構造情報に基づいた機能変換による膜孔形成毒素の会合機構の解明
Publicly Offered Research
| Project Area | Dynamical ordering of biomolecular systems for creation of integrated functions |
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| Project/Area Number |
16H00748
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Tohoku University (2017)
Hokkaido University (2016) |
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Principal Investigator |
田中 良和 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (20374225)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2017)
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| Budget Amount *help |
¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | 膜孔形成毒素 / タンパク質工学 / 蛋白質 / 微生物 / バイオテクノロジー / タンパク質 / 構造解析 / 生体分子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
病原性微生物がホスト細胞に障害を与えるために産生する膜孔形成毒素は，可溶性の単量体として分泌されるが，ターゲット細胞に接すると膜上でpreporeと呼ばれる円状の会合体を形成した後，劇的な構造変化を起こして膜孔を形成する．黄色ブドウ球菌は，3種類の非常に類似した膜孔形成毒素（Hla，LukF，Hlg2）を分泌するが，Hlaはホモ7量体の膜孔を形成するのに対し，LukF，Hlg2は交互に会合したヘテロ8量体の膜孔を形成する．毒素同士がどのようにして特定のパートナーとのみ特異的に会合して膜孔を形成するのか，また，7量体・8量体という分子の会合数がどのようにして決定されるのかについては，明らかにできていない．
本研究では，構造解析から提唱された機構を基に変異体蛋白質を合理設計し，毒素の会合特性を改変することを通して，これらの毒素の自己組織化機構を解明することを目指した．立体構造情報をもとに，Hlg2とLukFの接触界面を移植したキメラ変異体を2種類作成した．また，コンピュータシミュレーションにより単量体として機能できるように，界面の残基の変異体を設計した．4種類の変異体を作成した．これらに加え，2成分性毒素の各成分に対し，ステム領域をHlaのもので置換した変異体と，さらにその周辺の重要残基に変異を加えたキメラ変異体を合計16種類作成した．これらのキメラ変異体の溶血活性を種々の条件下で評価した結果，LukFのステム領域はHlaのステム領域で置換可能であることがわかった．また，Hlaのステムで置換したHlg2の種々の変異体のCDスペクトルから，ステム領域の入れ替えにより，単量体の構造に変化が起きていることが示された．また，一連の実験の過程で， Hlg2，LukFのリフォールディングの手法が確立された．
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| Research Progress Status |
平成29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 |
平成29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(30 results)
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[Journal Article] Cryo-EM reveals the asymmetric assembly of squid hemocyanin2019
Author(s)
Tanaka, Y., Kato, S., Stabrin, M., Raunser, S., Matsui, T. & Gatsogiannis, C.
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Journal Title
International Union of Crystallography (IUCr)
Volume: 6
Issue: 3
Pages: 426-437
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Encapsulation of biomacromolecules by soaking and co-crystallization into porous protein crystals of hemocyanin2019
Author(s)
Tsubasa Hashimoto, Yuxin Ye, Asuka Matsuno, Yuki Ohnishi, Akira Kitamura, Masataka Kinjo, Satoshi Abe, Takafumi Uenod, Min Yao, Tomohisa Ogawa, Takashi Matsuia, Yoshikazu Tanaka
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Journal Title
Biochemical and Biophysical Research Communications
Volume: 509
Issue: 2
Pages: 577-584
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Compact seahorse-shaped T cell-activating antibody for cancer therapy2018
Author(s)
Hiroto Fujii, Yoshikazu Tanaka, Hikaru Nakazawa, Aruto Sugiyama, Noriyoshi Manabe, Akira Shinoda, Nobutaka Shimizu, Takamitsu Hattori, Katsuhiro Hosokawa, Takuma Sujino, Tomoyuki Ito, Teppei Niide, Ryutaro Asano, Izumi Kumagai, and Mitsuo Umetsu
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Journal Title
Advanced Therapeutics
Volume: 1700031
Issue: 3
Pages: 1-10
DOI
Related Report
Peer Reviewed
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[Journal Article] Structural basis for tRNA-dependent cysteine biosynthesis2017
Author(s)
Chen Meirong、Kato Koji、Kubo Yume、Tanaka Yoshikazu、Liu Yuchen、Long Feng、Whitman William B.、Lill Pascal、Gatsogiannis Christos、Raunser Stefan、Shimizu Nobutaka、Shinoda Akira、Nakamura Akiyoshi、Tanaka Isao、Yao Min
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Journal Title
Nature Commun.
Volume: 8
Issue: 1
Pages: 1521-1521
DOI
NAID
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Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Biochemical and structural characterization of oxygen-sensitive 2-thiouridine synthesis catalyzed by the iron-sulfur protein TtuA2017
Author(s)
Minghao Chen, Shin-ichi Asai, Shun Narai, Shusuke Nambu, Naoki Omura, Yuriko Sakaguchi, Tsutomu Suzuki, Masao Ikeda-Saito, Kimitsuna Watanabe, Min Yao, Naoki Shigi and, Yoshikazu Tanaka
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Journal Title
Proc. Natl. Acad. Sci. USA
Volume: 印刷中
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Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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