2016 Fiscal Year Research-status Report
F型アクチン結晶構造から解き明かすアクチン重合・ATP加水分解・繊維切断機構
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16K14708
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
武田 修一 名古屋大学, 理学研究科, 研究員 (50509081)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 構造生物学 / アクチン / X線結晶構造解析 / フラグミン / ゲルゾリン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アクチンは、ATP結合クレフトをはさむ二つの大きなドメインからなる。らせん状のアクチン繊維の形成時にはドメインが回転し、捻れの少ない平板化したF型アクチン構造をとる（Oda, Nature, 2009）。近年の電子顕微鏡技術の発展によって、3.7オングストローム分解能のADPアクチン繊維構造が明らかとなり、繊維中のアクチン分子間の相互作用様式がわかってきた（von der Ecken, Nature, 2015）。しかし、重合に伴うATP加水分解機構や、なぜADP繊維はATP繊維よりも不安定で脱重合しやすいのか、といったアクチンの基本的な特性の理解には至っていない。このためには、F型アクチンの構造を、異なるヌクレオチド状態で、なおかつ水分子やカチオンなどのリガンド位置を確定できるレベルの高分解能で決定することが必須である。本研究課題では、ゲルゾリンファミリータンパク質をアクチン縦ダイマー安定化テンプレートとして利用する新たな系を用いることで、異なるヌクレオチド状態のF型アクチン結晶構造を、リガンド結合部位まで識別できる2.0オングストローム以上の高分解能で決定する。さらに構造情報に基づいた各種生化学実験をおこなう。得られた結果から、重合に伴うATP加水分解、それに伴う繊維構造の不安定化などのアクチンダイナミックスの基本原理、及びゲルゾリンファミリータンパク質の繊維切断機構を明らかにする。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
現在までに、ゲルゾリンファミリータンパク質の一種であるフラグミンと、アクチン2分子の複合体の結晶構造を、2.3オングストローム分解能で決定することに成功している。この構造から、アクチンの基本的性質について重要な知見が得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
水分子等のリガンドの結合様式を判別するためには、さらに高分解能のF型アクチンの原子構造が必要である。このため、平成29年度は、2.0オングストローム以上の分解能のF型アクチンの結晶構造の決定を目指す。さらに構造情報に基づいた生化学実験を行うことで、ATPaseなどのアクチンの基本メカニズム、及びゲルゾリンファミリータンパク質の繊維切断機構の解明を目指す。
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| Causes of Carryover |
実験が予想より順調に進んだため、必要試薬の購入費が予定額を下回った。また、当初の計画より、学会発表の回数が少なかった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
より高分解能結晶を得るための結晶化試薬の購入、及び学会発表用の旅費に充てる。
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[Presentation] Crystal Structure of Actin 4-mer in Complex with 2 Fragmin Molecules and the Mechanism of Actin Filament Assembly2016
Author(s)
Takeda, S., Narita, A., Oda, T., Tanaka, K., Maeda, Y.
Organizer
Gordon Research Conference, Muscle & Molecular Motors
Place of Presentation
Mount Snow, West Dover, Vermont, USA
Year and Date
2016-07-17 – 2016-07-22
Int'l Joint Research / Invited
