植物の新規アクチン結合ドメインとアクチンの複合体の結晶構造解析

• Project Area: Structural basis of cell-signalling complexes mediating signal perception, transduction and responses
• Project/Area Number: 25121726
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 嶋田 睦 九州大学, 生体防御医学研究所, 准教授 (70391977)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2014: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2013: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: 葉緑体 / アクチン / 植物 / X線結晶構造解析 / タンパク質

Outline of Annual Research Achievements

植物の葉緑体は強光があたると光を避けるように細胞内を移動する。その際葉緑体上にアクチン微繊維が形成される。このアクチン微繊維形成は葉緑体の移動を担うと考えられている。葉緑体上でのアクチン微繊維形成はchloroplast unusual positioning1 (CHUP1) と呼ばれるタンパク質が担う。CHUP1はC末端側に保存領域を保持するが、研究代表者らはこれまでに、この保存領域がアクチン重合促進モジュールであるFH2ドメインと類似した一部構造を含み、この領域を含むフラグメントがアクチンと相互作用することを見いだしている。本研究課題はCHUP1のC末端領域とアクチンの複合体の構造決定により、葉緑体上でのアクチン微繊維形成の構造的基盤を解明することを目的とする。今年度はまず昨年度得た、アクチンに結合するCHUP1のC末端領域の最小ユニットであるCHUP1CL (716-982残基) と重合能の低下したアクチン誘導体の複合体結晶の構造決定を行ったが、この結晶はCHUP1CL単独の結晶であることが判明した。そのためCHUP1CLとアクチンの複合体結晶化に向くアクチン試料の検討を種々の分析手法により行い、CHUP1CLはアクチン重合阻害剤であるlatrunculin B (LatB) と結合したアクチンには未処理のアクチンと同程度の解離定数と結合比で結合するが、他のアクチン誘導体には結合しないことを見いだした。このことからCHUP1CLとLatBに結合したアクチンとの複合体の結晶化スクリーニングを集中的に行い、今年度中には構造決定に至らなかったが、複数の異なる条件で新規の微結晶を得た。また今年度はCHUP1CL単独の結晶構造の分解能を3.0オングストローム分解能まで向上することに成功し、アクチンとの結合に必須なCHUP1CLの二量体化を担う相互作用をより詳細に解明した。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] TRPV4 channel activity is modulated by direct interaction of the ankyrin domain to PI(4,5)P2 (2014)
  • Author(s): Nobuaki Takahashi, Sayaka Hamada-Nakahara, Yuzuru Itoh, Kazuhiro Takemura, Atsushi Shimada,Yoshifumi Ueda, Manabu Kitamata, Rei Matsuoka, Kyoko Hanawa-Suetsugu, Yosuke Senju, Masayuki X. Mori, Shigeki Kiyonaka, Daisuke Kohda, Akio Kitao, Yasuo Mori and Shiro Suetsugu
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 5 Issue: 1 Pages: 4994-4994
  • DOI: 10.1038/ncomms5994
  • NAID: 130005100825
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Crystal structure of the C-terminal globular domain of the third paralog of the Archaeoglobus fulgidus oligosaccharyltransferases. (2013)
  • Author(s): Matsumoto S, Shimada A, Kohda D
  • Journal Title: BMC Struct. Biol. Volume: 13
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystal structures of an archaeal oligosaccharyltransferase provide insights into the catalytic cycle of N-linked protein glycosylation. (2013)
  • Author(s): Matsumoto S, Shimada A, Nyirenda J, Igura M, Kawano Y, Kohda D
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci USA Volume: 110 Issue: 44 Pages: 17868-17873
  • DOI: 10.1073/pnas.1309777110
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 葉緑体光定位運動におけるアクチンフィラメント制御タンパク質CHUP1の構造機能解析 (2014)
  • Author(s): 中村祐輝, 高野晃, 藤浪大輔, 孔三根, 和田正三, 神田大輔, 嶋田睦
  • Organizer: 第87回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2014-10-16 – 2014-10-17
• [Presentation] Crystal structures of an archaeal oligosaccharyltransferase provide insights into the catalytic cycle of N-linked protein glycosylation (2014)
  • Author(s): Shunsuke Matsumoto, Atsushi Shimada, Takahiro Yamasaki, Daisuke Kohda
  • Organizer: 27th International Carbohydrate Symposium
  • Place of Presentation: Bangalore, India
• [Presentation] Structural basis for the recognition of tandem DPF motifs by the SGIP1 μ homology domain (2014)
  • Author(s): Atsuko Yamaguchi, Daisuke Kohda, Atsushi Shimada
  • Organizer: International Symposium between Kyushu University Post-Global Centers of Excellence Program and School of Biomedical Sciences, Monash University
  • Place of Presentation: Melbourne, Australia
• [Presentation] 古細菌型オリゴ糖転移酵素によるN型糖鎖修飾の構造基盤の解明 (2013)
  • Author(s): 松本 俊介, 嶋田 睦, ジェイムス ニレンダ, 井倉 真由美, 河野 能顕, 神田 大輔
  • Organizer: 第86回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Remarks] 九州大学ー研究者情報[嶋田 睦]
  • URL: http://hyoka.ofc.kyushu-u.ac.jp/search/details/K004442/
• [Remarks] 生体防御医学研究所構造生物学分野ホームページ
  • URL: http://vsb.bmr.kyushu-u.ac.jp/VSB/index.html
• [Remarks] 九州大学ー研究者情報[嶋田 睦]
  • URL: http://hyoka.ofc.kyushu-u.ac.jp/search/details/K004442/
• [Remarks] 生体防御医学研究所構造生物学分野ホームページ
  • URL: http://vsb.bmr.kyushu-u.ac.jp/VSB/index.html