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イオン能動輸送機構の構造的解明

研究課題

研究課題/領域番号 10044198
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 生物物理学
研究機関東京大学

研究代表者

豊島 近  東京大学, 分子細胞生物学研究所, 教授 (70172210)

研究分担者 中迫 雅由  東京大学, 分子細胞生物学研究所, 講師 (30227764)
STOKES David  スカボール分子医学研究所, ニューヨーク大学医学センター細胞生物学教室, 準教授
INESI Giusep  メリーランド大学, 医学部・生化学分子生物学教室, 教授
研究期間 (年度) 1998 – 1999
研究課題ステータス 完了 (1999年度)
配分額 *注記
4,700千円 (直接経費: 4,700千円)
1999年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
1998年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
キーワード能動輸送 / 蛋白質結晶 / 膜蛋白質 / イオンポンプ / 大量発現 / 電子線結晶解析 / X線結晶解析 / ATPase
研究概要

本研究の目的はP型イオンポンプによる能動輸送のメカニズムを構造面から理解しようとするものであった。計画立案時には、結晶が小さく、電子顕微鏡による解析しか不可能であったが、X線結晶解析に適用しうる三次元結晶の作製に成功したため、将来の発展を考え、部位特異的変異体の構造解析のための準備に重点を置くことにした。そのため、アデノウイルスによる発現系を用いてカルシウムATPaseの大量生産に成功している、米国メリーランド大学イネシ教授との共同研究を中心に据えた。カルシウムATPaseは分子量11万の膜蛋白質であるため、同教授グループしか構造解析に必要な量の産生に成功しているグループはないからである。この目的のために、代表者が一度渡米、イネシ教授側が3度来日して、研究の打ち合わせを行った。特に問題となったのは、培養細胞からの抽出精製方法である。イネシ教授側の最初の来日時に、代表者が結晶化の為に改良してきた精製法を収得して貰い、培養細胞系に適用した。その結果、従来の色素カラムによる精製方法では、純度の点で不十分であることが判明したため、改良を検討している。また、カルシウム存在下の構造に関し高分解能でのX線結晶解析がほぼ終了したため、その結果をイネシ教授側が行ってきた、カルシウム結合に関与した部位特異的変異体を用いた実験結果の解釈に利用することが出来た。これらの実験は相補的であり、大変有意義な成果をもたらした。この結果は共同の論文として、現在投稿中である。また、この過程で、共同で総説を書くことが出来た(印刷中)。

報告書

(3件)
  • 1999 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1998 実績報告書
  • 研究成果

    (38件)

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  • [文献書誌] C. Toyoshima: "Structure determination of tubular crystals of membrane proteins ,I. Indexngof diffraction patterns"ultramicroscopy. (in press).

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  • [文献書誌] K. Yonekura: "Structure determination of tubular crystals of membrane proteins.II. Averaging of tubular crystals of different helical classes."ultramicroscopy. (in press).

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  • [文献書誌] K. Yonekura: "Structure determination of tubular crystals of membrane proteins. III. Solvent flattening"ultramicroscopy. (in press).

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  • [文献書誌] 小川治夫: "チャネルの立体構造決定法I"脳の科学. 21. 997-1004 (1999)

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  • [文献書誌] 小川治夫: "チャネルの立体構造決定法II"脳の科学. 21. 1121-1128 (1999)

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  • [文献書誌] 豊島 近: "イオンチャネル、ポンプの構造と機能"蛋白質・核酸・酵素. 44. 557-565 (1999)

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  • [文献書誌] 小川治夫: "膜蛋白質の構造解析"ファルマシア. 35. 33-38 (1999)

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  • [文献書誌] P. Zhang: "Structure of the calcium pump from sarcoplasmic reticulum at 8A resolution."Nature. 392. 835-839 (1998)

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  • [文献書誌] H. Ogawa: "Structure of the Ca2+ pump of sarcoplasmic reticulum: Aview along the lipid bilayer at 9-A resolution."Biophys. J.. 75. 41-52 (1998)

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  • [文献書誌] K. Mayanagi: "Three-dimensional electron microscopy of the photosystem II cor complex."J. Struct. Biol.. 123. 211-224 (1998)

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  • [文献書誌] 米倉功治: "P型イオンポンプの立体構造"細胞工学. 17. 1270-1271 (1998)

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  • [文献書誌] Carafoli and Krebs: "Topics in Biological Inorganic Chemistry Vol. 3"Springer. (in press)

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  • [文献書誌] H.A.C. Benavides and M.J.Yacaman: "Electron Microscopy 1998"Institute of Physics Publishing, Bristol and Philadelphia. (1998)

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  • [文献書誌] C. Toyoshima: "Structure determination of tubular crystals of membrane proteins. I. Indexing of diffraction patterns"Ultramicroscopy. (in press).

