Elucidation of the mechanism of kinetically controlled reaction fields in cells
| Project Area | Kinetics-Driven Supramolecular Chemistry |
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| Project/Area Number |
21H05095
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (II)
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
奥村 正樹 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 准教授 (50635810)
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| Project Period (FY) |
2021-08-23 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥40,950,000 (Direct Cost: ¥31,500,000、Indirect Cost: ¥9,450,000)
Fiscal Year 2023: ¥11,830,000 (Direct Cost: ¥9,100,000、Indirect Cost: ¥2,730,000)
Fiscal Year 2022: ¥10,920,000 (Direct Cost: ¥8,400,000、Indirect Cost: ¥2,520,000)
Fiscal Year 2021: ¥18,200,000 (Direct Cost: ¥14,000,000、Indirect Cost: ¥4,200,000)
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| Keywords | 酸化的フォールディング / 反応遅延制御 / フォールディング / potein assembly / レドックス反応場 / 小胞体 / protein assembly |
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| Outline of Research at the Start |
蛋白質の四次構造形成は、生体における非対称分子集合化反応である。この形成プロセス反応は、生物学において未解明である。試験管内、ポリペプチド鎖とシャペロンなど補助因子間での反応では、四次構造形成効率は大幅に低下する。つまりこの過程は、従来の概念では理解することができず、その解明には反応の概念を変革する必要がある。四次構造形成の起点は、複数種のポリペプチド鎖の局所濃縮である。本研究代表者は、小胞体内に形成される新たな反応場が基質を選択的に濃縮することを発見した。本研究における四次構造形成過程の詳細な機序解明は、人工環境での四次構造形成を可能にする人工遅延反応場構築の道を切り拓く
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| Outline of Annual Research Achievements |
小胞体内化学的触媒反応場の形成メカニズムを明らかにするため、分子生物学的手法により構成成分やトリガーとなる因子を抽出する。既に、小胞体内化学的触媒反応場の形成因子を見出しており、2021年度は小胞体内化学的触媒反応場の形成および消失メカニズムを明らかにするため、A01班齋尾と協力し、NMR測定による立体構造・ダイナミクス解析を行った。その結果、小胞体内化学的触媒反応場の形成因子の構造変化を捉えることに成功した。また、2021年度は、小胞体内化学的触媒反応場の可視化を目指し、屈折率を活かしたホロトモグラフィー顕微鏡を設置し、in vitroでの化学的触媒反応場の形成と消失の可視化に成功した。さらに、本化学的触媒反応場に取り込まれる因子を幾種か同定し、本反応場内の屈折率の変化を追うことが可能となった。この結果は本化学的触媒反応場に蛍光標識した各因子を取込む結果とconsistentであり、本化学的触媒反応場の内部のpacking状態の評価を可能とした。今後、細胞内の化学的触媒反応場の可視化を目指す。
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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
ホロトモグラフィー顕微鏡を設置し、in vitroでの化学的触媒反応場の形成と消失の可視化に成功した。また、本化学的触媒反応場に取り込まれる因子を幾種か同定し、本反応場内の屈折率の変化を追うことが可能となったため、当初の予定通り進行していることを裏付ける。一方で、細胞内実験の可視化が今後の課題である。
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| Strategy for Future Research Activity |
本化学的触媒反応場の形成メカニズムについて論文化を目指すため、NMR測定による立体構造・ダイナミクス解析を進め、2022年度中の論文投稿を目指す。さらに、細胞内の可視化や、本反応場に取り込まれる因子の探索をさらに進め、本区画における生理学的意義の追及を推進する。
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Report
(1 results)
Research Products
(12 results)
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[Journal Article] A unique leucine-valine adhesive motif supports structure and function of protein disulfide isomerase P5 via dimerization2021
Author(s)
Okumura M, Kanemura S., Matsusaki M., Kinoshita M., Saio T., Ito D., Hirayama C., Kumeta H., Watabe M., Amagai Y., Lee Y. H., Akiyama S. and Inaba K.
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Journal Title
Structure
Volume: 29
Issue: 12
Pages: 1-14
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Functional Interplay between P5 and PDI/ERp72 to Drive Protein Folding.2021
Author(s)
Matsusaki M, Okada R, Tanikawa Y, Kanemura S, Ito D, Lin Y, Watabe M, Yamaguchi H, Saio T, Lee YH, Inaba K, and *Okumura M.
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Journal Title
Biology
Volume: 10
Issue: 11
Pages: 1112-1112
DOI
NAID
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Ca2+ Regulates ERp57-Calnexin Complex Formation.2021
Author(s)
Tanikawa Y,# Kanemura S,# Ito D, Lin Y, Matsusaki M, Kuroki K, Yamaguchi H, Maenaka K, Lee YH, Inaba K, and *Okumura M.
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Journal Title
Molecules
Volume: 26
Issue: 10
Pages: 2853-2853
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Distinct roles and actions of protein disulfide isomerase family enzymes in catalysis of nascent-chain disulfide bond formation2021
Author(s)
Hirayama, C., Machida, K., Noi, K., Murakawa, T., Okumura, M., Ogura, T., Imataka, H., and Inaba, K.*
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Journal Title
iScience
Volume: 4
Issue: 4
Pages: 102296-102296
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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