| Project/Area Number |
20J11683
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 43040:Biophysics-related
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
丸山 慎太郎 千葉大学, 融合理工学府, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2022-03-31
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| Project Status |
Declined (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2021: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
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| Keywords | V1-ATPase / X線結晶構造解析 / 回転分子モーター / 回転触媒機構 / 相関構造解析 / 結晶構造 / 高速AFM / SPR |
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| Outline of Research at the Start |
V1-ATPaseはATP駆動型の回転分子モーターであり、リング状の触媒ドメインであるA3B3複合体と、その中心軸であるDF複合体から構成される。ヌクレオチド非結合時、A3B3複合体は、3組の同じA1B1ユニットからなるにも関わらず、ユニークな非対称構造を形成していた。これまでの研究によって、A3B3複合体は不安定なA1B1ユニットを含んだ非対称構造を形成し、全体として準安定状態で存在することが示唆された。本研究では、A3B3複合体の各ステップにおける結晶構造をスナップショットとして高速AFMによる動画に対応させ、A3B3複合体の一方向回転メカニズムを分子レベルで理解することを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、回転分子モーターの一種であるV型ATPaseの特に回転分子モーターV1-ATPase部分について、一方向回転メカニズムを明らかにするために、生化学的性質を明らかにし、X線結晶構造解析と高速AFM観察を組み合わせた相関構造解析法を確立することを目指している。以下に当該年度に得られた研究成果の概要を記載する。
(1) システイン変異A3B3複合体のX線結晶構造解析:金沢大学安藤研究室との共同研究によって、高速AFM観察とX線結晶構造解析を組み合わせた相関構造解析に向けて、当該年度はA3B3複合体の変異体の結晶構造を収集し、ヌクレオチド非結合型・AMP-PNP結合型（ATP加水分解待ちステップ）・ADP結合型（ADP脱離待ちステップ）の３種類の結晶構造を決定し、Protein Data Bank (PDB)に登録した。
(2) V1-ATPaseの親和性変化モデル: 東京理科大学山登研究室・白石研究室との共同研究によって、各種ヌクレオチド結合によるV1-ATPase各構成サブユニット間の結合親和性の変化を明らかにし、回転分子モーター部分であるV1-ATPaseの構成サブユニット間の結合親和性が加水分解前後で変化するということを明らかにした。当該年度は明らかとなった生化学的知見と構造生物学的知見を組み合わせて、V1-ATPaseの回転メカニズムについてAffinity change modelという回転メカニズムモデルを提唱し、日本生体エネルギー研究会第46回討論会にて報告を行い、Biochem. Biophys. Res. Commun.に論文が掲載された。
(3) 分子メカニズムの提案: 金沢大学安藤研究室との共同研究により、相関構造解析に向けて高速AFM像と結晶構造、生化学的性質等の共有を行った。当該年度は高速AFM観察とX線結晶構造解析から考えられるV1-ATPaseの一方向メカニズムについて、日本結晶学会令和2年（2020年）度年会及び会員総会70周年記念大会にて報告を行った。
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| Research Progress Status |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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