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AMPA型グルタミン酸受容体の速くて複雑な動的構造の活写

Publicly Offered Research

Project AreaNovel measurement techniques for visualizing 'live' protein molecules at work
Project/Area Number 15H01656
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Complex systems
Research InstitutionInstitute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

重松 秀樹  国立研究開発法人理化学研究所, ライフサイエンス技術基盤研究センター, 上級研究員 (00415928)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywordsクライオ電子顕微鏡 / 単粒子解析 / 動的機能構造 / 高速原子間力顕微鏡 / 活写 / 膜蛋白質 / イオンチャネル / 構造生物学
Outline of Annual Research Achievements

イオン透過型グルタミン酸受容体の一つ、AMPA受容体の活性化・脱感作に伴う速く複雑な動的機能構造を、電子顕微鏡および高速原子間力顕微鏡により活写することを目的として取り組んだ。電子顕微鏡による解析では、機能と構造を同一試料から解析することを目的とし、脂質小胞に再構成した試料を用いる。この試料は、高速原子間力顕微鏡での観察の際に、固体基板上に脂質二分子膜を再構成する際に用いることが可能であるため、蛍光測定による機能解析、電子顕微鏡による構造解析、そして高速原子間力顕微鏡による動態解析を同一試料で行うことが可能になる。27年度より高速原子間力顕微鏡観察のための脂質二分子平面膜の基板上での再構成に取り組んできたが、モデルタンパク質である抗体分子を観察することは出来ていない。国内でも複数の研究者が取り組んでいることから、今後はそれらの研究成果を取り入れ動態解析の基盤を確立する。
電子顕微鏡解析については、確立されているAMPA受容体の精製系を立ち上げ、精製に成功している。その一方で、モデルイオンチャネルとして、安定かつ大量に精製が可能なKv1.2βカリウムイオンチャネルを用いて、電子顕微鏡画像解析方法の確立を果たした。米国エール大学Fred Sigworth教授との共同研究として、画像解析に数理モデルを導入した手法を確立し、28年2月に誌上発表した。また、膜蛋白質の機能構造を韓国のグループとの共同研究で同時期に誌上発表している。さらに、A01公募班の東京大学矢島准教授との共同研究で、細胞骨格結合型モーター蛋白質の作動原理を明らかにし、28年8月に誌上発表した。
脂質膜上での膜蛋白質の動的機能構造を明らかにする解析法は現在、膜貫通領域の二次構造を分離して解像する事に成功しており、これをAMPA受容体脱感作状態に適用することで構造多型を明らかに出来ると考えている。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2016 2015 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 7 results)

  • [Int'l Joint Research] Yale University School of Medicine(米国)

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  • [Journal Article] Motility and microtubule depolymerization mechanisms of the Kinesin-8 motor, KIF19A.2016

    • Author(s)
      Wang D, Nitta R, Morikawa M, Yajima H, Inoue S, Shigematsu H, Kikkawa M, Hirokawa N.
    • Journal Title

      Elife

      Volume: 5 Pages: 2728-2728

    • DOI

      10.7554/elife.18101

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Structural basis of backwards motion in kinesin-1- kinesin-14 chimera: implication for kinesin-14 motility2016

    • Author(s)
      Masahiko Yamagishi, Hideki Shigematsu, Takeshi Yokoyama, Masahide Kikkawa, Mitsuhiro Sugawa, Mari Aoki, Mikako Shirouzu, Junichiro Yajima & Ryo Nitta
    • Journal Title

      strcture

      Volume: 24 Issue: 8 Pages: 1322-1334

    • DOI

      10.1016/j.str.2016.05.021

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    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Box C/D sRNA stem ends act as stabilizing anchors for box C/D di-sRNPs.2016

    • Author(s)
      Yip WS, Shigematsu H, Taylor DW, Baserga SJ.
    • Journal Title

      Nucleic Acids Research

      Volume: 44 Issue: 18 Pages: 8976-8989

    • DOI

      10.1093/nar/gkw576

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  • [Journal Article] Statistical modeling and removal of lipid membrane projections for cryo-EM structure determination of reconstituted membrane proteins2016

    • Author(s)
      Jensen, K. H., Brandt, S. S., Shigematsu, H., Sigworth, F. J.
    • Journal Title

      Journal of Structural Biology

      Volume: 194 Issue: 1 Pages: 49-60

    • DOI

      10.1016/j.jsb.2016.01.012

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Pseudoatomic Structure of the Tripartite Multidrug Efflux Pump AcrAB-TolC Reveals the Intermeshing Cogwheel-like Interaction between AcrA and TolC2016

    • Author(s)
      Jeong, H., Kim, J.-S., Song, S., Shigematsu, H., Yokoyama, T., Hyun, J., Ha, N.-C.
    • Journal Title

      Structure

      Volume: 24 Issue: 2 Pages: 272-276

    • DOI

      10.1016/j.str.2015.12.007

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 脂質膜中での膜タンパク質動的機能構造を明らかにするクライオ電子顕微鏡単粒子解析2016

    • Author(s)
      重松秀樹
    • Organizer
      第39回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2016-11-30
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    • Invited
  • [Presentation] 脂質二分子膜を隔てた情報変換をとらえるクライオ電子顕微鏡単粒子解析法2016

    • Author(s)
      重松秀樹
    • Organizer
      第54回生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場
    • Year and Date
      2016-11-25
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    • Invited
  • [Presentation] Elucidate functional structure of membrane proteins in lipid environment by electron cryo-microscopy single particle analysis2016

    • Author(s)
      Hideki Shigematsu
    • Organizer
      Advanced Biological Electron Microscopy Symposium
    • Place of Presentation
      Korea Basic Science Institute
    • Year and Date
      2016-09-23
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 膜蛋白質の動的機能構造を明らかにするクライオ電子顕微鏡単粒子解析2016

    • Author(s)
      重松秀樹
    • Organizer
      第16回日本蛋白質科学会年会
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場
    • Year and Date
      2016-06-07
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    • Invited
  • [Presentation] Functional structures of ion channels in lipid environment2015

    • Author(s)
      Hideki Shigematsu, Fred Sigworth, Mikako Shirouzu
    • Organizer
      The 2nd East-Asian Microscopy Conference
    • Place of Presentation
      姫路商工会議所(兵庫県姫路市)
    • Year and Date
      2015-11-24
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Elucidate functional structure of membrane proteins in lipid environment by electron cryo-microscopy single particle analysis2015

    • Author(s)
      Hideki Shigematsu
    • Organizer
      The second RIKEN CLST-Karolinska Institutet-SciLifeLab Joint Symposium –Structural Biology for Drug Discovery
    • Place of Presentation
      理研横浜キャンパス(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2015-11-12
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      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 直接電子検出装置が極低温電子顕微鏡法にもたらす技術革新2015

    • Author(s)
      重松秀樹
    • Organizer
      日本顕微鏡学会 第31回分析電子顕微鏡分科会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ国際会議場(千葉県千葉市)
    • Year and Date
      2015-09-01
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2015-04-16   Modified: 2022-01-28  

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