Developement of technology for visualising lipid bilayers in crystals of membrane proteins
| Project/Area Number |
20K20376
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| Project/Area Number (Other) |
18H05367 (2018-2019)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2020)
Single-year Grants (2018-2019) |
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| Review Section |
Medium-sized Section 43:Biology at molecular to cellular levels, and related fields
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
恒川 直樹 東京大学, 定量生命科学研究所, 特任研究員 (90638800)
秋葉 俊彦 東京大学, 定量生命科学研究所, 特任研究員 (80291889)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥25,610,000 (Direct Cost: ¥19,700,000、Indirect Cost: ¥5,910,000)
Fiscal Year 2020: ¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000)
Fiscal Year 2019: ¥8,580,000 (Direct Cost: ¥6,600,000、Indirect Cost: ¥1,980,000)
Fiscal Year 2018: ¥8,710,000 (Direct Cost: ¥6,700,000、Indirect Cost: ¥2,010,000)
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| Keywords | 脂質二重膜 / X線結晶解析 / 膜蛋白質 / 結晶 / 結晶解析 / 結晶大型化 / 構造生物学 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、燐脂質と膜蛋白質との相互作用の詳細の解明を目指し、膜蛋白質結晶中の脂質二重膜を可視化する技術を開発しようというものである。そのためには、脂質二重膜からの寄与が大きくなる、分解能10Åよりも低角の反射点の位相を決定する必要があり、多重同型置換法と溶媒コントラスト変調法、その両者を組み合わせた技術を開発する。当面の材料としては、実績のあるカルシウムポンプ結晶を用いる。
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| Outline of Final Research Achievements |
Aiming at a truly comprehensive structural biology of membrane proteins, we have been developing technology for visualizing all components, from protons to lipid bilayers, required for functioning of membrane proteins. Our first goal is to establish the methods for visualizing lipid bilayers in crystals of membrane proteins, or determining phases of reflections at lower than 10 Angstrom resolution. For that purpose, we designed X-ray solvent contrast modulation, multiple isomorphous replacements and their combinations, and carried out extensive measurements using crystals of ion pumps. Furthermore, we tried to develop methodology for generating larger crystals of membrane proteins aiming at the solvent contrast modulation using neutron diffraction.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究の結果、低角反射に対する位相決定技術が拡充され、既に実績のある溶媒コントラスト変調法に関しても適用できる結晶が大幅に拡大した。その結果、これまでX線結晶解析が機能しないためにごく限られた知見しかない、燐脂質と膜蛋白質との相互作用の詳細を明らかにすることが可能になった他、蛋白質結晶中で熱運動が大きくて解像できなかった糖鎖等も解像できるようになった。クライオ電子顕微鏡法では燐脂質頭部が解像されないことが多いため、本研究で開発した技術との組み合わせも追及されるべきであろう
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Report
(5 results)
Research Products
(14 results)
