| Project/Area Number |
21J13358
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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 | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
渡邉 亮 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
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| Keywords | FoF1-ATP合成酵素 / F1-ATPase / αCTD / ATPase活性制御機構 / リポソーム / 金コロイド / BSA / 一分子回転観察 |
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| Outline of Research at the Start |
FoF1-ATP合成酵素(FoF1)は、プロトン駆動力を利用してATPを合成する回転分子モータータンパク質である。近年、様々な種由来のFoF1の構造が解き明かされており、プロトン輸送経路など構造的知見が得られている。しかし、実際の生体内環境と同様に、生体膜を介したプロトン輸送とATP合成が共役した状態での回転観察には成功していない。
本研究では、回転プローブを含有したリポソームに1分子のFoF1を再構成させ、そのFoF1をフローセル内で固定した状態で回転観察を行う。様々な溶液条件下でFoF1の1分子回転観察を行うことで、実際の生体内環境での分子モーターとしての挙動を詳細に調べる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、薬剤ターゲットとして注目される病原性マイコバクテリアのFoF1-ATP合成酵素(FoF1)に焦点を当てた。結核菌などが属するマイコバクテリアのFoF1には、生育に不利な環境下でも生存するべく、種特異的なATPase活性の阻害機構を持つ。その阻害機構について、マイコバクテリア由来FoF1のアミノ酸配列比較や構造解析から、F1部分のαサブユニットC末端の30残基程度の領域(αCTD)であることが明らかにされた。特に近年の構造解析から、αCTDがγサブユニットのloop領域と相互作用するで、FoF1のATPase活性を阻害されることが明らかにされた。このαCTD領域は抗結核薬の標的部位として注目されているが、マイコバクテリア属は培養の難しさに加え、大腸菌を用いたマイコバクテリアFoF1・F1の大量発現・精製手法が確立されていないため、一分子レベルでのαCTDの機能解析は行われていない。そこで本研究は、このマイコバクテリアFoF1に特有な領域αCTDを、取り扱いが容易な好熱菌由来F1(TF1)に実装し、マイコバクテリア由来FoF1に特有なαCTD阻害を再現することを目指した。
まずTF1の回転軸γをマイコバクテリア由来F1(MsF1)のγに交換した。この変異体F1に対してさらにそのαのC末端にMsF1のαCTD領域を導入したところ、αCTDの有無によるATPase活性の差異は見られなかった。そこでこの回転軸γについて、MsF1のγに結合しているεサブユニットを導入したところ、αCTD領域を含む変異体は、αCTD領域を含まない変異体よりも約10倍程度、ATPase活性が減少することを発見した。つまり本研究で、種特異的なF1のATPase活性制御機構を、別種F1上で再現することに成功した。この成果は、病原性バクテリアF1を標的とした薬剤スクリーニングに応用できると期待できる。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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