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植物の栄養分配に関わる膜輸送体タンパク質の構造機能解析

研究課題

研究課題/領域番号 16J07405
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 機能生物化学
研究機関東京大学

研究代表者

李 勇燦  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2017年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2016年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード輸送体 / 膜タンパク質 / 結晶化 / 葉緑体
研究実績の概要

TPTの高分解能での構造解析を目指し、結晶化条件の改善を試みた。まずは、昨年度に結晶が得られた高熱性紅藻類由来のTPTタンパク質に関して、基質との共結晶化スクリーニングを行うことにより、リン酸、あるいは3-ホスホグリセリン酸の存在下で良質な共結晶を得た。次に、これらの結晶を最適化し、放射光施設においてX線回折実験を行うことで、高分解能の回折像を得ることに成功した。これらのデータに関して、階層的クラスタリングを用いたデータ処理と、分子置換法を用いた位相決定を行うことにより、それぞれ分解能2.1 A、2.2 Aでの構造決定に成功した。決定した構造から、基質の結合並びに輸送に関わる残基を特定し、それらの残基に関する変異体を、リポソームを用いた基質輸送アッセイにより解析した。その結果、基質結合部位に存在する正電荷を帯びたアミノ酸残基が基質の結合と輸送に重要であることを見出した。この結果に基づき、負の電荷を帯びた基質と正の電荷を帯びたアミノ酸残基との静電的相互作用によって、輸送体の構造変化が引き起こされるというモデルを立案した。このモデルを検証するため、分子動力学シミュレーションにより、TPTタンパク質の脂質二重膜中での挙動を解析した。分子動力学シミュレーションの結果、基質の結合に依存した構造変化が見受けられ、静電的相互作用に基づくコンフォメーション変化のモデルが裏付けられた。これらの結果から、TPTによる交換輸送機構に関するモデルを提唱した。

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。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2017 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件) 備考 (2件)

  • [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

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Crystallographic analysis of the triose-phosphate/phosphate translocator in complex with two counter-substrates2017

    • 著者名/発表者名
      李勇燦、西澤知宏、武本瑞貴、熊崎薫、山下恵太郎、平田邦生、蓑田歩、長門石曉、津本浩平、石谷隆一郎、濡木理
    • 学会等名
      第17回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2017-06-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Crystallographic analysis of the triose-phosphate/phosphate translocator in complex with two counter-substrates.2017

    • 著者名/発表者名
      Lee Yongchan、Nishizawa Tomohiro、Takemoto Mizuki、Kumazaki Kaoru、Yamashita Keitaro、Hirata Kunio、Minoda Ayumi、Nagatoishi Satoru、Tsumoto Kouhei、Ishitani Ryuichiro、Nureki Osamu
    • 学会等名
      第17回日本蛋白質科学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Mechanistic insights into the chloroplast triose-phosphate/phosphate translocator2017

    • 著者名/発表者名
      Lee Yongchan、Nishizawa Tomohiro、Takemoto Mizuki、Kumazaki Kaoru、Yamashita Keitaro、Hirata Kunio、Minoda Ayumi、Nagatoishi Satoru、Tsumoto Kouhei、Ishitani Ryuichiro、Nureki Osamu
    • 学会等名
      Cold Spring Harbor Asia Conference on Membrane Proteins
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Structure and mechanism of the chloroplast triose-phosphate/phosphate translocator2017

    • 著者名/発表者名
      Lee Yongchan、Nishizawa Tomohiro、Takemoto Mizuki、Kumazaki Kaoru、Yamashita Keitaro、Hirata Kunio、Minoda Ayumi、Nagatoishi Satoru、Tsumoto Kouhei、Ishitani Ryuichiro、Nureki Osamu
    • 学会等名
      The 2017 Gordon Conference on Mechanisms of Membrane Transport
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 結晶構造から明らかにされたトリオースリン酸/リン酸輸送体における基質特異性の基盤

    • URL

      http://first.lifesciencedb.jp/archives/17337

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] プロテオリポソームを用いたリン酸輸送体の活性測定|蛋白質科学会アーカイブ

    • URL

      http://www.pssj.jp/archives/protocol/measurement/memb_05/memb_05.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2016-05-17   更新日: 2024-03-26  

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