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2023 Fiscal Year Annual Research Report

Structural and Functional analysis on tripartite ABC transporters.

Research Project

Project/Area Number 21H02412
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

村上 聡  東京工業大学, 生命理工学院, 教授 (30300966)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords構造生物学 / 膜輸送 / 薬剤耐性 / 外膜蛋白質
Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では、主に二つの輸送系を取り扱う。共にグラム陰性細菌由来の輸送系ではあるものの、一つは私たちのグループがこれまで20年間以上取り組んできた多剤排出に関わる三者複合体形成型排出輸送体である。この種のABC輸送体は2017年に我々が世界に先駆けて構造を明らかにした。これはABC輸送体として新奇構造をもち、Type-VII型ABC輸送体として新たにカテゴライズされた。また、二つ目のターゲットとしてType-VII型ABC輸送体ではあるものの薬剤排出輸送を担うのではなく、外膜蛋白質の経ペリプラズム輸送に関わるもので、大腸菌のLol系が知られている。これらの構造に基づく作動機構の解明が本研究課題の目的である。
最終年度となる2023年度については、先ずLol系のペリプラズムシャペロンと外膜蛋白質との結晶解析を完了させた。ペリプラズムシャペロンは外膜蛋白質N末端の脂肪酸修飾部を分子内に硬く結合しているものの、そこから数十残基のフレキシブルなループ領域とは一切相互作用がないことが分かった。さらに、複合体のX線小角散乱解析により、このループの先にある外膜蛋白質本体は、揺らいでいて複数の相対位置をとることが、散乱データと複数のMDトラジェクトリを用いたフィッティングにより明らかになった。この件について現在論文を執筆中である。一方、
Type-VII型多剤排出ABC輸送体は、基質との共結晶化を進めたものの基質複合体の構造解析には至らなかった。一方Lol系ABC輸送体と外膜蛋白質との光架橋による複合体の分析により、Type-VII型ABC輸送体のペリプラズムドメインに存在する基質結合部位に存在するアミノ酸残基を明らかにすることができ、立体構造モデル上にその位置をマッピングすることで、Type-VII型ABC輸送体の作動メカニズムの理解へと一歩近づくことが出来た。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (10 results)

All 2024 2023 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results) Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Los Alamos National Laboratory/New Mexico Consortium/Northern Arizona University(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      Los Alamos National Laboratory/New Mexico Consortium/Northern Arizona University
  • [Int'l Joint Research] Bugworks, Inc.(インド)

    • Country Name
      INDIA
    • Counterpart Institution
      Bugworks, Inc.
  • [Journal Article] Structural and functional characteristics of the tripartite ABC transporter2023

    • Author(s)
      Okada Ui、Murakami Satoshi
    • Journal Title

      Microbiology

      Volume: 168 Pages: 1~15

    • DOI

      10.1099/mic.0.001257

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Identification of key amino acid residues in OqxB mediated efflux of fluoroquinolones using site-directed mutagenesis2023

    • Author(s)
      Bhowmik Purnendu、Bharatham Nagakumar、Murakami Satoshi、Ramachandran Vasanthi、Datta Santanu
    • Journal Title

      Research in Microbiology

      Volume: 174 Pages: 104039~104039

    • DOI

      10.1016/j.resmic.2023.104039

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Structure-Based Analysis of Transient Interactions between Ketosynthase-like Decarboxylase and Acyl Carrier Protein in a Loading Module of Modular Polyketide Synthase2023

    • Author(s)
      Chisuga Taichi、Murakami Satoshi、Miyanaga Akimasa、Kudo Fumitaka、Eguchi Tadashi
    • Journal Title

      ACS Chemical Biology

      Volume: 18 Pages: 1398~1404

    • DOI

      10.1021/acschembio.3c00151

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Crystal structures of multidrug efflux transporters from <i>Burkholderia pseudomallei</i> suggest details of transport mechanism2023

    • Author(s)
      Kato Takaaki、Okada Ui、Hung Li-Wei、Yamashita Eiki、Kim Heung-Bok、Kim Chang-Yub、Terwilliger Thomas C.、Schweizer Herbert P.、Murakami Satoshi
    • Journal Title

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      Volume: 120 Pages: 1~12

    • DOI

      10.1073/pnas.2215072120

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Dissection of an ABC transporter LolCDE function analyzed by photo-crosslinking2023

    • Author(s)
      Tao Kazuyuki、Narita Shin-ichiro、Okada Ui、Murakami Satoshi、Tokuda Hajime
    • Journal Title

      The Journal of Biochemistry

      Volume: 175 Pages: 427~437

    • DOI

      10.1093/jb/mvad118

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Twenty years structural study of RND transporters, the most potent multidrug efflux transporters, of Gram-negative bacteria. ~ For overcoming the drug resistance problem2024

    • Author(s)
      Murakami Satoshi
    • Organizer
      International Conference on New Horizons in Bioengineering: Fostering Academia-Industry Partnership
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Structural basis of multidrug resistance in Gram negative bacteria2024

    • Author(s)
      Murakami Satoshi
    • Organizer
      International Conference on Structural Biology & Drug Discovery (ICSBDD-2024)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks] バークホルデリア菌の多剤排出ポンプの結晶構造解析に成功

    • URL

      https://www.titech.ac.jp/news/2023/067130

URL: 

Published: 2024-12-25  

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