ATPチャネルPannexinファミリーの構造機能解析

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22KJ0577
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 田中 達基 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2023-03-08 – 2024-03-31
• Keywords: ATPチャネル / クライオ電子顕微鏡

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、細胞死のトリガーとなるATPチャネルPannexin1、神経の分化を制御するPannexin2および骨細胞の分化にかかわるPannexin3についてクライオ電子顕微鏡を用いた構造解析を試みた。我々はバキュロウイルスを用いた哺乳細胞によるPannexin1の大量発現系およびHisタグアフィニティークロマトグラフィー・ゲルろ過クロマトグラフィーによる精製系を確立した。界面活性剤中のPannexin1に対してクライオ電子顕微鏡による構造解析を試みたが、タンパク質粒子の気液界面への吸着に由来すると考えられる粒子の向きの偏りにより構造決定には至らなかった。そこでPannexin1を脂質nanodiscに再構成することで偏りを解消し、構造決定に足る密度マップを得た。密度マップより、Pannexin1が7量体チャネルを形成することを明らかにした。また、哺乳細胞によるPannexin2およびPannexin3の発現を融合させたGFPを用いた蛍光ゲルろ過クロマトグラフィーにて評価したところ、Pannexin3にが性状良く発現することが分かった。そこでPannexin3に関してPannexin1と同様の手法で大量発現・精製を行い構造解析を試みたが、粒子の不均一性などの問題から構造決定に足る密度マップは得られなかった。しかしその二次元平均像から、pannexin3がPannexin1と同様7量体チャネルを形成することを明らかにした。

Research Products

• [Journal Article] Structural basis for lysophosphatidylserine recognition by GPR34 (2024)
  • Author(s): Izume Tamaki、Kawahara Ryo、Uwamizu Akiharu、Chen Luying、Yaginuma Shun、Omi Jumpei、Kawana Hiroki、Hou Fengjue、Sano Fumiya K.、Tanaka Tatsuki、Kobayashi Kazuhiro、Okamoto Hiroyuki H.、Kise Yoshiaki、Ohwada Tomohiko、Aoki Junken、Shihoya Wataru、Nureki Osamu
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 15 Pages: -
  • DOI: 10.1038/s41467-024-45046-z
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cryo-EM structure of the transposon-associated TnpB enzyme (2023)
  • Author(s): Nakagawa Ryoya、... 、Tanaka Tatsuki、...、Zhang Feng、Nureki Osamu
  • Journal Title: Nature Volume: 616 Pages: 390～397
  • DOI: 10.1038/s41586-023-05933-9
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] GPCR-like architecture in cryptophyte channelrhodopsin enables high light sensitivity (2023)
  • Author(s): 田中 達基, 山下 陽, 杉本 哲平, 細島 頌子, 佐野 文哉, 飯田 航, 片山 耕大, 角田 聡, 志甫谷 渉, 神取 秀樹, 濡木 理
  • Organizer: 第23回日本蛋白質科学会年会
• [Presentation] GPCR-like architecture in cryptophyte channelrhodopsin enables high light sensitivity. (2023)
  • Author(s): Tatsuki Tanaka, Shoko Hososhima, Yo Yamashita, Teppei Sugimoto, Fumiya K. Sano, Wataru Iida, Kota Katayama, Satoshi P. Tsunoda, Wataru Shihoya, Hideki Kandori, Osamu Nureki
  • Organizer: Structure, Function and Dynamics (SFD) International Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Structural basis for the highly sensitive channelrhodopsin GtCCR4 (2023)
  • Author(s): 田中 達基, 細島 頌子, 山下 陽, 杉本 哲平, 中村 敏規, 飯田 航, 佐野 文哉, 小田 和正, 内橋 貴之, 片山 耕大, 古谷 祐詞, 角田 聡, 志甫谷 渉, 神取 秀樹, 濡木 理
  • Organizer: 第61回日本生物物理学会年会
• [Presentation] Structural basis for the highly sensitive channelrhodopsin GtCCR4 (2023)
  • Author(s): Tatsuki Tanaka, Shoko Hososhima, Yo Yamashita, Teppei Sugimoto, Toshiki Nakamura, Wataru Iida, Fumiya K. Sano, Kazumasa Oda, Takayuki Uchihashi, Kota Katayama, Yuji Furutani, Satoshi P. Tsunoda, Wataru Shihoya, Hideki Kandori, Osamu Nureki
  • Organizer: 高速分子動画 国際シンポジウム2023
  • Int'l Joint Research