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ホロトランスロコン複合体による効率的タンパク質分泌の構造基盤

Research Project

Project/Area Number 23K23850
Project/Area Number (Other) 22H02586 (2022-2023)
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeMulti-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023)
Section一般
Review Section Basic Section 43040:Biophysics-related
Research InstitutionNara Institute of Science and Technology

Principal Investigator

塚崎 智也  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (80436716)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 西山 賢一  岩手大学, 農学部, 教授 (80291334)
Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2024: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Keywords膜タンパク質 / タンパク質 / タンパク質の輸送
Outline of Research at the Start

細胞質で新規に合成されたタンパク質の膜を越えた輸送は、すべての生物に通した基本的な生命現象です。このタンパク質輸送は、バクテリアでは「膜タンパク質SecYとYidCから構成されるホロトランスロコンと呼ばれる過渡的な超分子複合体」が担っています。本研究では,Sec因子・YidCから構成される膜タンパク質超分子複合体の構造決定を行い構造基盤を確立します。また,構造情報に基づく機能解析から,タンパク質輸送の分子メカニズムの詳細を解明します。

Outline of Annual Research Achievements

タンパク質の膜透過は基本的な生命現象であり、細胞質で新規に合成されたタンパク質の膜を越えた輸送はすべての生物が持っている。真正細菌では SecYEG 複合体(真核細胞の Sec61 複合体に対応)を中心とした超分子複合体が、タンパク質の分泌などの輸送を担う。バクテリアでは「Sec 因子と YidC から構成されるホロトランスロコンと呼ばれる過渡的な超分子複合体が存在」すると考えられている。申請者らを含むいくつかのグループから、各構成因子の立体構造情報が報告され、タンパク質輸送の分子メカニズムの詳細が明らかとなりつつある。しかしながら、未だSecYEG を含む超分子複合体の全体像やタンパク質膜透過の実態は可視化されていない。タンパク質輸送の分子メカニズムの詳細を解明するために、Sec因子・YidCから構成される膜タンパク質超分子複合体の構造決定ならびに動的構造解析を進めた。タンパク質膜透過時に形成するSecY-SecAを含む複合体は、ホロトランスロコンの中枢である。この領域をナノディスクに再構成したサンプルを用いたクライオ電子顕微鏡による構造解析と高速原子間力顕微鏡による動的構造解析が、特に進展した。クライオ電子顕微鏡解析では予備的に4オングストローム分解能を超えるマップを得ることができた。また、高速原子間力顕微鏡の解析では、タンパク質輸送条件下における SecA の構造変化を見出すことに成功した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本研究の共同研究者が想定外の時期に異動したことで、その研究者は Sec の解析に携わることができなくなった。これにより、サンプルの調整や測定に予想以上の時間がかかったため。

Strategy for Future Research Activity

研究実績の概要のSecY-SecAのクライオ電子顕微鏡による解析と、高速原子間力顕微鏡による解析は順調に進展しており、続けて解析を進める。また、SecYを含む巨大複合体の解析については、安定に精製できるよう実験条件の検討を進める。状況によりクロスリンク剤を用いた固定も利用する。

Report

(1 results)
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (36 results)

All 2024 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (10 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Peer Reviewed: 10 results,  Open Access: 10 results) Presentation (23 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 8 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] 復旦大学(中国)

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      Ikei Mai、Miyazaki Ryoji、Monden Keigo、Naito Yusuke、Takeuchi Azusa、Takahashi Yutaro S.、Tanaka Yoshiki、Murata Keina、Mori Takaharu、Ichikawa Muneyoshi、Tsukazaki Tomoya
    • Journal Title

      PLOS Biology

      Volume: 22 Issue: 4 Pages: e3002601-e3002601

    • DOI

      10.1371/journal.pbio.3002601

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    • Author(s)
      Hikage Runa、Sekiya Yusei、Sawasato Katsuhiro、Nishiyama Ken‐ichi
    • Journal Title

      Genes to Cells

      Volume: 29 Issue: 4 Pages: 347-355

    • DOI

      10.1111/gtc.13104

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      Sato Yukino、Hashimoto Tsubasa、Kato Koji、Okamura Akiko、Hasegawa Kaito、Shinone Tsukasa、Tanaka Yoshikazu、Tanaka Yoshiki、Tsukazaki Tomoya、Tsukamoto Takashi、Demura Makoto、Yao Min、Kikukawa Takashi
    • Journal Title

      Journal of Biological Chemistry

      Volume: 299 Issue: 12 Pages: 105393-105393

    • DOI

      10.1016/j.jbc.2023.105393

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    • Author(s)
      Kohki Fujikawa, Youjung Han, Tsukiho Osawa, Shoko Mori, Kaoru Nomura, Maki Muramoto, Ken-ichi Nishiyama, Keiko Shimamoto
    • Journal Title

