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2023 Fiscal Year Research-status Report

F型アクチン結晶化システムを利用してATP加水分解を原子分解能レベルで理解する

Research Project

Project/Area Number 23K05666
Research InstitutionOkayama University

Principal Investigator

武田 修一  岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 特任助教 (50509081)

Project Period (FY) 2023-04-01 – 2026-03-31
Keywordsアクチン / ATP加水分解 / X線結晶構造解析 / 細胞骨格 / カチオン配位
Outline of Annual Research Achievements

アクチンは繊維体Fアクチンへの重合に伴い、結合ATPを加水分解する (Oda, Nature, 2009)。従ってアクチンATP加水分解機構を原子レベルで理解するためには、活性型のF型コンフォメーションアクチン構造が必須である。近年のクライオ電子顕微鏡技術の発展の恩恵を受け、3.1オングストローム分解能のFアクチン構造が報告されている (Chou, PNAS, 2019) 。しかし、これらの “近原子分解能”構造からは、加水分解反応の肝である水分子は同定できない。X線結晶構造解析はこの目的に適するが、その不定長繊維に会合する性質ゆえ、Fアクチンの単結晶化は不可能であった。申請者はFアクチン切断タンパク質フラグミンのN末端側ドメイン (F1) との複合体中で、アクチン分子が繊維重合を伴わずにF型コンフォメーションに固定されることを発見した。このF型アクチン結晶化システムを用い、加水分解前 (AMPPNP: ATPアナログ)、分解後 (ADP-Pi) 、Pi放出後 (ADP) 各構造を超高分解能 (1.15オングストローム) で決定した。本課題では、申請者が確立したF型アクチン結晶化システムを利用して、アクチンATP加水分解反応を原子分解能レベルで説明することを目指す。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

アクチンは二価カチオンとしてカルシウムイオンを含む溶液(通称G-buffer)中では極めて重合しにくく、マグネシウムイオン添加により重合が促進されることが、古くから知られているが、アクチンがどのようにカチオンを見分けているのかはわかっていない。今回カルシウムイオン存在下でF型アクチン結晶構造を決定し、マグネシウムイオン配位結晶と比較したところ、アクチン分子全体に渡るコンフォメーション変化が観察された。

Strategy for Future Research Activity

今後の目標として、異なるカチオンを配位したアクチン構造の同定を試みル。また変異体アクチンの構造解析にも挑む。

Causes of Carryover

備品等の購入が遅れたため。残額は適宜次年度に使用する予定である。

  • Research Products

    (2 results)

All 2024

All Presentation (2 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Presentation] BL2S1で明らかとなった細胞骨格タンパク質アクチンの高精細構造2024

    • Author(s)
      武田修一
    • Organizer
      第12回名古屋大学シンクロトロン光研究センターシンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] ゲルゾリンタンパク質フラグミンによるアクチン繊維切断機構2024

    • Author(s)
      武田修一, Linh T. Tran, 小田俊郎, 渡邉信久, 永江峰幸, 藤原郁子, Robert C. Robinson, 成田哲博, 前田雄一郎
    • Organizer
      生体運動研究合同班会議 2024

URL: 

Published: 2024-12-25  

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