プロトン駆動力変換機構に関わる細菌ExbB-ExbD-TonBの構造研究

• 研究課題/領域番号: 15K06986
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 構造生物化学
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 眞木 さおり 国立研究開発法人理化学研究所, 放射光科学総合研究センター, 研究員 (20513386)
• 研究分担者: 米倉 功治 国立研究開発法人理化学研究所, 放射光科学総合研究センター, 主任研究員 (50346144)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2015年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: X線結晶構造解析 / クライオ電子顕微鏡 / イオンチャネル / プロトン駆動力 / タンパク質 / 結晶解析 / 単粒子解析 / 低温電子顕微鏡 / X線結晶解析 / 高分解能電子顕微鏡解析 / 構造生物学

研究成果の概要

大腸菌の外膜と内膜のエネルギーの伝達を担う内膜プロトンチャネルExbB-ExbD複合体のX線結晶構造解析から、ExbBの6量体のリング状構造を決定した。また、クライオ電子顕微鏡の単粒子解析によりExbB-ExbD複合体は、2つの状態をとることがわかった。1つはExbBの6量体にExbDの3量体が取り囲まれた状態、もう1つはExbBの5量体とExbDの単量体からなる状態であり、5量体の構造はイオン透過活性が低下する低いpHで多く形成され、逆に6量体の構造は、高いpHで多くなることが明らかになった。本研究から、ダイナミックな形態変化によるイオンチャネルの活性制御という新しい現象が明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] Ionic scattering factors of atoms that compose biological molecules (2018)
  • 著者名/発表者名: Yonekura Koji、Matsuoka Rei、Yamashita Yoshiki、Yamane Tsutomu、Ikeguchi Mitsunori、Kidera Akinori、Maki-Yonekura Saori
  • 雑誌名: IUCrJ 巻: 5 号: 3 ページ: 348-353
  • DOI: 10.1107/s2052252518005237
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hexameric and pentameric complexes of the ExbBD energizer in the Ton system (2018)
  • 著者名/発表者名: Maki-Yonekura Saori、Matsuoka Rei、Yamashita Yoshiki、Shimizu Hirofumi、Tanaka Maiko、Iwabuki Fumie、Yonekura Koji
  • 雑誌名: eLife 巻: 7 ページ: 1-24
  • DOI: 10.7554/elife.35419
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 三次元結晶、単粒子複合解析による膜タンパク質の構造ー荷電・プロトン化状態、構造変化・多型を可視化する (2018)
  • 著者名/発表者名: 米倉功治、眞木さおり
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 36 ページ: 1333-1338
• [雑誌論文] タンパク質の電子線三次元結晶構造解析と電荷の精密化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 米倉功治、眞木さおり
  • 雑誌名: 日本結晶学会誌 巻: 59 ページ: 88-95
  • NAID: 130006767778
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] “Refinement of cryo-EM structures using scattering factors of charged atoms (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Yonekura, S. Maki-Yonekura
  • 雑誌名: J. Appl. Cryst. 巻: 49 号: 5 ページ: 1517-1523
  • DOI: 10.1107/s1600576716011274
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Taste substance binding elicits conformational change of taste receptor T1r heterodimer extracellular domains (2016)
  • 著者名/発表者名: E. Nango, S. Akiyama, S. Maki-Yonekura, Y. Ashikawa, Y. Kusakabe, E. Krayukhina, T. Maruno, S. Uchiyama, N. Nuemket, K. Yonekura, M. Shimizu, N. Atsumi, N. Yasui, T. Hikima, M. Yamamoto, Y. Kobayashi, A. Yamashita
  • 雑誌名: Sci. Rep 巻: 6 号: 1 ページ: 25745-25745
  • DOI: 10.1038/srep25745
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Visualization and structures of membrane proteins by cryo-electron microscopy (2018)
  • 著者名/発表者名: 濱口祐、眞木さおり、米倉功治
  • 学会等名: 第9回OCARINA国際シンポジウム
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 膜蛋白質の電子線三次元結晶構造解析と単粒子解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 米倉功治、眞木さおり、山下良樹
  • 学会等名: 第16回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場(福岡市)
  • 招待講演
• [学会発表] Oligomeric structure of the ExbB-ExbD complex revealed by X-ray crystallography and cryo-EM (2016)
  • 著者名/発表者名: 眞木さおり、山下良樹、松岡礼、田中麻衣子、岩蕗文恵、米倉功治
  • 学会等名: 第54回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: つくば国際会議場(つくば市)
• [学会発表] Refinement of cryo-EM structure using scattering factors of charged atoms (2016)
  • 著者名/発表者名: 米倉功治、眞木さおり、松岡礼、山下良樹、岩蕗文恵、田中麻衣子
  • 学会等名: 第54回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: つくば国際会議場(つくば市)