多様なミトコンドリア膜タンパク質VDAC複合体の構造解析

• Project/Area Number: 22K06137
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 43030:Functional biochemistry-related
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 保坂 俊彰 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 技師 (40462725)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2025: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000); Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: VDAC / TSPO / クライオ電子顕微鏡 / 大腸菌無細胞合成系 / 複合体 / ミトコンドリア

Outline of Research at the Start

ヒト由来ミトコンドリア外膜に存在するアニオンチャネルvoltage dependent anion channel 1 (VDAC1)は、単体でアニオン輸送を行うだけではなく、種々のタンパク質と複合体を形成し、特異的な性状を発揮することが知られている。本研究では、様々なVDAC複合体について、X線結晶構造解析やクライオ電子顕微鏡を用いて構造解析することを明らかとすることを目的とする。

Outline of Annual Research Achievements

ミトコンドリア外膜に存在するアニオンチャネルvoltage dependent anion channel 1 (VDAC1)は、単体でATPなどの代謝アニオン物質をミトコンドリアと細胞質間の輸送を行うだけではなく、種々のタンパク質と複合体を形成し、特異的な性状を発揮し、細胞のエネルギー産生に必須なタンパク質であることが知られている。その複合体の中には生存に用いられるものではなくアポトーシスにおけるミトコンドリアの膜透過性亢進に必須であるものもある。VDAC１単体の結晶構造は既知であるが、様々なヘテロタンパク質との複合体構造は明らかとなっていない。
申請者はヒトVDAC１の結晶構造解析を行い、更に相互作用するタンパク質（long non-coding RNA (lncRNA)であるGm9999由来ペプチド（KastorとPolluks）やtranslocator protein(TSPO)）との複合体調製に成功している。これらの試料を用いて、VDAC１と相互作用する分子の相互作用様式を明らかとすることを本研究の目的としている。
本年は、VDAC１単体やVDAC１とTSPO複合体の構造を明らかとするため、界面活性剤中やMSP1E3D1などを用いてナノディスク複合体を調製し、クライオ電子顕微鏡を用いた画像撮影を行った。得られた画像の解析処理を続け、５ Å程度の構造情報を得ることに成功した。現在、より高分解能の構造情報を得られるよう、様々な試料調製法の改良や、クライオ電子顕微鏡に用いるグリッド調製の条件検討を行っているところである。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

VDAC1単体やTSPOとの複合体の調製などは当初予定通りに終了した。また、クライオ電子顕微鏡での構造解析を目指し、ナノディスクへの再構成なども、当初の予定通り進んでいる。より高分解能のデータを得るために、各種スクリーニングや条件検討を続けている。

Strategy for Future Research Activity

より高分解能のクライオ電子顕微鏡による構造解析を目指した試料調製に取り組んでいく予定である。