１分子解析によるプロトン駆動型輸送モーターの動態探査

• 研究課題/領域番号: 16K14713
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 塚崎 智也 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 准教授 (80436716)
• 連携研究者: 田中 良樹 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 助教 (10632333)
• 研究協力者: 古川 新 ; 菅野 泰功
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2016年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: エックス線結晶構造解析 / タンパク質 / 蛋白質 / タンパク質の膜透過 / トランスロコン / 膜タンパク質 / 蛋白質の膜透過 / SecDF / 膜蛋白質

研究成果の概要

タンパク質の膜透過反応はすべての生物に保存された基本的なメカニズムの一つである。その反応を達成させるためのプロトン駆動型のモーターSecDFがある。SecDFは膜タンパク質であり，膜貫通領域と可溶性領域を持つ。可溶性領域は非常に可動性に富んでいることが示されていたが，その詳細は明らかではなかった。本研究では，これまでの報告とは異なるかたちのSecDFの結晶構造解析を明らかとした。続く機能解析もあわせ，SecDFの機能モデルを提唱した。

研究成果

• [雑誌論文] Remote Coupled Drastic β-Barrel to β-Sheet Transition of the Protein Translocation Motor. (2018)
  • 著者名/発表者名: Furukawa A, Nakayama S, Yoshikaie K, Tanaka Y, Tsukazaki T.
  • 雑誌名: Structure 巻: 26 号: 3 ページ: 485-489
  • DOI: 10.1016/j.str.2018.01.002
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] BepA mediates productive transfer of substrate proteins to the β-barrel assembly machinery (BAM) complex. (2017)
  • 著者名/発表者名: Daimon, Y., Masui, C., Tanaka, Y., Shiota, T., Suzuki, T., Miyazaki, R., Sakurada, H., Lithgow, T., Dohmae, N., Mori, H., Tsukazaki, T., Narita, S. and Akiyama, Y.
  • 雑誌名: Mol. Microbiol. 巻: 106 号: 5 ページ: 760-776
  • DOI: 10.1111/mmi.13844
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Crystal Structure of a Plant Multidrug and Toxic Compound Extrusion Family Protein (2017)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Yoshiki、Iwaki Shigehiro、Tsukazaki Tomoya
  • 雑誌名: Structure 巻: 25 号: 9 ページ: 1455-1460
  • DOI: 10.1016/j.str.2017.07.009
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] SecY-SecA fusion protein retains the ability to mediate protein transport (2017)
  • 著者名/発表者名: Sugano Yasunori、Furukawa Arata、Nureki Osamu、Tanaka Yoshiki、Tsukazaki Tomoya
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 12 号: 8 ページ: e0183434-e0183434
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0183434
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Tunnel Formation Inferred from the I-Form Structures of the Proton-Driven Protein Secretion Motor SecDF (2017)
  • 著者名/発表者名: Arata Furukawa, Kunihito Yoshikaie, Takaharu Mori, Hiroyuki Mori, Yusuke V. Morimoto, Yasunori Sugano, Shigehiro Iwaki, Tohru Minamino, Yuji Sugita, Yoshiki Tanaka, Tomoya Tsukazaki
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 19 号: 5 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2017.04.030
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Tunnel formation inferred from the I form structures of the proton-driven protein secretion motor SecDF (2017)
  • 著者名/発表者名: Arata Furukawa, Kunihito Yoshikaie, Takaharu Mori, Hiroyuki Mori, Yusuke V. Morimoto, Yasunori Sugano, Shigehiro Iwaki, Tohru Minamino, Yuji Sugita, Yoshiki Tanaka, Tomoya Tsukazaki
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 印刷中
  • NAID: 120006226309
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Structure-based working model of SecDF, a bacterial protein translocation motor (2018)