      Chemistry A European Journal

      Volume: - Issue: 30

    • DOI

      10.1002/chem.202300437

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    • Author(s)
      Kamemoto Yuki、Hikage Runa、Han Youjung、Sekiya Yusei、Sawasato Katsuhiro、Nishiyama Ken-ichi
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      FEMS Microbiology Letters

      Volume: 370

    • DOI

      10.1093/femsle/fnad131

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      Kohga Hidetaka、Mori Takaharu、Tanaka Yoshiki、Yoshikaie Kunihito、Taniguchi Katsuhide、Fujimoto Kei、Fritz Lisa、Schneider Tanja、Tsukazaki Tomoya
    • Journal Title

      Structure

      Volume: 30 Issue: 8 Pages: 1088-1097

    • DOI

      10.1016/j.str.2022.05.008

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    • Author(s)
      Inaba Hiroshi、Sueki Yurina、Ichikawa Muneyoshi、Kabir Arif Md. Rashedul、Iwasaki Takashi、Shigematsu Hideki、Kakugo Akira、Sada Kazuki、Tsukazaki Tomoya、Matsuura Kazunori
    • Journal Title

      Science Advances

      Volume: 8 Issue: 36

    • DOI

      10.1126/sciadv.abq3817

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  • [Journal Article] Inner membrane YfgM-PpiD heterodimer acts as a functional unit that associates with the SecY/E/G translocon and promotes protein translocation2022

    • Author(s)
      Miyazaki Ryoji、Ai Mengting、Tanaka Natsuko、Suzuki Takehiro、Dhomae Naoshi、Tsukazaki Tomoya、Akiyama Yoshinori、Mori Hiroyuki
    • Journal Title

      Journal of Biological Chemistry

      Volume: 298 Issue: 11 Pages: 102572-102572

    • DOI

      10.1016/j.jbc.2022.102572

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Intermolecular Interactions between a Membrane Protein and a Glycolipid Essential for Membrane Protein Integration2022

    • Author(s)
      Mori Shoko、Nomura Kaoru、Fujikawa Kohki、Osawa Tsukiho、Shionyu Masafumi、Yoda Takao、Shirai Tsuyoshi、Tsuda Shugo、Yoshizawa-Kumagaye Kumiko、Masuda Shun、Nishio Hideki、Yoshiya Taku、Suzuki Sonomi、Muramoto Maki、Nishiyama Ken-ichi、Shimamoto Keiko
    • Journal Title

      ACS Chemical Biology

      Volume: 17 Issue: 3 Pages: 609-618

    • DOI

      10.1021/acschembio.1c00882

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  • [Journal Article] Role of a bacterial glycolipid in Sec-independent membrane protein insertion2022

    • Author(s)
      Nomura K, Mori S, Fujikawa K, Osawa T, Tsuda S, Yoshizawa-Kumagaye K, Masuda S, Nishio H, Yoshiya T, Yoda T, Shionyu M, Shirai T, Nishiyama KI, Shimamoto K.
    • Journal Title

      Sci Rep.

      Volume: 12 Issue: 1 Pages: 12231-12231

    • DOI

      10.1038/s41598-022-16304-1

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 大腸菌の細胞壁合成に必須な脂質フリッパーゼ MurJ を阻害する抗菌ペプチド LysM の生化学的解析2024

    • Author(s)
      甲賀栄貴、Napathip LERTPREEDAKORN、田中宏幸、宮﨑亮次、塚﨑智也
    • Organizer
      日本農芸化学会2024年度大会
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  • [Presentation] Structure and function of a thiosulfate transport membrane protein2023

    • Author(s)
      塚崎智也
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  • [Presentation] 細菌のタンパク質膜透過駆動因子SecDFの基質相互作用機構の解明2023

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      高橋 諄、エン ユウ ケット、宮﨑亮次、塚﨑智也
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      第96回日本生化学会大会
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      宮﨑亮次、鈴木健裕、堂前 直、塚﨑智也
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      第96回日本生化学会大会
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  • [Presentation] チオ硫酸イオントランスポーター複合体の構造と機能2023

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      伊計舞、市川宗厳、門田啓吾、内藤雄介、竹内 梓、高橋祐太郎、田中良樹、竹田弘法、宮﨑亮次、塚﨑智也
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      第23回日本蛋白質科学会年会
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  • [Presentation] チオ硫酸イオントランスポーター複合体の構造機能解析2023

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      塚﨑智也、伊計舞、宮﨑亮次、門田啓吾、内藤雄介、竹内梓、髙橋祐太郎、田中良樹、市川宗厳
    • Organizer
      第19回 21世紀大腸菌研究会
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  • [Presentation] Structural and functional analysis of a thiosulfate ion transporter complex2023

    • Author(s)
      Mai Ikei, Ryoji Miyazaki, Keigo Monden, Azusa Takeuchi, Yusuke Naito, Yutaro S. Takahashi, Hironori Takeda, Yoshiki Tanaka, Muneyoshi Ichikawa, Tomoya Tsukazaki
    • Organizer
      Gordon Research Conference: Mechanisms of Membrane Transport
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] チオ硫酸を取り込むYeeE-YeeD複合体の解析など進捗報告2023

