Elucidating the effects of microtubule inner proteins on the architecture of the tubulin lattice.
| Project/Area Number |
19K23726
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
0701:Biology at molecular to cellular levels, and related fields
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
Ichikawa Muneyoshi 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (80844662)
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| Project Period (FY) |
2019-08-30 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 繊毛 / ダブレット微小管 / 微小管内タンパク質 / クライオ電子顕微鏡 / X線結晶構造解析 / 微小管 |
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| Outline of Research at the Start |
繊毛・鞭毛は細胞の運動器官である。繊毛・鞭毛はヒトの体内においても重要な機能を担っており、繊毛タンパク質の異常は繊毛病などの病態の原因ともなる。繊毛・鞭毛の軸となるダブレット微小管の内部には、微小管内タンパク質が結合しているが、その実体、そしてその機能の理解は不十分であった。本研究では、これらのタンパク質を同定するとともに、X線結晶構造解析・クライオ電子顕微鏡法などの構造解析手法を用いることで、微小管内タンパク質がどのように繊毛・鞭毛のダブレット微小管を安定化しているかを明らかとする。
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| Outline of Final Research Achievements |
By obtaining high resolution structures of the doublet microtubule from cilia, detailed binding schemes of the microtubule inner proteins (MIPs) to the tubulin lattice have been revealed. By comparing the tubulin lattice with intact MIPs with the one with some MIPs missing, it was shown that the MIPs fix the tubulin lattice length into the stable elongated conformation. MIPs were also shown to change the angles between the protofilaments. Some of the protein identities of these MIPs were identified by mass spectrometry and X-ray crystal structures were obtained. Co-polymerization experiments of the MIP proteins and tubulins were also performed and the effects of the MIPs on the tubulin lattice formation from the inside have also been revealed.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
繊毛はヒトの体内においても多彩な機能を担う重要な構造体である。気管の上皮でウイルスなどの異物を除去するなど重要な機能を担っている。繊毛は１秒間に数十回波打つために安定かつしなやかな性質をもつが、繊毛がどのようにしてこのような特性を得ているかはわかっていなかった。本研究では、繊毛内のダブレット微小管がどのようにして安定化されるかを初めて示すことができた。これは、ヒトの繊毛病の病態が引き起こされる機構の理解や、将来的にはその治療にも応用できる可能性のある重要な知見である。
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Report
(3 results)
Research Products
(19 results)
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[Journal Article] Crystal structure of human PACRG in complex with MEIG1 reveals roles in axoneme formation and tubulin binding2021
Author(s)
Nimra Khan, Dylan Pelletier, Thomas S. McAlear, Nathalie Croteau, Simon Veyron, Andrew N. Bayne, Corbin Black, Muneyoshi Ichikawa, Ahmad Abdelzaher Zaki Khalifa, Sami Chaaban, Igor Kurinov, Gary Brouhard, Susanne Bechstedt, Khanh Huy Bui, Jean-Francois Trempe
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Journal Title
Structure
Volume: 29
Issue: 6
Pages: 1-15
DOI
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Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] Cryo-EM revealed unique and diverse binding schemes of the microtubule inner proteins at the inner junction region of cilia2020
Author(s)
Muneyoshi Ichikawa, Ahmad Khalifa, Daniel Dai, Shintaroh Kubo, Corbin Black, Katya Peri, Thomas McAlear, Simon Veyron, Shun Kai Yang, Javier Vargas, Susanne Bechstedt, Jean-Francois Trempe, Khanh Huy Bui
Organizer
第58回日本生物物理学会年会
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