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分子シャペロンの基質選択と活性発現における動的構造基盤

Publicly Offered Research

Project AreaNascent-chain Biology
Project/Area Number 17H05657
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

齋尾 智英  北海道大学, 理学研究院, 助教 (80740802)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥7,670,000 (Direct Cost: ¥5,900,000、Indirect Cost: ¥1,770,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2017: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Keywords分子シャペロン / 立体構造 / 結合解離速度 / NMR / フォールディング / プロリン異性化 / シャペロン / 高速AFM / 速度論 / 二量体 / トリガーファクター
Outline of Annual Research Achievements

新生タンパク質の折りたたみや輸送を制御するシャペロンの作用機序はこれまでほとんど明らかになっていなかった.本研究では,溶液NMRを主体とした立体構造解析と速度論解析によって,Trigger Factor (TF) シャペロンの活性発現メカニズムの一端を解明した.
TFは溶液中で二量体を形成するが,その意義や活性への影響は明らかにされていなかった.そこで本研究ではまず,溶液NMRによって100 kDa TF 二量体の高分解能立体構造を決定した (Saio et al. 2018 eLife).その結果,TFは逆平行の対称二量体を形成し,それによって基質結合サイトが寄せ集められ,一つの大きな面を形成することが明らかになった.速度解析の結果,TFはこの基質結合サイトの集積によって基質タンパク質との結合速度を上昇させていることが明らかになった.さらに,TFは二量体形成によって基質タンパク質を変性状態に保つholdase活性や,凝集を抑制する抗凝集活性を向上させていることが明らかになったことから,TFは二量体形成によって基質との結合速度を制御し,活性を調節しているという新たなメカニズムが明らかになった(Saio et al. 2018 eLife).
さらに本研究では,TFの活性ドメインであるプロリン異性化ドメインPPDの触媒メカニズムを明らかにした.PPDはプロリン残基直前のペプチド結合のcis/trans異性化を促進するが,そのメカニズムについては諸説提唱され,真相は謎に包まれていた.我々は,プロリンを含む基質ペプチドとの複合体立体構造解析とMDシミュレーションによって,PPDによるプロリンの認識と,cis/trans反応の遷移状態の安定化メカニズムについての詳細を明らかにした (Kawagoe et al. 2018 J Biol Chem).

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (23 results)

All 2019 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (4 results) Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 2 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 8 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] St. Jude Children's Research Hospital(米国)

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  • [Int'l Joint Research] University of Toronto(カナダ)

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  • [Int'l Joint Research] Univ. of Science & Technology of China(中国)

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  • [Journal Article] Accelerating structural life science by paramagnetic lanthanide probe methods2019

    • Author(s)
      Saio Tomohide、Ishimori Koichiro
    • Journal Title

      Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects

      Volume: - Issue: 2 Pages: 129332-129332

    • DOI

      10.1016/j.bbagen.2019.03.018

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dynamic assembly of protein disulfide isomerase in catalysis of oxidative folding2019

    • Author(s)
      Okumura Masaki、Noi Kentaro、Kanemura Shingo、Kinoshita Misaki、Saio Tomohide、Inoue Yuichi、Hikima Takaaki、Akiyama Shuji、Ogura Teru、Inaba Kenji
    • Journal Title

      Nature Chemical Biology

      Volume: 15 Issue: 5 Pages: 499-509

    • DOI

      10.1038/s41589-019-0268-8

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      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 立体構造から明らかにする分子シャペロンの作用機序2019

    • Author(s)
      斉尾 智英,石森 浩一郎
    • Journal Title

      生物物理

      Volume: -

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      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Oligomerization of a molecular chaperone modulates its activity2018

    • Author(s)
      Saio Tomohide、Kawagoe Soichiro、Ishimori Koichiro、Kalodimos Charalampos G
    • Journal Title

      eLife

      Volume: 7

    • DOI

      10.7554/elife.35731

    • NAID

      120006581597

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Structural insight into proline cis/trans isomerization of unfolded proteins catalyzed by the trigger factor chaperone2018

