2016 Fiscal Year Annual Research Report
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26291034
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
昆 隆英 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (30332620)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | モータータンパク質 / 細胞内物質輸送 / 構造生物学 / タンパク質科学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ダイニンは，ATP加水分解を利用して微小管上を滑り運動する巨大なモーター蛋白質複合体で，そのモーター活性は細胞内物質輸送，細胞移動，細胞分裂，鞭毛・繊毛運動など広範な細胞運動の駆動に必須である．しかし，これら多様な細胞内機能を発揮するために重要な「ダイニンの運動活性を制御するメカニズム」はいまだに謎に包まれており，その解明は生物物理学・細胞生物学分野の重要な研究課題のひとつである．
本研究課題は，ダイニンの機能面での解析を進めるとともに，構造面での研究を強力に推進することで，その運動活性制御メカニズムの全貌を原子レベルで明らかにすることを最終目標としている．
本年度の研究では，昨年度に引き続き，ダイニンの細胞内活性制御において中心的役割を果たすと考えられている「二量体不活性化複合体」の構造解析に向けた諸検討を行った。具体的にはまず，ダイニンの二量体不活性化状態を強く安定化するタンパク質因子の同定に成功した。この因子とダイニン二量体の複合体を形成させることで，従来よりもはるかに高い効率で不活性化複合体を調製することが可能となった。次に当該複合体について単結晶を安定して得られる条件を確立した。しかし，得られた結晶の現時点での最高回折能は12-14 Å程度と構造解析を行うには不十分であり，今後の結晶改良もしくは新たな結晶化条件の探索が必要な状況である。また，本研究では結晶構造解析と並行して，クライオ電子顕微鏡法による構造解析も進めている。本年度の研究では，二量体不活性化複合体について，ネガティブ染色電顕像二次元単粒子解析を行い，タンパク質サンプルが構造解析に適する性状を持つことを確認した。さらに， ダイレクトCMOS検出器搭載クライオ電子顕微鏡 (Titan Krios + Falcon2)による予備的な電顕イメージの取得も順調に進めることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究の主要な海外共同研究者が病気のため引退することとなった。そのため，共同研究として行っていたクライオ電子顕微鏡解析の系を，研究代表者が所属する組織内で新たに立ち上げる必要があり，本研究課題の一部の進捗がやや遅れる状況となっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
ダイニン運動活性のオン・オフ制御は様々な階層で起こるが，特に重要だと考えられるのは次の4点である：①ダイニンMD内の複数のATP加水分解部位による制御；②ダイニンを構成する2個のMD間の相互作用による制御；③モーター活性制御タンパク質のダイニンへの結合による制御；④微小管との相互作用による制御。過去3年間の研究により，①-③の課題については，一定の成果を得ることができた。今後は，クライオ電子顕微鏡解析に特に注力して，これらの課題の完遂を目指す。
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| Causes of Carryover |
本研究課題の主たる海外共同研究者が，病気のため大学教職員を辞することとなった。そのため，彼との共同研究として遂行する予定であった部分について，新たに国内で研究体制を組み直す必要があり，補助事業期間を延長することとなった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
主として当該研究課題が対象とするタンパク質サンプルの調製に必要な消耗品費とクライオ電子顕微鏡解析に必要な消耗品費に充てる。
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[Journal Article] Elastic properties of dynein motor domain obtained from all-atom molecular dynamics simulations.2016
Author(s)
Kamiya, N., Mashimo, T., Takano, Y., Kon, T., Kurisu, G., Nakamura, H.
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Journal Title
Protein Engineering, Design, and Selection
Volume: 29
Pages: 317-325
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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