Dynamism of a proton-driven protein translocation motor.

• Project/Area Number: 16K14713
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Biophysics
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: Tsukazaki Tomoya 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 准教授 (80436716)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): TANAKA Yoshiki 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 助教 (10632333)
• Research Collaborator: FURUKAWA Arata ; SUGANO Yasunori
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2017: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2016: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: エックス線結晶構造解析 / タンパク質 / 蛋白質 / タンパク質の膜透過 / トランスロコン / 膜タンパク質 / 蛋白質の膜透過 / SecDF / 膜蛋白質

Outline of Final Research Achievements

The protein translocation across the membrane is one of the fundamental, conserved reactions in all cells. SecDF, a proton driven motor, drives the protein translocation. SecDF has transmembrane helixes and soluble domains. Although the soluble region was shown to be highly mobile, the details were not clear. In this study, we have determined the crystal structures of SecDF that are different from the previous report. the data and the subsequent functional analyses, we propose a functional model of SecDF.

Research Products

• [Journal Article] Remote Coupled Drastic β-Barrel to β-Sheet Transition of the Protein Translocation Motor. (2018)
  • Author(s): Furukawa A, Nakayama S, Yoshikaie K, Tanaka Y, Tsukazaki T.
  • Journal Title: Structure Volume: 26 Pages: 485-489
  • DOI: 10.1016/j.str.2018.01.002
  • NAID: 120006411147
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] BepA mediates productive transfer of substrate proteins to the β-barrel assembly machinery (BAM) complex. (2017)
  • Author(s): Daimon, Y., Masui, C., Tanaka, Y., Shiota, T., Suzuki, T., Miyazaki, R., Sakurada, H., Lithgow, T., Dohmae, N., Mori, H., Tsukazaki, T., Narita, S. and Akiyama, Y.
  • Journal Title: Molecular Microbiology Volume: 106 Pages: 760-776
  • DOI: 10.1111/mmi.13844
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Crystal Structure of a Plant Multidrug and Toxic Compound Extrusion Family Protein (2017)
  • Author(s): Tanaka Yoshiki、Iwaki Shigehiro、Tsukazaki Tomoya
  • Journal Title: Structure Volume: 25 Pages: 1455-1460
  • DOI: 10.1016/j.str.2017.07.009
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] SecY-SecA fusion protein retains the ability to mediate protein transport (2017)
  • Author(s): Sugano Yasunori、Furukawa Arata、Nureki Osamu、Tanaka Yoshiki、Tsukazaki Tomoya
  • Journal Title: PLoS One Volume: 12
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0183434
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Tunnel formation inferred from the I form structures of the proton-driven protein secretion motor SecDF. (2017)
  • Author(s): Furukawa, A., Yoshitaie, K., Mori, T., Mori, H., Ito, M., Morimoto, Y. V., Sugano, Y., Iwaki, S., Minamino, T., Sugita, Y., Tanaka, Y. & Tsukazaki, T.
  • Journal Title: Cell Rep. Volume: 19 Pages: 1-7
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2017.04.030
  • NAID: 120006353868
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Tunnel formation inferred from the I form structures of the proton-driven protein secretion motor SecDF (2017)
  • Author(s): Arata Furukawa, Kunihito Yoshikaie, Takaharu Mori, Hiroyuki Mori, Yusuke V. Morimoto, Yasunori Sugano, Shigehiro Iwaki, Tohru Minamino, Yuji Sugita, Yoshiki Tanaka, Tomoya Tsukazaki
