シグナルペプチド分解に関わる膜プロテアーゼＲｓｅＰの構造・機能解析

• 研究課題/領域番号: 15J08129
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 武本 瑞貴 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2015-04-24 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円); 2017年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2016年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2015年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
• キーワード: 構造生物学 / X線結晶構造解析 / 分子動力学シミュレーション / MDシミュレーション / RseP / 膜プロテアーゼ / チャネルロドプシン

研究実績の概要

本研究では、タンパク質の膜透過の際に用いられるシグナルペプチドを、膜の疎水的環境中で加水分解する膜内プロテアーゼであるRsePに着目した。このRsePについて、X線結晶構造解析を用いることでRsePの基質結合機構や、基質切断メカニズムを原子分解能で明らかにすることを目指している。昨年度までに確立させた精製系を用い、本年度は結晶の質を改善させることを目的として各種結晶化条件の検討を進め、昨年よりも良好なデータセットの取得に成功した。しかしながら、分子置換による解は得られなかったため、今後はさらなる分解能の向上を目指して、結晶化条件や結晶化方法、精製条件や発現コンストラクトを改良してゆく予定である。また、RsePと基質の結合を観察するためや、機能解析に用いるための基質のデザインやそれらとの共結晶化を計画している。さらに、分子置換法や重原子による異常分散を用いた位相決定法を用いることで位相を決定し、新規構造であるRsePの結晶構造を決定することを目指す。
本年度はこの他に、本研究室で得られた膜タンパク質トリオースリン酸/リン酸輸送体についてのMDシミュレーションを実施、及び論文を筆頭著者として執筆した。この論文は現在、Structure誌においてレビューを受けている。さらにこの論文について、プレプリントサーバbioRxivに掲載した。
本年度はこの他に、本研究室で得られた膜タンパク質結晶構造についていくつかのMDシミュレーションによる解析を担当し、2報の論文を共著として出版した。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Structural insights into the competitive inhibition of the ATP-gated P2X receptor channel (2017)
  • 著者名/発表者名: Kasuya G, Yamaura T, Ma XB, Nakamura R, Takemoto M, Nagumo H, Tanaka E, Dohmae N, Nakane T, Yu Y, Ishitani R, Matsuzaki O, Hattori M, Nureki O
  • 雑誌名: Nat Commun. 巻: 8 号: 1 ページ: 876-876
  • DOI: 10.1038/s41467-017-00887-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Structure of the triose-phosphate/phosphate translocator reveals the basis of substrate specificity. (2017)
  • 著者名/発表者名: Lee Y, Nishizawa T, Takemoto M, Kumazaki K, Yamashita K, Hirata K, Minoda A, Nagatoishi S, Tsumoto K, Ishitani R and Nureki O.
  • 雑誌名: Nature Plants. 巻: 3 号: 10 ページ: 825-832
  • DOI: 10.1038/s41477-017-0022-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Free energy landscape for the entire transport cycle of triose-phosphate/phosphate translocator (2017)
  • 著者名/発表者名: Takemoto Mizuki、Lee Yongchan、Ishitani Ryuichiro、Nureki Osamu
  • 雑誌名: bioRxiv 巻: -
  • DOI: 10.1101/206912
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Structural basis for amino-acid export by DMT superfamily transporter YddG (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Tsuchiya, S. Doki, M. Takemoto, T. Ikuta, T. Higuchi, K. Fukui, Y. Usuda, E. Tabuchi, S. Nagatoishi, K. Tsumoto, T. Nishizawa, K. Ito, N. Dohmae, R. Ishitani and O. Nureki
  • 雑誌名: Nature 巻: 534 号: 7607 ページ: 417-420
  • DOI: 10.1038/nature17991
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Crystal structures of the TRIC trimeric intracellular cation channel orthologues. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kasuya G, Hiraizumi M, Maturana AD, Kumazaki K, Fujiwara Y, Liu K, Nakada-Nakura Y, Iwata S, Tsukada K, Komori T, Uemura S, Goto Y, Nakane T, Takemoto M, Kato HE, Yamashita K, Wada M, Ito K, Ishitani R, Hattori M, Nureki O.
  • 雑誌名: Cell Res. 巻: 26 号: 12 ページ: 1288-1301
  • DOI: 10.1038/cr.2016.140
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Structural Insights into Divalent Cation Modulations of ATP-Gated P2X Receptor Channels (2016)
  • 著者名/発表者名: Kasuya, G., Y. Fujiwara, M. Takemoto, N. Dohmae, Y. Nakada-Nakura, R. Ishitani, M. Hattori, and O. Nureki
  • 雑誌名: Cell Report 巻: 14 号: 4 ページ: 932-944
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2015.12.087
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Molecular dynamics of channelrhodopsin at the early stages of channel opening (2015)
  • 著者名/発表者名: Mizuki Takemoto, Hideaki E. Kato, Michio Koyama, Jumpei Ito, Motoshi Kamiya, Shigehiko Hayashi, Andres D. Maturana, Karl Deisseroth, Ryuichiro Ishitani, and Osamu Nureki
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 10 号: 6 ページ: 0131094-0131094
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0131094
  • NAID: 120005947158
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Structural basis for Na+ transport mechanism by a light-driven Na+ pump (2015)
  • 著者名/発表者名: H. E. Kato, K. Inoue, R. Abe-Yoshizumi, Y. Kato, H. Ono, M. Konno, S. Hososhima, T. Ishizuka, M. R. Hoque, H. Kunitomo, J. Ito, S. Yoshizawa, K. Yamashita, M. Takemoto, T. Nishizawa, R. Taniguchi, K. Kogure, A. D. Maturana, Y. Iino, H. Yawo, R. Ishitani, H. Kandori*, O. Nureki*
  • 雑誌名: Nature 巻: 未定 号: 7550 ページ: 48-53
  • DOI: 10.1038/nature14322
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 7.Crystal Structures of SecYEG in Lipidic Cubic Phase Elucidate a Precise Resting and a Peptide-Bound State (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshiki Tanaka, Yasunori Sugano, Mizuki Takemoto, Takaharu Mori, Arata Furukawa, Tsukasa Kusakizako, Kaoru Kumazaki, Ayako Kashima, Ryuichiro Ishitani, Yuji Sugita, Osamu Nureki, Tomoya Tsukazaki
  • 雑誌名: Cell report 巻: 13 号: 8 ページ: 1561-1568
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2015.10.025
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] トリオースリン酸/リン酸輸送体の全輸送サイクルの自由エネルギー地形解析 (Free energy landscape for the whole transport cycle of triose-phosphate/phosphate translocator) (2017)
  • 著者名/発表者名: 武本 瑞貴, 李 勇燦, 石谷 隆一郎, 濡木 理
  • 学会等名: 第17回蛋白質科学会年会
• [学会発表] Molecular Dynamics of Channelrhodopsin at the Early Stages of Channel Opening (2015)
  • 著者名/発表者名: Takemoto, M., H.E. Kato, M. Koyama, J. Ito, M. Kamiya, S. Hayashi, A.D. Maturana, K. Deisseroth, R. Ishitani, and O. Nureki
  • 学会等名: 日本生物物理学会第53回年会
  • 発表場所: 金沢大学角間キャンパス (日本 石川県金沢市角間町)
  • 年月日: 2015-09-13