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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Molecular mechanism of the structural formation and functional regulation of the V1 rotary motor

Research Project

Project/Area Number 26291009
Research InstitutionChiba University

Principal Investigator

村田 武士  千葉大学, 大学院理学研究科, 教授 (80415322)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
KeywordsV-ATPase / 回転分子モーター / X線結晶構造解析
Outline of Annual Research Achievements

AサブユニットのX線結晶構造解析---前年度までの研究によりヌクレオチド非結合型Aサブユニットの結晶構造を分解能1.8 Aで決定した。本年度はADP結合型Aサブユニットの結晶構造を得ることを目的に、ADPとの共結晶化を進めた。得られた結晶についてX線結晶構造解析を行ったが、ADPと考えられる電子密度は存在していなかった。

変異A3B3複合体の作製及び機能構造解析---前年度の研究により、A3B3変異体R350Kの結晶を得ることに成功している。本年度は、X線結晶構造解析を継続し、本変異体の結晶構造を3.5 A分解能で決定した。また、この変異体のATPase活性を測定したところ、ATP加水分解能を失っていることが明らかになった。

複合体の構造形成と機能制御の分子機構モデルの提案---3年間の研究により、Aサブユニット、Bサブユニット、AMP-PNPが結合したA1B1複合体、A3B3変異体(R350K)のX線結晶構造を解明した。また、各サンプルのATPase活性やDF軸複合体との結合親和性などの生化学的性質を明らかにした。得られた結果を総合して、V1モーターの構造形成と機能制御の分子機構モデルを以下に提案する。
AサブユニットとBサブユニットはヌクレオチド非存在下では相互作用しない。ATPやADPがAサブユニットに結合(親和性は10 uM程度)することにより構造変化し、Bサブユニットと結合可能となる。この結合にはBサブユニットに存在するRフィンガー(R350)が重要であり、ATPの加水分解にも必須の残基である。得られたA1B1複合体はDF軸複合体と結合能を持つようになる。さらにA1B1DF複合体に2分子のA1B1複合体が結合することによりV1複合体が形成されるというモデルである。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (2 results)

All 2016

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (1 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Crystal structures of the ATP-binding and ADP-release dwells of the V1 rotary motor2016

    • Author(s)
      Kano Suzuki, Kenji Mizutani, Shintaro Maruyama, Kazumi Shimono, Fabiana L. Imai, Eiro Muneyuki, Yoshimi Kakinuma, Yoshiko Ishizuka-Katsura, Mikako Shirouzu, Shigeyuki Yokoyama, Ichiro Yamato and Takeshi Murata
    • Journal Title

      Nat. Commun.

      Volume: 7 Pages: 13235

    • DOI

      DOI: 10.1038/ncomms13235

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 膜蛋白質の耐熱化と発現・精製2016

    • Author(s)
      村田武士
    • Organizer
      日本蛋白質科学会
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場(福岡県・福岡市)
    • Year and Date
      2016-06-07 – 2016-06-07
    • Invited

URL: 

Published: 2018-01-16  

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