、生理的にはその細胞外ドメインで何らかのリガンドと相互作用してニューロンの高次機能発現に寄与していると予想されているが、いまだにその生理的リガンドは同定されていない。
    本研究では、APPの細胞外ドメインを組み換え蛋白質としてつくり、まずその溶液中での物理化学的性質を調べた。組み換え蛋白質の作製には動物細胞発現系を用い、5つのドメインからなる細胞外領域をえた。この蛋白質をゲルろ過クロマトグラフィーによって分析したところ、モノマーの分子量(55kDa)より遙かに大きい分子量の位置に溶出ピークが現れ、しかもこの位置がpHによって大きく変化することを見いだした。さらに分析用超遠心分離法を用いて絶対分子量の決定をおこなったところ、pH5.5および8.0ともに約6〜7万となり、APP細胞外ドメインは溶液中でモノマーであること、そして極めて細長い分子形状を持ち、その形状がpHが中性から酸性側にシフトするに従って球状に近いものに遷移することが明らかとなった。
    次に、アミロイド産生に主要な役割を果たす膜結合型酵素、βセクレターゼ(BACE1)とAPP細胞外ドメインの相互作用について検討した。BACE1の細胞外ドメインも動物細胞発現系を用いて作製し、APP細胞外ドメインとの相互作用を調べたところ、pH6.0付近で特異的な結合が見られた。上の結果と合わせると、APPとBACEの特異的な相互作用にはAPPの大きな構造変化が必要であることを強く示唆している。しかもこの相互作用は細胞外スペースではなくエンドソーム内の環境に近いpH6.0で最大になることは、Aβ産生のメカニズムを考える上で興味深い。

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  • 形態形成因子レセプターのリガンド認識機構-その多様性と普遍性の構造的基盤-

    研究課題/領域番号:16207006  2004年 - 2007年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    高木 淳一, 岩崎 憲治, 禾 晃和

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    配分額:50050000円 ( 直接経費:38500000円 、 間接経費:11550000円 )

    本研究は、形態形成因子リガンドのレセプターによる認識に焦点をあて、まず相互作用の基本単位を蛋白質化学的に調べ上げ、そして最終的にはもっとも物理化学的にsolidな情報である立体構造を決定することで、これら生物学的に重要な現象の化学的記述を目指した。レセプター・リガンド系として、特にReelin/ApoER2のペアに焦点を絞り研究した。Reelinは大脳皮質の形成に必須の細胞外因子である。まずReelinの第3リピートの構造解析を完了させ、また、4つのリピートからなる活性フラグメントについて電子顕微鏡イメージングによって低解像度の立体構造を得、論文発表した(Nogi, et. al., EMBO J)。次にReelinの受容体結合に必要な最小活性単位を特定し、同フラグメントの結晶化と、受容体結合に必須なLys残基の同定に成功し、報告した(Yasui, et. al. Proc. Nat. Acad. Sci USA)。レセプター側のフラグメント化も進め、最小フラグメントとReelinフラグメントとの複合体の結晶化、構造決定にも成功している(論文準備中)。シグナル伝達機構の解明に関しては、マウスニューロンを使ったDab1リン酸化実験を行い、上記のLys残基やReelinの多量体化がシグナリングに必須であることを明らかにした。より生理的なシグナル伝達複合体構造については、細胞外領域全長を含む受容体に加えて、巨大な全長リーリンタンパク質の精製にもついに成功し、電子顕微鏡イメージングによる解析を進行中である。リーリン以外の形態形成因子/受容体については、Wntとその受容体LRP6について発現と精製を完了した。LRP6細胞外ドメインの電子顕微鏡イメージングにより、4つのドメインからなる立体構造を世界で初めて明らかにすることが出来た(未発表)。また、リガンドであるWntタンパク質の効率的発現に必須な因子の同定に成功し、この因子との共発現により生化学実験に供するのに必要な量のタンパク質精製が完了した。

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