分子シャペロンのX線結晶構造解析

• Project/Area Number: 17028014
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 深井 周也 東京工業大学, バイオ研究基盤支援総合センター, 助教授 (10361792)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 濡木 理 東京工業大学, 大学院生命理工学研究科, 教授 (10272460)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥12,600,000 (Direct Cost: ¥12,600,000); Fiscal Year 2006: ¥6,300,000 (Direct Cost: ¥6,300,000); Fiscal Year 2005: ¥6,300,000 (Direct Cost: ¥6,300,000)
• Keywords: X線結晶構造解析 / シャペロン / 膜透過装置 / 膜タンパク質 / ATPase

Research Abstract

分子シャペロンは,ほどけたポリペプチドのフォールディングを助け,タンパク質としての機能を与える.あるいは逆に,固くまとまってしまったポリペプチドを一度ほどくことによって再利用したり,脂質膜で隔てられた領域の間を効率的に輸送したりすることを可能にしている.このようなポリペプチドの動的な構造変化に応じて,分子シャペロン自身も構造を変化させる.本研究では,シャペロン分子全体の結晶構造を決定し,ATP加水分解に伴う構造変化とシャペロン機構についての構造基盤を確立することを目的とした.リボソームで合成されたばかりのポリペプチド鎖のフォールディングを助けるDnaK・DnaJ・DafA複合体,および,小胞輸送の最終段階で膜小胞と標的膜との融合で働くNSFを解析対象として研究を開始した.DnaK・DnaJ・DafA複合体については4.4Å分解能の回折データセットを収集したが構造決定までには至らなかった.DnaJ単体についても3.2Å分解能の回折データセットを収集したが,回折の異方性が高く構造を決定することができなかった.酵母のNSFであるSec18Pについては,10種類の発現コンストラクトについて様々なアデニンヌクレオチド存在下での結晶化スクリーニングを行なったが結晶は得られなかった.一方,ATPに依存した膜透過を行なう膜透過装置複合体SecDFおよびSecYEについて,京大ウイルス研の伊藤維昭教授との共同研究を行なって来た.好熱菌由来のSecDFおよびSecYEについて,分解能3.7Åおよび3.2ÅのMAD回折データセットを収集した.SecYEの構造は,Fabフラグメントとの複合体の状態で3.14Å分解能で決定した(R_<free>=0.32).機能上重要であると示されている領域の電子密度も比較的明瞭であり,膜透過メカニズムがより詳細に明らかになるものと考えている.

Research Products

• [Journal Article] tructural basis for sulfur relay to RNA mediated by heterohexameric TusBCD complex (2006)
  • Author(s): T.Numata, S.Fukai, Y.Ikeuchi, T.Suzuki, O.Nureki
  • Journal Title: Structure 14 Pages: 357-366
• [Journal Article] Crystallization and preliminary X-ray analysis of the tRNA thiolation enzyme MnmA from Escherichia coli complexed with tRNA^<Glu> (2006)
  • Author(s): T.Numata, Y.Ikeuchi, S.Fukai, H.Adachi, H.Matsumura, K.Takano, S.Murakami, T.Inoue, Y.Mori, T.Sasaki, T.Suzuki, O.Nureki
  • Journal Title: Acta Crystallographica F 62 Pages: 368-371
• [Journal Article] Purification, crystallization and preliminary X-ray diffraction of SecDF, a translocon-associated membrane protein, from Thermus thermophilus (2006)
  • Author(s): T.Tsukazaki, H.Mori, S.Fukai, T.Numata, A.Perederina, H.Adachi, H.Matsumura, K.Takano, S.Murakami, T.Inoue, Y.Mori, T.Sasaki, D.G.Vassylyev, O.Nureki, K.Ito
  • Journal Title: Acta Crystallographica F 62 Pages: 376-380
• [Journal Article] Structural basis of RNA-dependent recruitment of glutamine to the genetic code (2006)
  • Author(s): H.Oshikane, K.Sheppard, S.Fukai, Y.Nakamura, R.Ishitani, T.Numata, R.L.Sherrer, L.Feng, E.Schmitt, M.Panvert, S.Blanquet, Y.Mechulam, D.Soll, O.Nureki
  • Journal Title: Science 3122 Pages: 1950-1954
• [Journal Article] Snapshots of tRNA sulphuration via an adenylated intermediate (2006)
  • Author(s): T.Numata, Y.Ikeuchi, S.Fukai, T.Suzuki, O.Nureki
  • Journal Title: Nature 442 Pages: 419-424
• [Journal Article] Complete crystallographic analysis of the dynamics of CCA-addition (2006)
  • Author(s): K.Tomita, R.Ishitani, S.Fukai, O.Nureki
  • Journal Title: Nature 443 Pages: 956-960
  • NAID: 130006997728
• [Journal Article] Crystal structures of leucyl/phenylalanyl-tRNA-protein transferase and its complex with an aminoacyl-tRNA analog (2006)
  • Author(s): K.Suto, Y.Shimizu, K.Watanabe, T.Ueda, S.Fukai, O.Nureki, K.Tomita
  • Journal Title: EMBO Journal 25 Pages: 5942-5950
• [Journal Article] Asymmetric coiled-coil structure with guanine nucleotide exchange activity (2006)
  • Author(s): Y.Sato, R.Shirakawa, H.Horiuchi, N.Dohmae, S.Fukai, O.Nureki
  • Journal Title: Structure 15 Pages: 245-252
• [Journal Article] Roles of conserved amino acid sequence motifs in the SpoU(TrmH) RNA methyltransferase family (2005)
  • Author(s): Watanabe, K., Nureki, O., Fukai, S., Ishii, R., Okamoto, H., Yokoyama, S., Endo, Y., Hori, H.
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry 280 Pages: 10368-10377
• [Journal Article] Structural basis for lysidine formation by ATP pyrophosphatase accompanied with a lysine-specific loop and a tRNA-recognition domain. (2005)
  • Author(s): Nakanishi, K., Fukai, S., Ikeuchi, Y., Soma, A., Sekine, Y., Suzuki, T., Nureki, O.
  • Journal Title: Proceeding of National Academy of Science U.S.A. 21 Pages: 7487-7492
• [Journal Article] Structural basis for anticodon recognition by methionyl-tRNA synthetas. (2005)
  • Author(s): Nakanishi, K., Ogiso, Y., Fukai, S., Nureki, O.
  • Journal Title: Nature Structural and Molecular Biology 12 Pages: 931-932
• [Journal Article] Structural basis for sulfur relay to RNA mediated by heterohexameric TusBCD complex. (2005)
  • Author(s): Numata, T., Fukai, S., Ikeuchi, Y., Suzuki, T., Nureki, O.
  • Journal Title: Structure 4 Pages: 357-366