2023 Fiscal Year Annual Research Report
Design of beta-barrel type transmembrane protein complex by combination of computational and experimental studies
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19KK0178
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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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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山下 恵太郎 東京大学, 先端科学技術研究センター, 准教授 (20721690) [Withdrawn]
松浦 友亮 東京工業大学, 地球生命研究所, 教授 (50362653)
喜多 俊介 北海道大学, 薬学研究院, 助教 (10702003)
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| Project Period (FY) |
2019-10-07 – 2024-03-31
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| Keywords | 膜孔形成たんぱく質 / タンパク質設計 / クライオ電顕単粒子解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
膜孔形成毒素は標的細胞の細胞膜に膜孔を形成する。膜孔は原子レベルで正確なナノメートルオーダーの孔（ナノポア）であり、これを利用した分子センサーが開発されている。更なる分子センサーの開発のために、目的に応じたサイズ・形状のナノポアを自在に作成できる技術が必要となる。本研究では、実験と計算科学を併用して膜孔のデザインを実現し、任意の分子特性のナノポアを作り出すことを目指す。本研究では黄色ブドウ球菌の膜孔形成毒素に着目して分子デザインを実施する。黄色ブドウ球菌の膜孔形成毒素は、2種類に分類される。1つはホモ7量体の膜孔を形成するアルファヘモリジン、もう一方は、2種類の異なるポリペプチド（LukF、Hlg2）が4分子ずつ会合してヘテロ8量体の膜孔を形成するガンマヘモリジンである。前年度までに種々のLukF、Hlg2のキメラタンパク質を作成し、それらの分子特性を生化学実験とネガティブ染色電顕により解析してきた。当該年度は、膜貫通領域をデザインした分子を設計し、その立体構造解析を行なった。構造解析に際しては、前年度と同様、非常に強いプリファードオリエンテーションが確認されたが、前年度に構築した方法にてクライオ電顕グリッドを作成して単粒子解析を行ない、2オングストローム台の分解能で構造決定できた。その結果、膜外領域の構造が意図した構造と異なる構造をしていることがわかった。Capドメインとstem領域の接続部が意図した構造よりも短く、それにともない、stemの先端部分が安定な膜孔を形成できていなかった。これらの結果を受け、stemの上流と先端の領域の配列を再設計する必要性が示唆された。
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Research Products
(6 results)