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  • [文献書誌] K. Yonekura: "Structure determination of tubular crystals of membrane proteins. II. Averaging of tubular crystals of different helical classes."Ultramicroscopy. (in press).

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  • [文献書誌] K. Yonekura: "Structure determination of tubular crystals of membrane proteins. III. Solvent flattening."Ultramicroscopy. (in press).

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  • [文献書誌] G. Inesi: "The CaィイD12+ィエD1pump of sarco-and endoplasmic reticulum membranes."In "Topics in Biological Inorganic Chemistry Vol. 3" "Calcium Homeostasis", eds. Carafoli/Krebs. (in press).

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  • [文献書誌] H. Ogawa: "Methods for structure determination of channels I."Brain Science. 21 (in Japanese). 997-1004 (1999)

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  • [文献書誌] H. Ogawa: "Methods for structure determination of channels II"Brain Science. 21 (in Japanese). 1121-1128 (1999)

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  • [文献書誌] C. Toyoshima: "Structures and functions of ion channels and pumps."Protein, Nucleic Acid and Enzyme. 44 (in Japanese). 557-565 (1999)

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  • [文献書誌] H. Ogawa: "Structural analysis of membrane proteins"Pharmacia. 35 (in Japanese). 33-38 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] P. Zhang: "Structure of the calcium pump from sarcoplasmic reticulum at 8Å resolution."Nature. 392. 835-839 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Ogawa: "Structure of the CaィイD12+ィエD1 pump of sarcoplasmic reticulum : A view along the lipid bilayer at 9-Å resolution."Biophys. J.. 75. 41-52 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] C. Toyoshima: "Electron crystallography of thin protein crystals."In "Electron Microscopy 1998", eds. H. A. C. Benavides and M. J. Yacaman, Institute of Physics Publishing, Bristol and Philadelphia. 395-396 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Mayanagi: "Three-dimensional electron microscopy of the photosystem II core complex."J. Struct. Biol.. 123. 211-224 (1998)

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  • [文献書誌] K. Yonekura: "Three-dimensional structure of P-type ion pump."Cell Technology. 17 (in Japanese). 1270-1271 (1998)

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  • [文献書誌] C.Toyoshima: "Structure determination of tubular crystals of membrane proteins.I. Indexing of diffraction patterns."Ultramicroscopy. (in press).

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] K.Yonekura: "Structure determination of tubular crystals of membrane proteins.II. Averaging of tubular crystals of different helical classes."Ultramicroscopy. (in press).

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] K.Yonekura: "Structure determination of tubular crystals of membrane proteins.III. Solvent flattening."Ultramicroscopy. (in press).

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 小川治夫: "チャネルの立体構造決定法 I"脳の科学. 21. 997-1004 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 小川治夫: "チャネルの立体構造決定法 II"脳の科学. 21. 1121-1128 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 豊島 近: "イオンチャネル、ポンプの構造と機能"蛋白質・核酸・酵素. 44. 557-565 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 小川治夫: "膜蛋白質の構造解析"ファルマシア. 35. 33-38 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Carafoli and Krebs: "Topics in Biological Inorganic Chemistry Vol.3"Springer. (in press)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] P.Zhang: "Structure of the calcium pump from sarcoplasmic reticulum at 8_<Å >resolution" Nature. 392. 835-839 (1998)

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] H.Ogawa: "Structure of the Ca^<2+> pump of sarcoplasmic reticulum: A view along the lipid bilayer at 9-_Å resolution" Biophys.J.75. 41-52 (1998)

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] K.Mayanagi: "Three-dimensional electron microscopy of the photosystem II core complex." J.Struct.Biol.123. 211-224 (1998)

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 米倉功治: "P型イオンポンプの立体構造" 細胞工学. 17. 1270-1271 (1998)

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      1998 実績報告書

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公開日: 1998-04-01   更新日: 2016-04-21  

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