分子細胞情報学

kao教授 岩田 想
So Iwata, Ph.D. Professor  btn

生体の恒常性維持や病態発生といった医学的にも重要なさまざまな生命現象の素過程は,微視的には生体分子の「かたち」や分子間相互作用という物理量を基盤として成り立っています.当研究室では,種々のヒト疾患の発症機構に関わり,かつ多くの医薬品の作用点となっている膜蛋白質やその複合体を主な対象として,X線結晶構造解析を進めています.また,計算機を用いた新規医薬品の合理的な分子設計・探索,分子構造の動きのシミュレーションなどにも意欲的に取り組み,物質構造科学の立場から細胞機能制御の原理を探究しています.

研究・教育について

膜蛋白質は,生体膜を介したシグナル伝達・物質輸送・生体エネルギー産生など,細胞機能において基幹的な役割を担っており,創薬ターゲットとして重要な研究対象です.G蛋白質共役受容体 (GPCR),トランスポーター,チャネル,内在性膜酵素といった膜蛋白質の立体構造をシステマティックに解明することにより,分子細胞生物学の知見をより深化させられるだけでなく,「構造に基づいた医薬品設計戦略」により創薬リード化合物を効率よく探索することが可能になると期待されます.しかしながら高分解能でヒト・哺乳類の膜蛋白質結晶構造を解明することは依然として難しいのが現状です.私たちは膜蛋白質の大量生産,結晶化, X線回折データ測定等の技術を開発・高度化するとともに,その最新技術を用いて種々の膜蛋白質の立体構造を解析しています.当研究室は英国シンクロトロン放射光施設DiamondおよびImperial College LondonにあるMembrane Protein Laboratory (MPL),日本のX線自由電子レーザー施設 SACLAと連携して研究を進めています.国際的な活躍を目指す学生の参加を歓迎します.

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ヒトG蛋白質共役受容体 (GPCR) のX線結晶構造解析.(a) ヒスタミンH1受容体 (H1R) と第一世代抗ヒスタミン薬ドキセピンの複合体.(b) M2ムスカリン性アセチルコリン受容体とアンタゴニストQNBの複合体.(c) A2aアデノシン受容体とアンタゴニストZM241385および機能性抗体フラグメントの複合体.(d) GPCRの電子密度図.(e) GPCRの結晶.
r-013-2 H1Rと第二世代抗ヒスタミン薬のin silicoドッキングシミュレーション.(a) H1Rとレボセチリジン複合体モデル.(b) H1Rとフェキソフェナジン複合体モデル.

研究業績

1) Hino,T., Arakawa,T., Iwanari,H., Yurugi-kobayashi,T., Ikeda-Suno,C., Nakada-Nakura,Y., Kusano-Arai, O., Weyand,S., Shimamura,T., Nomura,N., Cameron,A.D., Kobayashi,T., Hamakubo,T., Iwata,S. Murata,T. (2012) G-protein-coupled receptor inactivation by an allosteric inverse-agonist antibody. Nature 482: 237-240.
2) Haga K, Kruse AC, Asada H, Yurugi-Kobayashi T, Shiroishi M, Zhang C, Weis WI, Okada T, Kobilka BK, Haga T, Kobayashi T. (2012) Structure of the human M2 muscarinic acetylcholine receptor bound to an antagonist. Nature 482:547-551.
3) Shimamura T, Shiroishi M, Weyand S, Tsujimoto H, Winter G, Katritch V, Abagyan R, Cherezov V, Liu W, Han GW, Kobayashi T, Stevens RC, Iwata S. (2011) Structure of the human histamine H1 receptor complex with doxepin. Nature 475: 65-72.
4) Hino, T., Matsumoto, Y., Nagano, S., Sugimoto, H., Fukumori, Y., Murata, T., Iwata, S., Shiro, Y. (2010) Structural Basis of Biological N2O Generation by Bacterial Nitric Oxide Reductase. Science 330: 1666-1670.
5) Shimamura, T., Weyand, S., Beckstein, O., Rutherford, N.G., Hadden, J.M., David Sharples, D., Sansom, M.S.P., Iwata, S., Henderson P.J.F. & Cameron, A.D. (2010) Molecular Basis of Alternating Access Membrane Transport by the Sodium-Hydantoin Transporter, Mhp1. Science 328: 470-473.

研究室

教授 岩田 想
准教授 小林 拓也
特定講師 島村 達郎
助教 足立 誠 ・ 野村 紀通
特定助教 浅田 秀基
TEL:075-753-4372
FAX:075-753-4660
e-mail:s.iwata@mfour.med.kyoto-u.ac.jp
URL:http://cell.mfour.med.kyoto-u.ac.jp/