2017 Fiscal Year Research-status Report
Structural study of a huge respiratory supermolecule hemocyanin (international collaboration work)(Fostering Joint International Research)
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15KK0248
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| Research Institution | Tohoku University |
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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) |
2015 – 2018
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| Keywords | クライオ電子顕微鏡 / ヘモシアニン / 構造解析 / タンパク質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度に収集したクライオ電子顕微鏡のデータを用いて精密構造解析を行った．得られた電子密度に，結晶構造解析で得られたFunctional Unitの原子構造をリジッドボティーフィッティングによりあてはめ，10量体の全体構造の原子モデルを構築した．また，各 Functional UnitのN末端，C末端の位置と，それらを連結するリンカーの長さを考慮して，それぞれのプロトマーにおけるFunctional Unitのトレースを明らかにした．10個のプロトマーのFunctional Unitの相対配置は，4つのグループに分類されることがわかった．内部に存在するFunctional Unit-d*と-gは主に2つの位置に存在することができ，それらの組み合わせによって4種類のコンフォメーションが存在する．過去に報告されたX線結晶構造解析による構造モデルと比較し，内部領域の正確な構造を明らかにした．外壁領域はこれまでに報告のあるヘモシアニンと類似したD5対称の同様の構造であったが，内部構造は，これまでの構造とは大きく異なる配置をしていた．過去のX線結晶構造解析により得られた構造の問題点と，そのような構造が得られた原因についても考察した．明らかになったクライオ電子顕微鏡の構造からは，分子進化の様式が明らかになった．腹側類からタコなどの頭足類を経由して，イカなどの頭足類へと進化する過程で，Functional Unit-d*の遺伝子重複が起こり，それにより，ドメインスワップによる多量体が解離し，再会合する過程で内部ドメインの再配置が起こり，複雑な形状の内部ドメインへと変化したことが示唆された．現在，さらに高分解能の電子密度が得られるよう，最新のプログラムを用いて構造精密化計算を行っている．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
構造計算に予想していた以上の時間がかかったため．
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| Strategy for Future Research Activity |
現在，最新のプログラムにて構造精密化の計算を実施している．最新のプログラムは，前年度に使用してたものに比べ，10倍以上の計算処理速度になっており，構造解析が終了する予定である．
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[Journal Article] Structural basis for tRNA-dependent cysteine biosynthesis2017
Author(s)
Meirong Chen, Koji Kato, Yume Kubo, Yoshikazu Tanaka, Yuchen Liu, Feng Long, William B. Whitman, Pascal Lill, Christos Gatsogiannis, Stefan Raunser, Nobutaka Shimizu, Akira Shinoda, Akiyoshi Nakamura, Isao Tanaka, Min Yao
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Journal Title
Nat. Commun.
Volume: 8
Pages: 1512
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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