Elucidation of structure and function of mitochondrial voltage-dependent anion channel using the interacting molecules

• Project/Area Number: 17K08296
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Biological pharmacy
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: Kimura-Someya Tomomi 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 上級研究員 (80450401)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2018: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2017: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: 無細胞タンパク質合成 / イオンチャネル / 大腸菌無細胞タンパク質合成 / チャネル / 相互作用化合物 / 蛋白質 / 薬学 / 生体分子

Outline of Final Research Achievements

Voltage-dependent anion channel 1 (VDAC1), which is located in the outer mitochondrial membrane, plays important roles in various cellular processes. We determined high-resolution crystal structures of heptameric human VDAC1 prepared by using a cell-free protein synthesis system, which avoided the need for denaturation and refolding of the protein. We also tried to determine the structure of VDAC1 complexed with the interacting compound.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

正しく折りたたまれたVDACの構造は、生体内での構造を反映していると考えられた。この構造に基づき、VDACに作用する化合物を設計したり、既存の相互作用化合物の最適化を行ったりすることで、VDACの関与が指摘されている疾患である、がんや神経変性疾患に対する治療薬の開発に繋がると考えられる。

Research Products

• [Journal Article] A distinct lineage of giant viruses brings a rhodopsin photosystem to unicellular marine predators (2019)
  • Author(s): Needham David M.、Yoshizawa Susumu、Hosaka Toshiaki et. al.
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences Volume: 116 Issue: 41 Pages: 20574-20583
  • DOI: 10.1073/pnas.1907517116
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Structures suggest a mechanism for energy coupling by a family of organic anion transporters (2019)
  • Author(s): Leano Jonathan B.、Batarni Samir、Eriksen Jacob、Juge Narinobu、Pak John E.、Kimura-Someya Tomomi、Robles-Colmenares Yaneth、Moriyama Yoshinori、Stroud Robert M.、Edwards Robert H.
  • Journal Title: PLOS Biology Volume: 17 Issue: 5 Pages: e3000260-e3000260
  • DOI: 10.1371/journal.pbio.3000260
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Metastable asymmetrical structure of shaftless V1 motor (2019)
  • Author(s): S. Maruyama, K. Suzuki, M. Imamura, H. Sasaki, H. Matsunami, K. Mizutani, Y. Saito, F. L. Imai, Y. Ishizuka-Katsura, T. Kimura-Someya, M. Shirouzu, T. Uchihashi, T. Ando, I. Yamato, T. Murata
  • Journal Title: Sci. Adv. Volume: 5 Issue: 1
  • DOI: 10.1126/sciadv.aau8149
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Preparation techniques using an Escherichia coli cell-free system to produce membrane proteins for structural analysis (2018)
  • Author(s): 篠田 雄大、染谷 友美
  • Journal Title: 生化学 Volume: 90 Issue: 4 Pages: 539-539
  • DOI: 10.14952/SEIKAGAKU.2018.900539
  • NAID: 40021670779
  • ISSN: 0037-1017
  • Year and Date: 2018-08-25
• [Journal Article] Interhelical interactions between D92 and C218 in the cytoplasmic domain regulate proton uptake upon N-decay in the proton transport of Acetabularia rhodopsin II (2018)
