2023 Fiscal Year Annual Research Report
Strctural and Functional Dynamics on Proteins Related to Biometal Dynamics
| Project Area | Integrated Biometal Science: Research to Explore Dynamics of Metals in Cellular System |
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| Project/Area Number |
19H05761
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
城 宜嗣 兵庫県立大学, 理学研究科, 特任教授 (70183051)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
澤井 仁美 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (50584851)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| Keywords | 生体鉄 / 鉄動態 / トランスポーター / 構造機能解析 / ヘム鉄 / タンパク質複合体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒトの腸管上皮細胞での鉄動態に関連する一連のタンパク質（鉄還元酵素Dcytb、還元鉄トランスポーターDMT1、鉄シャペロンPCBP、鉄貯蔵タンパク質フェリチンFt）を研究対象とした。Dcytbにより還元された鉄（Fe2+）を腸管上皮細胞内に吸収するDMT1を、ハムスターCHO細胞の細胞膜に発現させ、ベシクル化によりそのDMT1含有の細胞膜を回収後、単離精製することに成功した。低温電子顕微鏡法により構造解析するために、多量に精製する方法を検討した。
ネイティブ質量分析法により、Dcytbと鉄との相互作用を直接観測することに成功した。
PLA法によって、HeLa細胞、Caco-2細胞（ヒト結腸ガン由来の腸管上皮細胞のモデル細胞）に発現させたDcytbとDMT1が細胞膜上で近接して存在していることを見出した。この結果を基に、細胞毒性の高い還元鉄（Fe2+）を細胞内外に拡散させないために両タンパク質複合体を形成しているとの作業仮説を立てて、CHO細胞にDcytbとDMT1を共発現させて、Dcytb/DMT1複合体の単離精製を検討し始めた。同様の観点から、DMT1とPCBP、PCBPとFtの相互作用を検討した。PCBPとFtの相互作用は、SEC、Mass Photometry、X線小角散乱などの手法で検討した。
鉄含有の膜結合性一酸化窒素還元酵素の微細構造をクライオ電子顕微鏡で解析し、単量体（不活性化酵素）と二量体（活性化酵素）の構造比較から、本酵素の活性化の機構を議論した。同時に、さまざまな阻害剤との複合体の構造情報を得ることにも成功した。
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| Research Progress Status |
令和5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 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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