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2010 Fiscal Year Annual Research Report

シグナル制御複合体の構造と細胞内局在の電子顕微鏡解析

Planned Research

Project AreaStructural basis of cell-signalling complexes mediating signal perception, transduction and responses
Project/Area Number 22121004
Research Category

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

Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

佐藤 主税  独立行政法人産業技術総合研究所, バイオメディカル研究部門, 研究グループ長 (00357146)

Keywordsシグナル伝達 / 分子複合体 / 電子顕微鏡 / タンパク質構造 / イオンチャネル
Research Abstract

1. 細胞・核内シグナル複合体の動態解析は、その機能を理解する上で不可欠である。本研究では、不安定なタンパク質複合体精製サンプルを透過電子顕微鏡(TEM)撮影し、画像から情報学的に複数の3次元再構成を行なう単粒子解析を行なう。神経や筋肉において興奮を引き起こすのはイオンチャネルシグナリング複合体である。単粒子解析の画像解析プログラムの精度を向上させ、完全会合体の割合が低い不安定なチャネル複合体でも、解析できる方法を開発した。この方法を用いて、実際に安定性が低い複合体を解析した。Mg23と呼ばれるチャンネル複合体は、3回膜貫通ペプチドが6個集まって安定なサブ複合体構造を形成する。さらに、サブ複合体は6単位づつ会合して、不安定な36サブユニットからなるフル複合体を形成する。サブ、フル両複合体の3次元構造をそれらが混在するサンプルを電顕撮影して決定した(Biochemistry in press)。
2. (1) シグナル制御を行う複合体の多くは、動的に離合集散を繰り返し、細胞内での配置を換えながら機能する。これらの局在を観察するために、大気圧走査電子顕微鏡(ASEM)を用いた水中免疫電顕法の開発に成功した。本顕微鏡は、細胞を固定・ラベルするだけで、液中での局在を高分解能で決定できる。今までの電顕の様に真空中にサンプルを置く必要がない。本方法を用いて、離合集散を繰り返す複合体である細胞骨格のチューブリン・Actinと、イオンチャンネル複合体におけるCa濃度センサーStimlの水中免疫電顕に成功した。
(2) また、領域内で連携して、ASEMの高い分解能によりタンパク質の3次元結晶を撮影することに成功した。今後、領域内連携をさらに進めることで、シグナル制御複合体の結晶化条件の探索に応用したい。
連携研究者
独立行政法人産業技術総合研究所 三尾和弘 川田正晃

  • Research Products

    (14 results)

All 2010

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (12 results)

  • [Journal Article] The C-terminal coiled-coil of the bacterial voltage-gated sodium channel NaChBac is not essential for tetramer formation, but stabilizes subunit-to-subunit interactions2010

    • Author(s)
      K.Mio
    • Journal Title

      PROG BIOPHYS MOL BIO

      Volume: VOL.103 Pages: 111-121

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Single particle reconstruction of membrane proteins : A tool for understanding the 3D structure of disease-related macromolecules2010

    • Author(s)
      K.Mio
    • Journal Title

      PROG BIOPHYS MOL BIO

      Volume: VOL.103 Pages: 122-130

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Protein complex analyses using single particle reconstruction and atmos pheric scanning electron microscope (ASEM)2010

    • Author(s)
      佐藤主税
    • Organizer
      BMB2010
    • Place of Presentation
      神戸ポートアイランド
    • Year and Date
      2010-12-10
  • [Presentation] Depiction of 3D structure and assignment of functional subunits of membrane proteins using a transmission electron microscopy2010

    • Author(s)
      K.Mio
    • Organizer
      15th Congress on Advances in Oncology and 13th International Symposium on Molecular Medicine
    • Place of Presentation
      Loutraki, Greese
    • Year and Date
      2010-10-07
  • [Presentation] Analysis of oxidative stress sensor Keap 1 protein using single particle reconstruction and ASEM2010

    • Author(s)
      C.Sato
    • Organizer
      15th Congress on Advances in Oncology and 13th International Symposium on Molecular Medicine
    • Place of Presentation
      Loutraki, Greese
    • Year and Date
      2010-10-07
  • [Presentation] Protein complexes analysis using single particle reconstruction and SEM2010

    • Author(s)
      佐藤主税
    • Organizer
      第48回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      東北大学
    • Year and Date
      2010-09-22
  • [Presentation] 透過電顕と走査電顕を用いたタンパク質・細胞のイメージング法の開発2010

    • Author(s)
      佐藤主税
    • Organizer
      生理学研究所研究会
    • Place of Presentation
      岡崎コンファレンスセンター
    • Year and Date
      2010-09-17
  • [Presentation] The New Atmospheric Scanning Electron Microscope observes cells in solution as an optical- and electron-correlative microscope2010

    • Author(s)
      M.Suga
    • Organizer
      52nd Symposium of the Society for Histochemistry
    • Place of Presentation
      Prague
    • Year and Date
      2010-09-01
  • [Presentation] Observation of Cells with a New Atmospheric Scanning Electron Microscope2010

    • Author(s)
      寺本華奈江
    • Organizer
      52nd Symposium of the Society for Histochemistry
    • Place of Presentation
      Prague
    • Year and Date
      2010-09-01
  • [Presentation] TRPM2のクライオ単粒子解析とTRP関連タンパク質のASEM水中免疫電顕2010

    • Author(s)
      丸山雄介
    • Organizer
      生理学研究所研究会
    • Place of Presentation
      岡崎コンファレンスセンター
    • Year and Date
      2010-06-04
  • [Presentation] 大気圧SEMによるバクテリア観察2010

    • Author(s)
      寺本華奈江
    • Organizer
      日本顕微鏡学会 第66回学術講演会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場
    • Year and Date
      2010-05-25
  • [Presentation] 大気圧下での動的観察を可能にする走査電子顕微鏡2010

    • Author(s)
      西山英利
    • Organizer
      日本顕微鏡学会 第66回学術講演会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場
    • Year and Date
      2010-05-25
  • [Presentation] 大気圧走査電子顕微鏡ASEMによる生体分子の観察2010

    • Author(s)
      佐藤主税
    • Organizer
      日本顕微鏡学会 第66回学術講演会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場
    • Year and Date
      2010-05-25
  • [Presentation] 大気圧走査電子顕微鏡(ClairScope)による画像とそのコントラスト形成機構2010

    • Author(s)
      須賀三雄
    • Organizer
      日本顕微鏡学会 第66回学術講演会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場
    • Year and Date
      2010-05-24

URL: 

Published: 2012-07-19  

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