  • Author(s): Tamogami Jun, Kikukawa Takashi, Ohkawa Keisuke, Ohsawa Noboru, Nara Toshifumi, Demura Makoto, Miyauchi Seiji, Kimura-Someya Tomomi, Shirouzu Mikako, Yokoyama Shigeyuki, Shimono Kazumi, Kamo Naoki
  • Journal Title: Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology Volume: 183 Pages: 35-45
  • DOI: 10.1016/j.jphotobiol.2018.04.012
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystal structural characterization reveals novel oligomeric interactions of human voltage-dependent anion channel 1. (2017)
  • Author(s): Hosaka T, Okazaki M, Kimura-Someya T, Ishizuka-Katsura Y, Ito K, Yokoyama S, Dodo K, Sodeoka M, Shirouzu M.
  • Journal Title: Protein Science Volume: 9 Issue: 9 Pages: 1749-1758
  • DOI: 10.1002/pro.3211
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystallization and X-ray analysis of 23 nm virus-like particles from Norovirus Chiba strain. (2017)
  • Author(s): Hasegawa K, Someya Y, Shigematsu H, Kimura-Someya T, Nuemket N, Kumasaka T.
  • Journal Title: Acta Crystallographica Section F Structural Biology Communications Volume: 73 Issue: 10 Pages: 568-573
  • DOI: 10.1107/s2053230x17013759
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Structural basis for the binding of histo-blood group antigens to the norovirus capsid protein. (2019)
  • Author(s): 染谷友美、染谷雄一、加藤（村山）美幸、桂一茂、村山和隆、白水美香子
  • Organizer: CBI学会2019年大会
• [Presentation] Structural changes in Cl- pump rhodopsin by time-resolved serial femtosecond crystallography. (2019)
  • Author(s): 保坂俊彰、南後恵理子、久保稔、野村高志、中根崇智、染谷友美、岩田想、白水美香子
  • Organizer: CBI学会2019年大会
• [Presentation] ノロウイルス抗原性決定領域と抗体の複合体構造解析 (2019)
  • Author(s): 染谷 友美、村山-加藤 美幸、桂 一茂、坂井 直樹、伊原 健太郎、村山 和隆、白水 美香子、染谷 雄一
  • Organizer: 第92回日本生化学会大会
• [Presentation] ヒトクローディン-11の立体構造解析に向けたモノクローナル抗体作製 (2019)
  • Author(s): 篠田雄大、新屋直子、染谷友美、白水美香子
  • Organizer: 第92回日本生化学会大会
• [Presentation] 大腸菌無細胞タンパク質合成技術を利用した密着結合タンパク質クローディンファミリー分子の網羅的な大量調製手法 (2019)
  • Author(s): 新屋直子、篠田雄大、桂一茂、竹本千重、花田和晴、井上みお、染谷友美、白水美香子
  • Organizer: 第92回日本生化学会大会
• [Presentation] XFELでみたCl-イオンポンプロドプシンの構造変化 (2019)
  • Author(s): 保坂 俊彰、南後恵理子、久保稔、野村高志、中根崇智、染谷友美、岩田想、白水美香子
  • Organizer: ISSP ワークショップ
• [Presentation] ヒト由来ミトコンドリア外膜タンパク質Voltage-dependent anion channel 1 (VDAC1)の結晶構造解析とオリゴマー形成 (2018)
  • Author(s): 保坂 俊彰, 岡崎 正晃, 染谷 友美, 桂 芳子, 伊東 夏織, 横山 茂之, どど孝介, 袖岡 幹子, 白水 美香子
  • Organizer: 第18回日本蛋白質科学会年会
• [Presentation] N末端側βバレルドメインのクラウン構造が非対称性を生み、恊動性を付与する (2018)
  • Author(s): 丸山 慎太郎、鈴木 花野、 今村 元紀、佐々木 輝、 松波 秀行、水谷 健二、 齋藤 靖子、今井 ファビアナ・リカ、石塚（桂） 芳子、染谷（木村） 友美、白水 美香子、内橋 貴之、安藤 敏夫、 山登 一郎、村田 武士
  • Organizer: 第18回日本蛋白質科学会年会
• [Presentation] アディポネクチン受容体のX線結晶構造解析 (2018)
  • Author(s): 田辺 弘明、藤井 佳史、岩部-岡田 美紀、岩部 真人、羽藤 正勝、 可野 邦行、川名 裕己、中村 祥浩、寺田 貴帆、平田 邦生、山下 恵太郎、河野 能顕、山本 雅貴、染谷 友美、白水 美香子、青木 淳賢、 山内 敏正、門脇 孝、横山 茂之
  • Organizer: 第41回日本分子生物学会年会
• [Presentation] N末端βバレルクラウンがV1モーターの非対称構造形成に寄与する (2018)
  • Author(s): 丸山 慎太郎、鈴木 花野、今村 元紀、佐々木 輝、松波 秀行、水谷 健二、齋藤 靖子、イマイ ファビアナ リカ、石塚（桂） 芳子、木村（染谷） 友美、白水 美香子、内橋 貴之、安藤敏夫、山登 一郎、村田 武士
  • Organizer: 日本生体エネルギー研究会第44回討論会