| Project/Area Number |
23K23821
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| Project/Area Number (Other) |
22H02557 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 43020:Structural biochemistry-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
Inoue Tsuyoshi 大阪大学, 大学院薬学研究科, 教授 (20263204)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安居 輝人 北海道大学, 遺伝子病制御研究所, 博士研究員 (60283074)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2024: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2023: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
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| Keywords | 破傷風毒素 / クライオ電顕 / ダイナミクス / 抗体複合体 / 時分割解析 / 構造変化 / クライオ電子顕微鏡 / 低温トラップ |
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| Outline of Research at the Start |
破傷風毒素（TeNT）が中枢神経系の細胞でのみ作用する膜透過の分子機構について還元状態からS-S結合の形成に伴って膜透過ドメイン(Hn) が回転し、TeNTが活性型に変化する様子について、クライオ電顕を用いた低温トラップ法による時分割構造解析によって明らかとすることを目的として いる。また、ヒト由来の機能性抗体のエピトープも解析して、活性化メカニズムと抗体による不活化機構との相関を明らかとし、細胞膜侵入の分子機構解明を行う。
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| Outline of Final Research Achievements |
Tetanus toxin (TeNT) is a potent neurotoxin that selectively targets the central nervous system, and elucidating its activation mechanism remains an important challenge. This study focused on the structural changes during membrane translocation, particularly the transition to a reduced state and the dissociation of disulfide bonds, and employed cryo-electron microscopy (cryo-EM) for analysis. Although the membrane-associated structures were diverse, the accumulation of sample preparation techniques and imaging conditions led to promising groundwork for future high-resolution studies. In parallel, the development of a visualization system using fluorescently labeled mutants and analysis of antibody-toxin complexes revealed part of the mechanism by which TeNT activation is suppressed. These findings are expected to contribute not only to the understanding of the CNS-specific activation mechanism of TeNT, but also to the development of effective neutralizing antibodies.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
破傷風毒素（TeNT）は中枢神経特異的に作用する強力な神経毒である。本研究では、S-S結合の乖離を伴う膜透過時の構造変化に注目し、クライオ電顕での解析を進めた。膜上構造の多様性に対応する技術的基盤を整備し、今後の高分解能解析に繋がる成果を得た。さらに、蛍光変異体による局在可視化系の構築や、抗体複合体解析により活性化阻害機構の一端を明らかにした。
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