小園研究室Kozono Lab.
- 研究分野Research Area
- 分子機能生物学Biophysics and Molecular Biology
- 研究テーマResearch theme
- タンパク質の“ゆらぎ”と機能発現
- T細胞の抗原認識機構
- MHCによる抗原提示
- 自己免疫病の発症機構
- 多様性からの生命システム構成
生命現象は多様であり、かつ複雑化していく、免疫系もしかりである。生命現象に普遍性はあるのだろうか。我々は免疫系の中の受容体とリガンドの相互作用という事象に注目している。免疫系は多細胞系であるが故に細胞間の連絡、通信が不可欠である。それを担うのは無数の受容体であり、そのリガンド達であるからだ。それらの受容体とリガンドは主にタンパク質でできている。それらの分子はX線結晶解析の図にあるような形を常に取っているわけではない。それらの分子は相互作用において様々に試行錯誤を繰り返し、結合、触媒を成し遂げているはずである。これはタンパク質構造に“ゆらぎ”が存在することにより可能になる。私はこの“ゆらぎ”の積極的な役割と機能の関係を明らかにしたい。そのために、生理学的、生化学的方法に加え物理化学的解析を行うことで分子機能の普遍性を探っている。
Kozono Lab.
- Research Category
- Division of Biosignaling
- Research theme
- Structural fluctuation of proteins detected by X-ray single molecule analysis.
- Brownian motions of peptide/MHC complexes that define the activation of T cells.
- DM effects on the peptide exchange reaction.
- Dynamic properties of diabetogenic MHC I-Ag7.
We are interested in the structural fluctuations in proteins and the relationship of these fluctuations with function. Since proteins are sequences of amino acids, it is conceivable that amino acid fluctuation may influence protein function. However, few methods are currently available for detection of protein behavior, and the existing methods have limitations. We have developed and used X-ray single molecule analysis methods that detect nanometer-scale motion of proteins at the single molecule level. T cell receptors recognize peptides bound to major histocompatibility complex (MHC) proteins. In the case of MHC class II proteins, the peptide is a part of the MHC protein from the standpoint of protein folding. The crystal structures of peptide/MHC complexes indicate that the peptide is more rigid than the MHC molecule. However, we recently showed in biological assays that at least 2 conformations of peptide/MHC complexes exist: one in which the peptide is strongly bound and the other in which the peptide is loosely bound. These 2 forms of peptide/MHC complex activate different sets of T cells. We are investigating the different structural isotypes of the 2 forms. We are currently determining whether the structure of the peptide/MHC complex is fluctuating. If so, we will then determine how complex fluctuation affects its half-life, recognition by the T cell receptor, and the selection or exchange of suitable peptides. We hope that the results of these studies will help design strategies to regulate autoimmunity.