    • Author(s)
      Kawagoe Soichiro、Nakagawa Hiroshi、Kumeta Hiroyuki、Ishimori Koichiro、Saio Tomohide
    • Journal Title

      Journal of Biological Chemistry

      Volume: 293 Issue: 39 Pages: 15095-15106

    • DOI

      10.1074/jbc.ra118.003579

    • NAID

      120006585777

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 常磁性プローブを用いた立体構造解析2019

    • Author(s)
      斉尾 智英
    • Organizer
      大阪大学蛋白質研究所セミナー 第1回構造生命科学研究会
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    • Invited
  • [Presentation] Structural and kinetic basis for functional modulation of a molecular chaperone2019

    • Author(s)
      Tomohide Saio, Soichiro Kawagoe, Charalampos G Kalodimos, Koichiro Ishimori
    • Organizer
      8TH Asia-Pacific NMR 2019
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Structural and kinetic insights into chaperone activities of Trigger Factor.2018

    • Author(s)
      Tomohide Saio
    • Organizer
      International Symposium -Proteins: from the Cradle to the Grave-
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] NMRによって明らかにする分子シャペロンの活性制御メカニズム2018

    • Author(s)
      斉尾 智英, Charalampos Kalodimos, 石森 浩一郎
    • Organizer
      第91回生化学会大会
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      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Diverse activities of molecular chaperones through non-selective binding2018

    • Author(s)
      Tomohide Saio, Charalampos Kalodimos, Koichiro Ishimori
    • Organizer
      日本生物物理学会第56回年会
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      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 立体構造と速度論から理解するトリガーファクターシャペロンの活性発現機構2018

    • Author(s)
      斉尾智英, 川越聡一郎, Charalampos Kalodimos, 石森浩一郎
    • Organizer
      第18回 日本蛋白質科学会年会
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      2018 Annual Research Report 2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] NMRを用いた分子シャペロンの立体構造解析2018

    • Author(s)
      斉尾智英
    • Organizer
      第 19 回若手 NMR 研究会
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    • Invited
  • [Presentation] Modulation of chaperone activity by oligomerization2018

    • Author(s)
      Tomohide Saio, Soichiro Kawagoe, Koichiro Ishimori, Charalampos G. Kalodimos
    • Organizer
      28th International Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems (ICMRBS)
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 常磁性プローブを利用したマルチドメインタンパク質のアンサンブル構造解析2018

    • Author(s)
      斉尾 智英,瀧下 俊平,平松 蒼野,浅田 瑞枝,中村 敏和,石森 浩一郎
    • Organizer
      第55回 NMR討論会
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  • [Presentation] トリガーファクターシャペロンによるプロリンcis/trans異性化機構の作用機序解析2017

    • Author(s)
      川越聡一郎, 斎尾智英,久米田博之,稲垣冬彦,石森浩一郎
    • Organizer
      日本ケミカルバイオロジー学会 第12回年会
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  • [Presentation] NMRによるトリガーファクターシャペロンの動的構造解析2017

    • Author(s)
      斉尾 智英
    • Organizer
      2017年光化学討論会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] トリガーファクターシャペロン二量体のNMR立体構造解析2017

    • Author(s)
      斉尾 智英, 川越 聡一郎,久米田 博之,石森 浩一郎,Charalampos G. Kalodimos
    • Organizer
      第56回 NMR討論会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Remarks] 北海道大学大学院理学研究院化学部門 構造化学研究室ホームページ

    • URL

      https://wwwchem.sci.hokudai.ac.jp/~stchem/

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  • [Remarks] 構造化学研究室 研究概要・研究内容

    • URL

      http://wwwchem.sci.hokudai.ac.jp/~stchem/research-outline/

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      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-01-27  

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