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 印刷中
  • NAID: 120006226309
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Structure-based working model of SecDF, a bacterial protein translocation motor (2018)
  • Author(s): Tomoya Tsukazaki
  • Organizer: Gordon Research Conference: Protein Transport Across Cell Membranes
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 共生細菌由来MATE様多剤排出トランスポーターの結晶化 (2017)
  • Author(s): 谷口 勝英, 藤本 圭, 田中 良樹, 塚崎 智也
  • Organizer: 第９０回 日本細菌学会総会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県・仙台市）
  • Year and Date: 2017-03-19
• [Presentation] 膜輸送装置の構造と機能 (2017)
  • Author(s): 田中 良樹, 古川 新, 森 貴治, 森 博幸, 森本 雄祐, 菅野 泰功, 岩木 薫大, 南野 徹, 杉田 有治, 塚﨑 智也
  • Organizer: 第９０回 日本細菌学会総会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県・仙台市）
  • Year and Date: 2017-03-19
  • Invited
• [Presentation] Snapshots of the proton-driven protein translocation motor (2017)
  • Author(s): Arata Furukawa, Kunihito Yoshikaie, Takaharu Mori, Hiroyuki Mori, Yusuke V. Morimoto, Yasunori Sugano, Shigehiro Iwaki, Tohru Minamino, Yuji Sugita, Yoshiki Tanaka, Tomoya Tsukazaki
  • Organizer: EMBO conference | Protein translocation and cellular homeostasis
  • Place of Presentation: Hotel Valamar Lacroma (クロアチア・ドブロブニク)
  • Year and Date: 2017-03-18
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Cytoplasmic insights of protein-conducting channel implied from the crystal structures of SecYEG (2017)
  • Author(s): Yasunori Sugano, Arata Furukawa, Yoshiki Tanaka, Tomoya Tsukazaki
  • Organizer: EMBO conference | Protein translocation and cellular homeostasis
  • Place of Presentation: Hotel Valamar Lacroma (クロアチア・ドブロブニク)
  • Year and Date: 2017-03-18
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 大腸菌のペリプラズムプロテアーゼBepAは、TPR domainを介した タンパク質間相互作用により外膜機能を維持する (2017)
  • Author(s): 大門 康志, 舛井 千草, 宮﨑 亮次, 櫻田 洋人, 田中 良樹, 鈴木 健裕, 堂前 直, 森 博幸, 塚崎 智也, 成田 新一郎, 秋山 芳展
  • Organizer: 日本農芸化学会2017年度大会
  • Place of Presentation: 名古屋大学（愛知県・名古屋市）
  • Year and Date: 2017-03-17
• [Presentation] Secトランスロコンを介した膜透過の高速AFM観察 (2017)
  • Author(s): 春山 隆充, 菅野 泰功, 田中 良樹, 紺野 宏記, 塚崎 智也
  • Organizer: 平成28年度 生物物理学会中部支部 講演会
  • Place of Presentation: 名古屋大学（愛知県・名古屋市）
  • Year and Date: 2017-03-06
• [Presentation] タンパク質膜透過を駆動するモータータンパク質のスナップショット (2017)
  • Author(s): 古川 新, 吉海江 国仁, 森 貴治, 森 博幸, 森本 雄祐, 菅野 泰功, 岩木 薫大, 南野 徹, 杉田 有治, 田中 良樹, 塚崎 智也
  • Organizer: 2017年 生体運動研究合同班会議
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（兵庫県・神戸市）
  • Year and Date: 2017-01-06
• [Presentation] Protein Translocation Motor SecDF (2017)
  • Author(s): Tomoya Tsukazaki
  • Organizer: New trends for Structural Life Science
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Snapshots of the proton-driven protein secretion motor (2017)
  • Author(s): 塚崎智也
  • Organizer: 第17回日本蛋白質科学会年会
• [Presentation] タンパク質膜透過駆動モータータンパク質 SecDF (2017)
  • Author(s): 塚崎智也
  • Organizer: 第14回21世紀大腸菌研究会
• [Presentation] Protein translocation motor SecDF (2017)
  • Author(s): Tomoya Tsukazaki
  • Organizer: International Symposium on Protein Quality Control
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Snapshots of a protein translocation motor (2016)
  • Author(s): 古川 新, 吉海江 国仁, 森 貴治, 森 博幸, 森本 雄祐, 菅野 泰功, 岩木 薫大, 南野 徹, 杉田 有治, 田中 良樹, 塚崎 智也
  • Organizer: 第５４回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: つくば国際会議場（茨城県・つくば市）
  • Year and Date: 2016-11-25
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Molecular mechanisms underlying proton transport in SecDF (2016)
  • Author(s): Takaharu Mori, Yoshiki Tanaka, Kunihito Yoshikaie, Tomoya Tsukazaki, Yuji Sugita
