Ｂａｍ複合体による外膜タンパク質形成の構造基盤の解明

• Project/Area Number: 14J09020
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Structural biochemistry
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 草木迫 司 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000); Fiscal Year 2016: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2015: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2014: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: 構造生命科学 / X線結晶構造解析 / 膜タンパク質 / タンパク質の膜組み込み / 構造生物学

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，特に真正細菌の細胞において，外膜タンパク質がどのように外膜に組み込まれるのか，その形成メカニズムの構造基盤を解明することを目的として，外膜タンパク質の膜組み込み装置であるBam複合体に着目して構造研究を推進してきた．これまでにBam複合体の中核因子である膜タンパク質BamAの結晶化に成功していたが，最終的にBamAならびにBam複合体の構造決定には至らなかった．2016年には，海外の他研究室からBam複合体の構造が相次いで報告された．これらの報告から外膜タンパク質形成メカニズムの構造基盤の一端が示された．しかしながら，Bam複合体と基質タンパク質とがどのように相互作用して，またBam複合体がどのような構造変化を伴って基質タンパク質を外膜に組み込むのかということに関しては，未だ不明な点が多く残されている．今後はBam複合体と基質タンパク質との複合体の構造解析や膜組み込み過程におけるダイナミクス研究の進展が予想される．また前年度に引き続いて，Vibrio choleraeに由来する多剤排出輸送体MATEトランスポーターの構造・ダイナミクス研究も進め，本年度はその成果の一部を国際誌に発表した．決定した異なる2つのコンフォメーションの結晶構造と，得られた構造情報に基づく電子スピン共鳴解析の結果から，原核生物に由来するMATEトランスポーターに共通した基質排出メカニズムが示唆された．

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。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Vanderbilt University(米国)
• [Int'l Joint Research] Vanderbilt University(米国)
• [Journal Article] LCP crystallization and X-ray diffraction analysis of VcmN, a MATE transporter from Vibrio cholerae. (2016)
  • Author(s): 2.Kusakizako, T.; Tanaka, Y.; Hipolito, C. J.; Kuroda, T.; Ishitani, R.; Suga, H.; Nureki, O.
  • Journal Title: Acta Crystallogr. F Struct. Biol. Commun. Volume: 72(Pt 7) Issue: 7 Pages: 552-557
  • DOI: 10.1107/s2053230x16008931
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 7.Crystal Structures of SecYEG in Lipidic Cubic Phase Elucidate a Precise Resting and a Peptide-Bound State (2015)
  • Author(s): Yoshiki Tanaka, Yasunori Sugano, Mizuki Takemoto, Takaharu Mori, Arata Furukawa, Tsukasa Kusakizako, Kaoru Kumazaki, Ayako Kashima, Ryuichiro Ishitani, Yuji Sugita, Osamu Nureki, Tomoya Tsukazaki
  • Journal Title: Cell report Volume: 13 Issue: 8 Pages: 1561-1568
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2015.10.025
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Structural analysis of a MATE transporter from Vibrio cholerae (2016)
  • Author(s): Kusakizako, T., Tanaka, Y., Maturana A. D., Hipolito, C. J., Kuroda, T., Ishitani, R., Suga, H., Nureki, O.
  • Organizer: The 9th K. H. Kuo Summer School of Electron Microscopy & Crystallography and 2016 Kuo Symposium on 3D Cryo-EM Molecular Imaging
  • Place of Presentation: Beijing, China
  • Year and Date: 2016-06-27
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Vibrio cholerae由来多剤排出トランスポーターMATEのX線結晶構造解析 (2015)
  • Author(s): 草木迫 司, 田中 良樹, Andres D. Maturana, Christopher J. Hipolito, 黒田 照夫, 石谷 隆一郎, 菅 裕明, 濡木 理
  • Organizer: 第10回トランスポーター研究会年会
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学芝共立キャンパス (東京都港区)
  • Year and Date: 2015-06-20
• [Presentation] Structural analysis of a MATE transporter from Vibrio cholerae (2015)
  • Author(s): Kusakizako, T., Tanaka, Y., Maturana, A. D., Hipolito, C. J., Kuroda, T., Ishitani, R., Suga, H., Nureki, O.
  • Organizer: "Multi-Drug Efflux Systems" Gordon Research Conference
  • Place of Presentation: Lucca (Barga), Italy
  • Year and Date: 2015-04-29
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] X-ray crystallographic analysis of a MATE multidrug transporter from V. cholerae (2014)
  • Author(s): Kusakizako, T., Tanaka, Y., Maturana, A.D., Hipolito, C.J., Kuroda, T., Ishitani, R., Suga, H., Nureki, O.
  • Organizer: The 23rd Congress and General Assembly of the International Union of Crystallography
  • Place of Presentation: Montreal, Canada
  • Year and Date: 2014-08-11