4D Dynamics and Assembly of Protein Translocation Systems

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: Autonomous biological systems of megadalton complexity
• Project/Area Number: 21H05155
• Research Category: Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Transformative Research Areas, Section (III)
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: Tsukazaki Tomoya 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)
• Project Period (FY): 2021-08-23 – 2024-03-31
• Keywords: 膜タンパク質

Outline of Final Research Achievements

The dynamics of protein translocation across the membranes remain largely unknown. This study advanced the four-dimensional structural analysis of protein translocation across membranes. We prepared a single-unit protein translocation system using a nanodisc system and observed it by high-speed atomic force microscopy. We incorporated the latest AI technologies to analyze the images, revealing structural changes in the protein translocation motor during the protein translocation reaction.

Free Research Field

構造生命科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

解析のモデルケースとしてバクテリアの内膜・外膜を舞台とするダイナミックなタンパク質輸送を研究材料に、その基本原理の解明を目指しました。タンパク質の膜透過・膜組み込み過程は、生物に必須の細胞内機構の一つです。バクテリアでは内膜にSecトランスロコン（SecYEG）を中心とした複合体が存在し、Secトランスロコンをハブとするタンパク質輸送を担っています。この機構の解明は当該学術分野の最重要課題であり、異分野融合による精緻な解析を進めました。