研究テーマ
生体内金属動態の分子科学
～生物の金属利用戦略の理解と制御を目指して～
キーワード
金属トランスポーター、金属輸送シャペロン、タンパク質間相互作用による金属イオン移行メカニズム、ヒト腸管モデル細胞による機能解析系
からだの中で「金属」は重要なはたらきをしています！
私たちの細胞は、主に水・タンパク質・脂質からできていますが、その他にも微量に含まれる「金属」がはたらいて調子を整えてくれています。食物に含まれる金属栄養素は、鉱物のような状態で存在しているのではなく、多種多様な「タンパク質」に結合することで、その毒性をおさえつつ利用されています。つまり、それらの金属は生命維持に不可欠な機能（たとえば、酸素の運搬・貯蔵、呼吸によるエネルギー産生、遺伝子の合成など）を担う酵素の活性中心として用いられることから、金属酵素（金属タンパク質）の重要性は古くから知られていました。しかし、生体内金属動態（からだの中に取り込まれた金属の吸収・感知・輸送・貯蔵・排出など）のメカニズムや個々の金属に対する選択性については、分子科学的な理解がほとんど進んでいない状況です。
本研究グループでは、生物の生命維持に必須の金属のうち最も重要な「鉄」に注目し、食物に含まれる鉄分の選択的な吸収・濃度感知・細胞内輸送などを担う様々なタンパク質の立体構造（かたち）を、最先端の手法を用いてÅ（100億分の1メートル）の精度で解明するとともに、ヒトの培養細胞を用いて明らかにした機能（はたらき）との関連性について探究しています。
からだの中ではたらく「金属」は多すぎても少なすぎても病気になります。栄養素として金属を利用するためのタンパク質の構造と機能を詳しく調べることは、病気を治すための「新しい医薬品のデザイン」や、食品から安全に効率よく金属栄養素を摂取するための「栄養強化素材」の開発につながります。
Metal homeostasis in humans
Our aim is to understand the uptake, trafficking, and regulation of "bio-metals" through the relay of protein-protein interactions.
参考文献
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Menega Ganasen, Hiromi Togashi, Hanae Takeda, Honami Asakura, Takehiko Tosha, Keitaro Yamashita, Kunio Hirata, Yuko Nariai, Takeshi Urano, Xiaojing Yuan, Iqbal Hamza, A. Grant Mauk, Yoshitsugu Shiro, Hiroshi Sugimoto, Hitomi Sawai (2018) “Structural basis for promotion of duodenal iron absorption by enteric ferric reductase with ascorbate” Communications Biology, 1, 120. doi: 10.1038/s42003-018-0121-8
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Gareth S. A. Wright, Akane Saeki, Takaaki Hikima, Yoko Nishizono, Tamao Hisano, Misaki Kamaya, Kohei Nukina, Hideo Nishitani, Hiro Nakamura, Masaki Yamamoto, Svetlana V. Antonyuk, S. Samar Hasnain, Yoshitsugu Shiro, Hitomi Sawai (2018) “Architecture of the complete oxygen-sensing FixL-FixJ two-component signal transduction system” Science Signaling, 11, eaaq0825. doi: 10.1126/scisignal.aaq0825
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Megumi Nishinaga, Hiroshi Sugimoto, Yudau Nishitani, Seina Nagai, Satoru Nagatoishi, Norifumi Muraki, Takehiko Tosha, Kouhei Tsumoto, Shigetoshi Aono, Yoshitsugu Shiro, Hitomi Sawai (2021) “Heme controls the structural rearrangement of its sensor protein mediating the hemolytic bacterial survival” Communications Biology, 4, 467. doi: 10.1038/s42003-021-01987-5
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『生命金属ダイナミクス：生体内における金属の挙動と制御』第4章 維持─分子─ 第2節 生体鉄の分子科学と細胞生物学（城 宜嗣、澤井 仁美、當舎 武彦）、エヌ・ティー・エス出版、ISBN: 9784860437060
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『ヘムタンパク質の科学：生理機能の理解とその展開に向けて』第3章 情報交換：情報伝達に関与するヘムタンパク質 第2節 シグナル分子として機能するヘム（澤井 仁美）／第4章 ヘム輸送とヘム代謝 第3節 金属イオンの取り込みに関与するヘム含有酵素（澤井 仁美）、エヌ・ティー・エス出版、ISBN: 9784860437787
