| Project/Area Number |
19H03170
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 43020:Structural biochemistry-related
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| Research Institution | Yokohama City University |
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Principal Investigator |
Nogi Terukazu 横浜市立大学, 生命医科学研究科, 准教授 (40379102)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩崎 憲治 筑波大学, 生存ダイナミクス研究センター, 教授 (20342751)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2019: ¥9,230,000 (Direct Cost: ¥7,100,000、Indirect Cost: ¥2,130,000)
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| Keywords | 構造生物学 / X線結晶解析 / 電子顕微鏡解析 / 分子認識 / 膜タンパク質 / 立体構造解析 / 電子顕微鏡 / X線結晶構造解析 |
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| Outline of Research at the Start |
細胞膜上に発現するシグナル分子前駆体の膜内配列を特異的に切断することでシグナル伝達を開始する膜内切断プロテアーゼ（I-CLiP）を研究対象とし、X線結晶解析と電子顕微鏡イメージングを複合的に用いることで立体構造を決定する。標的タンパク質にタグ配列を移植し、抗体断片を結合させることで、X線結晶解析では結晶化能を向上させ、電子顕微鏡イメージングでは分子配向の決定を効率化する。最終的には基質複合体の構造決定を行うことで、疎水的な細胞膜内という特殊な環境において基質特異性を生み出す構造的要因の解明を目指す。本研究の成果は、膜内配列切断におけるシグナル伝達制御のストラテジーの確立へと繋がると期待される。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this project, we worked on the structural analysis of E. coli site-2 protease homolog RseP and its orthologs by using x-ray crystallography and electron microscopy so as to elucidate the molecular mechanism underlying the substrate discrimination and cleavage. For an RseP orthologue from a hyperthermophilic bacterium, we designed the mutants with a grafted PA14 tag to prepare the complexes with NZ-1 Fab. Subsequently, we estimated the conformation of the PDZ tandem by performing negative stain electron microscopy on the PA14-grafted othrthologs in complex with the NZ-1 Fab. Furthermore, we succeeded in determining the x-ray crystal structures of RseP and its orthologue from a marine bacterium, which deepened our understandings of the interaction mode between RseP and substrates as well as the molecular mechanism by which RseP promotes the substrate cleavage.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究ではRsePの立体構造を初めて明らかにすることに成功し、これまでのsite-2 proteaseファミリーの構造研究の停滞状況を打開することができた。膜内切断プロテアーゼは、アルツハイマー病やパーキンソン病などのヒトの疾患に関わるとともに、細菌、ウイルス、原虫など様々な病原体の感染にも関わっている。Site-2 proteaseファミリーは、特に細菌感染症と密接な関係があることから、本研究で明らかになった知見は、今後、細菌感染のメカニズムの解明や新規の治療法の開発に貢献すると期待される。
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