薬剤が結合した受容体の立体構造を迅速かつ高精度に決定する手法を開発 ―AIと人工設計タンパク質を用いた汎用的なGPCR構造解析パイプラインを構築―

ad

2026-08-28 東京大学,科学技術振興機構

東京大学と奈良先端科学技術大学院大学の研究グループは、AIによるタンパク質立体構造予測と人工設計タンパク質を組み合わせ、薬剤が結合したGPCRの高分解能構造を迅速に決定する「NOAH-ARK1」パイプラインを開発した。AIを用いるNOAHは、GPCRと融合タンパク質を接続する候補を実験前に選別し、人工タンパク質ARK1はクライオ電子顕微鏡でGPCRの位置や向きを識別しやすくする。従来は多数の融合条件を試す必要があったが、本手法によりV2R、B2R、FFA2、LPA2など複数のGPCRについて、薬剤結合部位を水分子やイオンまで含めて高分解能で解析できた。得られた構造情報は薬剤の作用機構の理解や候補化合物の設計・改良に活用でき、GPCRを標的とする構造ベース創薬の高速化が期待される。

薬剤が結合した受容体の立体構造を迅速かつ高精度に決定する手法を開発 ―AIと人工設計タンパク質を用いた汎用的なGPCR構造解析パイプラインを構築―
NOAH-ARK1パイプラインの概略図

<関連情報>

高解像度GPCR構造決定のための汎用パイプライン Universal pipeline for high-resolution GPCR structure determination

Asato Kojima,Kouki Kawakami,Naoya Kobayashi,Kazuhiro Kobayashi,Toshiki E. Matsui,Kohei Uemoto,Yuzhong Gu,Tomohiro J. Narita,Mai Kugawa,Masahiro Fukuda & Hideaki E. Kato
Nature Structural & Molecular Biology  Published:28 August 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41594-026-01869-6

Abstract

G protein-coupled receptors (GPCRs) regulate human physiology and are major drug targets. Although cryo-electron microscopy has accelerated GPCR structural biology, inactive-state structures remain difficult because current fusion-based strategies often require extensive experimental screening to identify rigid constructs suitable for high-resolution reconstruction. Here we introduce a universal pipeline that integrates an in silico fusion construct screening program, NOAH (nonexperimental, artificial-intelligence-assisted, high-throughput construct screening for structural analysis), with a de novo designed fusion protein, ARK1 (artificially designed fiducial marker). NOAH enabled structure determination of vasopressin V2 receptor bound to the antagonist tolvaptan or partial agonist OPC51803 and bradykinin B2 receptor bound to the antagonist icatibant, revealing receptor activation and inhibition mechanisms. Coupling NOAH to ARK1 improved the V2 receptor–tolvaptan map and enabled high-resolution structures of lysophosphatidic acid receptor 2 bound to Ki16425 and free fatty acid receptor 2 bound to GLPG0974. NOAH–ARK1 minimizes trial-and-error construct optimization and provides a broadly applicable route for GPCR structural analysis and drug discovery.

生物化学工学
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました