| Project/Area Number |
19H03188
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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 43040:Biophysics-related
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
Iwasaki Kenji 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 2021)
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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: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2019: ¥8,580,000 (Direct Cost: ¥6,600,000、Indirect Cost: ¥1,980,000)
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| Keywords | クライオ電子顕微鏡 / 単粒子解析 / ミドリムシ / 光センサー / フラビン / PAC / 天然結晶 |
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| Outline of Research at the Start |
ミドリムシの遊走方向をコントロールする光センサーは１世紀来の謎だったが、2002年にその正体がフラビンタンパク質PACであることが報告された。PACは内部に有するアデニル酸シクラーゼを青色光で活性化させる。そのPACが三次元結晶状に並んで光センサー器官PFBを形成していることを申請者らは示してきた。なぜ天然で三次元結晶を作っているのか。本研究では、「素早い光応答を行うために局所的なcAMPの急激な濃度上昇を引き起こす三次元結晶が有効であった」という仮説をたて、その検証を行う。その過程で光センサー器官ＰＦＢの全体像を明らかにする。
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| Outline of Final Research Achievements |
The identity of the light sensor of Euglena was a mystery for nearly a century, but it was isolated and characterized in the 21st century by Dr. Watanabe and colleagues at SOKENDAI. The molecular structure of the molecule, which is responsible for the step-up photophobic response in the photophobic responses, was successfully elucidated at the atomic level in this Grant-in-Aid for Scientific Research（Ｂ）. We succeeded in clarifying the N-terminal interaction site of the heterotetramer, which was particularly challenging. Taking advantage of the single-particle cryo-EM method, we improved the quality of the reconstructed structure of the region with significant density in the center of the tetramer by Focused classification. The interaction mode by the β-sheet was clarified without any additional data.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
タンパク質による光センシングのメカニズムは様々だが、このミドリムシの光センサーは、青色光を受光すると、ATPから環状AMPを生成するアデニル酸シクラーゼという酵素活性機能を内包する。よって、この光センサーを遺伝的に細胞に導入できれば、人為的に青色光で細胞内の環状AMPの濃度を変化させることがきる。環状AMPは、主要な細胞内セカンドメッセンジャーであるので、細胞生物研究の強力なツールとなる可能性を秘めている。
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