Preparation of membrane protein-containing nanoparticles and precise observation of membrane protein dynamics

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K22395
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 43:Biology at molecular to cellular levels, and related fields
• 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): 2019-06-28 – 2021-03-31
• Keywords: 膜蛋白質

Outline of Final Research Achievements

To understand the molecular mechanism of membrane proteins in detail, a new method for monitoring a single unit of membrane protein complex was needed. In this study, we focused on membrane protein-containing nanoparticles and prepared nanodiscs containing two types of membrane proteins. In both cases, by optimizing the conditions, the membrane proteins could be observed by high-speed atomic force microscopy from two specific directions. Further studies were carried out to observe the dynamics of a single unit of membrane protein. This technique is expected to be applied to the observation of membrane protein dynamics in the future.

Free Research Field

構造生命科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

膜蛋白質の分子メカニズムを理解するには、膜に埋め込まれた状態で１分子観察する必要がある。本研究の２つの膜蛋白質の測定の成功例から、本手法はさまざまな膜タンパク質に適応可能な手法である。たとえば，次のような膜蛋白質の動態観察に有用であると考えられる。膜を隔ててシグナルを伝達する膜タンパク質では，本手法を用いることで膜の両側の構造変化を一度に確認することができ、リアルタイムでシグナル伝達の詳細を構造生物学的に理解できる。また、大きな構造変化を伴って物質を輸送するABCトランスポーターの脂質中での動態解析に適切な手法であると考えられる。