機械刺激感受性チャネルTMCタンパク質の構造機能解析

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K15754
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 草木迫 司 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (80815316)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: チャネル / 膜タンパク質 / クライオ電子顕微鏡 / 単粒子解析

Outline of Annual Research Achievements

内耳の有毛細胞では、MET channel複合体が音によって生じた機械刺激を電気信号に変換する役割を担い、その電気シグナルが聴神経へ伝達される。MET channel複合体はイオン透過経路を形成するTMCタンパク質（TMC1/TMC2）に加え、CIB2/CIB3などの補助サブユニットから構成される。これまでにTMCタンパク質単体でのnanodisc再構成サンプルを調製してクライオ電子顕微鏡単粒子解析をおこなったものの、構造決定には至らなかった。そこで、TMCと結合する相互作用因子を検討して、MET channel複合体の構成因子であるCIB2/CIB3がTMCと複合体を形成する条件を見出した。TMC-CIB複合体を精製し、これをnanodiscに再構成して、クライオ電子顕微鏡による単粒子解析をおこなった。その結果、膜貫通領域の密度が改善したマップが得られた。TMCにCIBが結合した複合体は、膜外ドメインの特徴がほとんど見られないTMCに対してCIBが膜外ドメインの特徴を増強して粒子像のアラインメントに寄与するという構造解析上の利点があるだけでなく、補助サブユニットによるMET channelの活性調節機構の理解につながるという点で生物学的意義が大きい。今後、補助サブユニットを含めたMET channel複合体の構造機能研究へと展開していく。

Research Products

• [Journal Article] Cryo-EM structures of thermostabilized prestin provide mechanistic insights underlying outer hair cell electromotility (2022)
  • Author(s): Futamata Haon、Fukuda Masahiro、Umeda Rie、Yamashita Keitaro、Tomita Atsuhiro、Takahashi Satoe、Shikakura Takafumi、Hayashi Shigehiko、Kusakizako Tsukasa、Nishizawa Tomohiro、Homma Kazuaki、Nureki Osamu
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 13 Pages: 6208
  • DOI: 10.1038/s41467-022-34017-x
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Structure and engineering of the minimal type VI CRISPR-Cas13bt3 (2022)
  • Author(s): Nakagawa Ryoya、Kannan Soumya、Altae-Tran Han、Takeda Satoru N.、Tomita Atsuhiro、Hirano Hisato、Kusakizako Tsukasa、Nishizawa Tomohiro、Yamashita Keitaro、Zhang Feng、Nishimasu Hiroshi、Nureki Osamu
  • Journal Title: Molecular Cell Volume: 82 Pages: 3178～3192.e5
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2022.08.001
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Structural insights into inhibitory mechanism of human excitatory amino acid transporter EAAT2 (2022)
  • Author(s): Kato Takafumi、Kusakizako Tsukasa、Jin Chunhuan、Zhou Xinyu、Ohgaki Ryuichi、Quan LiLi、Xu Minhui、Okuda Suguru、Kobayashi Kan、Yamashita Keitaro、Nishizawa Tomohiro、Kanai Yoshikatsu、Nureki Osamu
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 13 Pages: 4714
  • DOI: 10.1038/s41467-022-32442-6
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Endogenous ligand recognition and structural transition of a human PTH receptor (2022)
  • Author(s): Kobayashi Kazuhiro、Kawakami Kouki、Kusakizako Tsukasa、Miyauchi Hirotake、Tomita Atsuhiro、Kobayashi Kan、Shihoya Wataru、Yamashita Keitaro、Nishizawa Tomohiro、Kato Hideaki E.、Inoue Asuka、Nureki Osamu
  • Journal Title: Molecular Cell Volume: 82 Pages: 3468～3483.e5
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2022.07.003
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Structure of the Dicer-2-R2D2 heterodimer bound to a small RNA duplex (2022)
  • Author(s): Yamaguchi Sonomi、Naganuma Masahiro、Nishizawa Tomohiro、Kusakizako Tsukasa、Tomari Yukihide、Nishimasu Hiroshi、Nureki Osamu
  • Journal Title: Nature Volume: 607 Pages: 393～398
  • DOI: 10.1038/s41586-022-04790-2
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Cryo-EM structures of thylakoid-located voltage-dependent chloride channel VCCN1 (2022)
  • Author(s): Hagino Tatsuya、Kato Takafumi、Kasuya Go、Kobayashi Kan、Kusakizako Tsukasa、Hamamoto Shin、Sobajima Tomoaki、Fujiwara Yuichiro、Yamashita Keitaro、Kawasaki Hisashi、Maturana Andr?s D.、Nishizawa Tomohiro、Nureki Osamu
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 13 Pages: 2505
  • DOI: 10.1038/s41467-022-30292-w
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Structure of the type V-C CRISPR-Cas effector enzyme (2022)
  • Author(s): Kurihara Nina、Nakagawa Ryoya、Hirano Hisato、Okazaki Sae、Tomita Atsuhiro、Kobayashi Kan、Kusakizako Tsukasa、Nishizawa Tomohiro、Yamashita Keitaro、Scott David A.、Nishimasu Hiroshi、Nureki Osamu
  • Journal Title: Molecular Cell Volume: 82 Pages: 1865～1877.e4
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2022.03.006
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Remarks] 骨代謝に関わるPTH1受容体のシグナル伝達複合体を可視化（東京大学プレスリリース）
  • URL: https://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2022/8014/