Ｘ線結晶解析を主な手法として循環器疾患関連タンパク質の構造解析を行い、原子分解能での分子の立体構造から生理機能の理解と将来の創薬を目指した研究を行なっています。本研究グループは2003年にスタートし、大腸菌等を利用した目的タンパク質の大量発現系の構築、結晶化、大型放射光施設SPring-8での回折実験、立体構造モデルの構築まで一貫した取り組みを行っています。

本研究グループの研究対象タンパク質の一つとして心筋収縮調節タンパク質があげられます。肥大型心筋症は心室の肥大と拡張障害を主徴とし、若年者の突然死の主原因となっている難病ですが、近年原因遺伝子の解析からミオシンやトロポニン等の筋節（サルコメア）を構成するタンパク質の異常が報告されています。本研究グループでは遺伝子異常に由来するタンパク質の機能及び立体構造上の変化を明らかにし、発症機構の理解と治療法開発を目指します。

また、厚生労働省医療機器開発推進事業（ナノメディシン研究）の一環として研究所内外の研究グループと共同で循環器疾患に関わる様々なタンパク質の立体構造の解明を進めています。

図１ （Ａ）大腸菌リコンビナント蛋白質標品より得られた蛋白質結晶の例。（Ｂ）蛇毒ホモログ蛋白質VAP1の結晶構造解析から初めて明らかになったADAM型膜結合プロテーゼの基本立体構造。ADAMは炎症性サイトカインであるTNF-αをはじめ各種増殖因子やサイトカイン前駆体を切断し、活性型因子を遊離する重要な膜結合酵素です。ADAMの阻害剤は関節リウマチ等炎症性疾患の有効な治療薬となる可能性があり、立体構造の解明は基本的な生命現象の解明にとどまらず、構造に基づく創薬への足がかりとして重要と考えています。

関連成果等

＜原著論文＞

1. Nakayama D, Ben Ammar, Takeda S. “Crystallization and preliminary X-ray crystallographic analysis of the blood coagulation factor V-activating proteinase (RVV-V) from Russell’s viper venom” Acta Cryst, F65, 1306-1308, (2009)
2. Akiyama, M, Takeda S, Kokame, K, Takagi, J, Miyata, T. “Crystal structures of the non-catalytic domains of ADAMTS13 reveal multiple discontinuous exosites for von Willebrand factor” Proc Natl Acad Sci USA., 106, 19274-19279 (2009)
3. Akiyama M, Takeda S, Kokame K, Takagi J, Miyata T. “Production, crystallization and preliminary X-ray crystallographic analysis of an exosite-containing fragment of human von Willebrand factor-cleaving proteinase ADAMTS13” Acta Cryst., F65: 739-742, 2009.
4. Takeda S, Igarashi T, Mori H. “Crystal structures of RVV-X: evolutionary gain of specificity by ADAM family proteinases” FEBS Lett, 581: 5859-64, 2007.
5. Igarashi T, Araki S, Mori H, Takeda S. “Crystal structures of catrocollastatin/VAP2B reveal a dynamic, modular architecture of ADAM/adamalysin/reprolysin family proteins” FEBS Lett, 581, 2416-22, 2007.
6. Takeda S, Igarashi T, Mori H, Araki S. “Crystal structures of VAP1 reveal ADAMs' MDC domain architecture and its unique C-shaped scaffold” EMBO J, 25(11): 2388-2396, 2006.
7. Masuda M, Takeda S, Sone M, Ohki T, Mori H, Kamioka Y, Mochizuki N “Endophilin BAR domain drives membrane curvature by two newly identified structure_based mechanisms” EMBO J, 25(12): 2889-2897, 2006.
8. Igarashi T, Oishi Y, Araki S, Mori H, Takeda S “Crystallization and preliminary X-ray crystallographic analysis of two vascular apoptosis-inducing proteins (VAPs) from Crotalus atrox venom” Acta Cryst, F62: 688-691, 2006.
9. Ben Ammar Y, Takeda S, Hisamitsu T, Mori H, Wakabayashi S. “Crystal structure of CHP2 complexed with NHE1-cytosolic region and an implication for pH regulation” EMBO J, 25(11): 2315-2325, 2006.
10. Ben Ammar Y, Takeda S, Sugawara M, Miyano M, Mori H, Wakabayashi S. “Crystallization and preliminary crystallographic analysis of the human calcineurin homologous protein CHP2 bound to the cytoplasmic region of the Na⁺/H⁺ exchanger NHE1” Acta Cryst, F61: 956-958, 2005.
11. Takeda S, Yamashita A, Maeda K, Maeda Y. “Structure of the core domain of human cardiac troponin in the Ca2+-saturated form” Nature, 424(6944): 35-41, 2003.

＜総説・著書等＞

1. Takeda S. “Structural aspects of the factor X activator RVV-X from Russell’s viper venom (Book Chapter)” Toxins and Hemostasis: From Bench to Bedside (Kini, RM, McLane, MA, Clemetson, K, Markland, FS and Morita, T (ed.)), Springer (in press)
2. Takeda S. “Three-dimensional domain architecture of the ADAM family proteinases (review article)”Semin Cell Dev Biol, 20, 146-152, 2009.
3. Takeda S. “VAP1: snake venom homolog of mammalian ADAMs” Handbook of Metalloproteins, Jhon Wiley & Sons, Inc. (2008)
4. Takeda S. “Preparation of protein crystals for X-ray structural study” Methods Mol Med: Cardiovascular Disease, 129:291-303, 2006.
5. Takeda S. “Crystal structure of troponin and the molecular mechanism of muscle regulation” J Electron Microsc, 54(suppl-1): i35-i41, 2005.
6. Takeda S. “Structure of the core domain of human cardiac troponin in the Ca²⁺-saturated form” SPring-8 Research Frontier 2003, 12-13. (2004)
7. 武田 壮一 「ADAMファミリー蛋白質の立体構造と作用機構」 特集・膜蛋白質の切断とその制御 蛋白質核酸酵素 54(13)1754-1759(2009)
8. 武田 壮一 「蛇毒メタロプロテアーゼの立体構造とラッセルクサリヘビ毒素によるＸ因子活性化機構」 血栓止血学会誌 20(3), 307-314(2009)
9. 荒木 聡彦、五十嵐 智子、武田 壮一 「血管の破壊毒素：明らかになったADAM型細胞表面プロテアーゼの結晶構造」 表面 46（4）, 24-33 (2008)
10. 武田 壮一 「ADAMファミリータンパク質のドメイン構造」 生化学 79(11), 1051-1055 (2007)
11. 武田 壮一 「蛇毒メタロプロテアーゼの結晶構造とADAMファミリーの基質認識機構」 日本結晶学会誌　49, 192-197 (2007)
12. 武田 壮一 「筋収縮・弛緩を調節するタンパク質トロポニンの結晶構造」 Bio Medical Quick Review Net (Medical Do Co., Ltd) No.008 (2004)
13. 武田 壮一、前田 雄一郎 「ヒト心筋トロポニンの結晶構造」 SPring-8利用者情報 Vol.8(5), 348-353. (2003)
14. 武田 壮一、前田 雄一郎 「トロポニンの結晶構造と筋収縮調節機構」 生化学 75(12), 1540-1545.(2003)
15. 前田 雄一郎、武田 壮一、森本 幸生、大槻 磐男 「トロポニンの結晶構造とカルシウム調節のメカニズム」 48(14)、1877-1889(2003)