2021 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of Molecular Sorting Mechanisms using Cryo-electron microscopy
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21H02654
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
小田 賢幸 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (20569090)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柳澤 春明 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 講師 (70466803)
新森 英之 山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (40311740)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | クライオ電子顕微鏡 / 繊毛 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
繊毛の構築機構を解析するために、クライオ電子顕微鏡を用いて中心対微小管の構成分子の一つであるFAP70の繊毛内局在を同定した。FAP70は中心対微小管のC2aと呼ばれる突起の構築に必要であり、FAP65およびFAP147と結合してC2aが構成されることを示した(Hou, Kubo, Oda, Witman et al J. Cell Sci. 2021, DOI: 10.1242/jcs.258540)。
クライオ電子トモグラフィーを用いてタンパク質の三次元構造を高解像度で再構成する方法を開発した。培養細胞にC-type lectinの一つであるlangerinを大量発現するとBirbeck granuleと呼ばれる層板小胞を生じる。これを精製、急速凍結した試料をクライオ電子顕微鏡を用いて撮影し、その三次元構造を0.64 nmの解像度まで明らかにした。このこれによりクライオ電子トモグラフィーを用いてタンパク質の二次構造まで可視化することができるようになった。さらにLangerin同士の結合を媒介するドメイン、loop258-263を特定し、これに変異を導入することで、Birbeck granuleの形成を阻害することに成功した。この変異langerinによるHIV取り込みを定量化し、loop258-263による結合がHIV取り込みに重要であることがわかった(Oda et al in revision, DOI:10.1101/2022.02.24.481763)。
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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
クライオ電子トモグラフィーの解像度向上が課題であったが、令和３年度の研究により二次構造がはっきり解析できる段階に到達した。令和４年度以降、さらなる解像度向上を目指す。
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| Strategy for Future Research Activity |
繊毛基部におけるタンパク質ソートの解析するためのツールを開発し、現在論文を投稿中である。この方法を用いて、繊毛基部から繊毛内部にタンパク質が輸送されるダイナミズムを解明する。また繊毛基部にmRNA制御機構が局在している可能性を示唆するデータが得られており、繊毛タンパク質の翻訳制御についての解析も進めている。クライオ電子トモグラフィーについては別の膜タンパク質をモデルとして解像度向上のための技術開発を行っていく。
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