    • Author(s)
      塚﨑智也
    • Organizer
      第4回構造生命科学研究会
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    • Invited
  • [Presentation] in vivo光架橋によるペリプラズムプロテアーゼBepAと外膜タンパク質組み込み装置BAM複合体の相互作用解析2023

    • Author(s)
      西建瑠、宮﨑亮次、塚﨑智也
    • Organizer
      第46回日本分子生物学会年会
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  • [Presentation] Single Polypeptide Detection Using a Translocon SecYEG2023

    • Author(s)
      Wenqing Xu, Ryoji Miyazaki, Ryo Iizuka, Tomoya Tsukazaki, Sotaro Uemura
    • Organizer
      The 61st Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高速 AFM による Sec トランスロコンの 1 分子計測2023

    • Author(s)
      Yui Kanaoka, Takaharu Mori, Tomoya Tsukazaki, Takayuki Uchihashi
    • Organizer
      The 61st Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Critical residues of an antibiotic peptide, LysM, inhibiting lipid II flip2023

    • Author(s)
      Napathip Lertpreedakorn, Hidetaka Kohga Hidetaka, Ryoji Miyazaki, Tomoya Tsukazaki
    • Organizer
      2023 International Student Workshop University of California
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Crystal structures of a lipid flippase essential for peptidoglycan synthesis2023

    • Author(s)
      甲賀栄貴, Napathip Lertpreedakorn, 田中良樹, 吉海江国仁, 谷口勝英, 藤本圭, Tanja Schneider, 塚﨑智也
    • Organizer
      第96回日本細菌学会総会
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  • [Presentation] Sec 複合体によるタンパク質膜透過の1ユニット動態観察2022

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      塚崎智也、長池航、板家成良、春山隆充、菅野泰功、宮崎亮次、市川宗厳、内橋貴之
    • Organizer
      第22回日本蛋白質科学会年会
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  • [Presentation] タンパク質膜透過・輸送に関わるPpiD/YfgM複合体のin vivo光架橋解析2022

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      宮崎亮次、鈴木健裕、堂前直、塚崎智也
    • Organizer
      第22回日本蛋白質科学会年会
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  • [Presentation] メガダルトン生命機能深化ダイナミクス2022

    • Author(s)
      塚崎智也
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      BioneX 生命科学の変革 公開シンポジウム 2022
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  • [Presentation] Secの動的探査など進捗状況報告2022

    • Author(s)
      塚崎智也
    • Organizer
      第3回構造生命科学研究会
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    • Invited
  • [Presentation] Structural and functional analysis of a thiosulfate transporter complex2022

    • Author(s)
      Mai Ikei, Azusa Takeuchi, Yusuke Naito, Muneyoshi Ichikawa, Ryoji Miyazaki, Tomoya Tsukazaki
    • Organizer
      The 22nd Annual Scientific Meeting of the Nitric Oxide Society of Japan
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Generation of microtubule superstructures by mimicking ciliary microtubule structures2022

    • Author(s)
      Muneyoshi Ichikawa, Hiroshi Inaba, Yurina Sueki, Arif Md. Rashedul Kabir, Takashi Iwasaki, Hideki Shigematsu, Akira Kakugo, Kazuki Sada, Tomoya Tsukazaki, Kazunori Matsuura
    • Organizer
      第60回日本生物物理学会年会
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 脂質フリッパーゼMurJの新規中間体Squeezed formのX線結晶構造解析2022

    • Author(s)
      甲賀栄貴, 森貴治, 田中良樹, 吉海江国仁, 谷口勝英, 藤本圭, Lisa Fritz, Tanja Schneider, 塚﨑智也
    • Organizer
      第48回生体分子科学討論会
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  • [Presentation] in vivo光架橋法によるタンパク質膜透過関連因子PpiDの相互作用解析2022

    • Author(s)
      宮﨑亮次, 鈴木健裕, 堂前直, 塚﨑智也
    • Organizer
      第18回21世紀大腸菌研究会
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  • [Presentation] Crystal structure of YeeE, a membrane protein, engaged in thiosulfate uptake2022

    • Author(s)
      Tomoya Tsukazaki
    • Organizer
      ABA, APPA, TBS Joint Congress 2022
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      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 高速AFMによるSecトランスロコンの1分子計測2022

    • Author(s)
      金岡優依, 森貴治, 塚﨑智也, 内橋貴之
    • Organizer
      R4年度 生物物理学会中部支部 講演会
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  • [Remarks] 塚崎智也の業績一覧

    • URL

      https://bsw3.naist.jp/tsukazaki/member_tsukazaki.html

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  • [Remarks] チオ硫酸取り込みに関わるYeeE/YeeD複合体の構造とチオ硫酸分解酵素YeeDの特殊な反応機構

    • URL

      https://bsw3.naist.jp/research/index.php?id=2785

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      2022 Annual Research Report

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Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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