  • Organizer: 第５４回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: つくば国際会議場（茨城県・つくば市）
  • Year and Date: 2016-11-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Cytoplasmic insights of protein-conducting channel implied from the crystal structures of SecYEG (2016)
  • Author(s): Arata Furukawa, Yasunori Sugano, Yoshiki Tanaka, Tomoya Tsukazaki
  • Organizer: Zing conferences: Protein Secretion in Bacteria Conference 2016
  • Place of Presentation: Sirata Beach Resort Tampa, Florida. USA
  • Year and Date: 2016-11-09
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Snapshots of the proton-driven protein translocation motor (2016)
  • Author(s): Arata Furukawa, Kunihito Yoshikaie, Yasunori Sugano, Yoshiki Tanaka, Tomoya Tsukazaki
  • Organizer: Zing conferences: Protein Secretion in Bacteria Conference 2016
  • Place of Presentation: Sirata Beach Resort Tampa, Florida. USA
  • Year and Date: 2016-11-09
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Snapshots of a proton-driven protein translocation motor (2016)
  • Author(s): Tomoya Tsukazaki, Kunihito Yoshikaie, Arata Furukawa, Yasunori Sugano, Yoshiki Tanaka
  • Organizer: The 42nd Naito Conference on In the Vanguard of Structural Biology: Revolutionizing Life Sciences
  • Place of Presentation: シャトレーゼ ガトーキングダム サッポロ（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2016-10-04
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 分子シミュレーションによるタンパク質透過チャネル因子 SecG の構造揺らぎの解析 (2016)
  • Author(s): 森 貴治, 塚崎 智也, 杉田 有治
  • Organizer: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学角間キャンパス（石川県・金沢市）
  • Year and Date: 2016-09-13
• [Presentation] Complete and Peptide-bound Structures of the Sec translocon (2016)
  • Author(s): Yoshiki Tanaka, Yasunori Sugano, Mizuki Takemoto, Takaharu Mori, Arata Furukawa, Tsukasa Kusakizako, Ryuichiro Ishitani, Yuji Sugita, Osamu Nureki, Tomoya Tsukazaki
  • Organizer: Nascent Chain Biology Meeting 2016
  • Place of Presentation: 富士レークホテル（山梨県・富士河口湖町）
  • Year and Date: 2016-09-02
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Secトランスロコンの１ユニット再構成系の構築と動的探査 (2016)
  • Author(s): 菅野 泰功, 春山 隆充, 田中 良樹, 紺野 宏記, 塚崎 智也
  • Organizer: 第１６回日本蛋白質科学会 年会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場（福岡県・福岡市）
  • Year and Date: 2016-06-06
• [Presentation] タンパク質膜透過チャネルSecYEGにおけるSecGの役割-分子動力学計算によるアプローチ- (2016)
  • Author(s): 森 貴治, 塚崎 智也, 杉田 有治
  • Organizer: 第１６回日本蛋白質科学会 年会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場（福岡県・福岡市）
  • Year and Date: 2016-06-06
• [Presentation] 新生鎖を膜透過させるSec蛋白質のＸ線結晶構造解析 (2016)
  • Author(s): 田中 良樹, 菅野 泰功, 武本 瑞貴, 森 貴治, 古川 新, 吉海江 国仁, 草木迫 司, 熊崎 薫, 鹿島 絢子, 石谷 隆一郎, 杉田 有治, 濡木 理, 塚崎 智也
  • Organizer: 第１６回日本蛋白質科学会 年会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場（福岡県・福岡市）
  • Year and Date: 2016-06-06
  • Invited
• [Presentation] SecDFの構造変化 (2016)
  • Author(s): 吉海江 国仁, 菅野 泰功, 田中 良樹, 塚崎 智也
  • Organizer: 第13回 21世紀大腸菌研究会
  • Place of Presentation: グリーンピア南阿蘇（熊本県・南阿蘇村）
  • Year and Date: 2016-06-02
• [Presentation] 蛋白質分泌マシーナリーの動的精密探査に向けて (2016)
  • Author(s): 菅野 泰功, 春山 隆充, 田中 良樹, 紺野 宏記, 塚崎 智也
  • Organizer: 第13回 21世紀大腸菌研究会
  • Place of Presentation: グリーンピア南阿蘇（熊本県・南阿蘇村）
  • Year and Date: 2016-06-02
• [Book] 生物物理Vol.58 (2018)
  • Author(s): 日本生物物理学会
  • Total Pages: 120
  • Publisher: 中西印刷株式会社
• [Remarks] 細胞膜を越えてタンパク質を輸送するモータータンパク質の詳細な作動原理を解明
  • URL: http://www.naist.jp/pressrelease/2017/05/003760.html
• [Remarks] 奈良先端科学技術大学院大学 バイオサイエンス研究科 塚崎研 研究業績
  • URL: http://bsw3.naist.jp/tsukazaki/publication.html