  • 著者名/発表者名: Tomoya Tsukazaki
  • 学会等名: Gordon Research Conference: Protein Transport Across Cell Membranes
  • 国際学会
• [学会発表] 共生細菌由来MATE様多剤排出トランスポーターの結晶化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 谷口 勝英, 藤本 圭, 田中 良樹, 塚崎 智也
  • 学会等名: 第９０回 日本細菌学会総会
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2017-03-19
• [学会発表] 膜輸送装置の構造と機能 (2017)
  • 著者名/発表者名: 田中 良樹, 古川 新, 森 貴治, 森 博幸, 森本 雄祐, 菅野 泰功, 岩木 薫大, 南野 徹, 杉田 有治, 塚﨑 智也
  • 学会等名: 第９０回 日本細菌学会総会
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2017-03-19
  • 招待講演
• [学会発表] Snapshots of the proton-driven protein translocation motor (2017)
  • 著者名/発表者名: Arata Furukawa, Kunihito Yoshikaie, Takaharu Mori, Hiroyuki Mori, Yusuke V. Morimoto, Yasunori Sugano, Shigehiro Iwaki, Tohru Minamino, Yuji Sugita, Yoshiki Tanaka, Tomoya Tsukazaki
  • 学会等名: EMBO conference | Protein translocation and cellular homeostasis
  • 発表場所: Hotel Valamar Lacroma (クロアチア・ドブロブニク)
  • 年月日: 2017-03-18
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Cytoplasmic insights of protein-conducting channel implied from the crystal structures of SecYEG (2017)
  • 著者名/発表者名: Yasunori Sugano, Arata Furukawa, Yoshiki Tanaka, Tomoya Tsukazaki
  • 学会等名: EMBO conference | Protein translocation and cellular homeostasis
  • 発表場所: Hotel Valamar Lacroma (クロアチア・ドブロブニク)
  • 年月日: 2017-03-18
  • 国際学会
• [学会発表] 大腸菌のペリプラズムプロテアーゼBepAは、TPR domainを介した タンパク質間相互作用により外膜機能を維持する (2017)
  • 著者名/発表者名: 大門 康志, 舛井 千草, 宮﨑 亮次, 櫻田 洋人, 田中 良樹, 鈴木 健裕, 堂前 直, 森 博幸, 塚崎 智也, 成田 新一郎, 秋山 芳展
  • 学会等名: 日本農芸化学会2017年度大会
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県・名古屋市）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] Secトランスロコンを介した膜透過の高速AFM観察 (2017)
  • 著者名/発表者名: 春山 隆充, 菅野 泰功, 田中 良樹, 紺野 宏記, 塚崎 智也
  • 学会等名: 平成28年度 生物物理学会中部支部 講演会
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県・名古屋市）
  • 年月日: 2017-03-06
• [学会発表] タンパク質膜透過を駆動するモータータンパク質のスナップショット (2017)
  • 著者名/発表者名: 古川 新, 吉海江 国仁, 森 貴治, 森 博幸, 森本 雄祐, 菅野 泰功, 岩木 薫大, 南野 徹, 杉田 有治, 田中 良樹, 塚崎 智也
  • 学会等名: 2017年 生体運動研究合同班会議
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県・神戸市）
  • 年月日: 2017-01-06
• [学会発表] Protein Translocation Motor SecDF (2017)
  • 著者名/発表者名: Tomoya Tsukazaki
  • 学会等名: New trends for Structural Life Science
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Snapshots of the proton-driven protein secretion motor (2017)
  • 著者名/発表者名: 塚崎智也
  • 学会等名: 第17回日本蛋白質科学会年会
• [学会発表] タンパク質膜透過駆動モータータンパク質 SecDF (2017)
  • 著者名/発表者名: 塚崎智也
  • 学会等名: 第14回21世紀大腸菌研究会
• [学会発表] Protein translocation motor SecDF (2017)
  • 著者名/発表者名: Tomoya Tsukazaki
  • 学会等名: International Symposium on Protein Quality Control
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Snapshots of a protein translocation motor (2016)
  • 著者名/発表者名: 古川 新, 吉海江 国仁, 森 貴治, 森 博幸, 森本 雄祐, 菅野 泰功, 岩木 薫大, 南野 徹, 杉田 有治, 田中 良樹, 塚崎 智也
  • 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（茨城県・つくば市）
  • 年月日: 2016-11-25
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Molecular mechanisms underlying proton transport in SecDF (2016)
  • 著者名/発表者名: Takaharu Mori, Yoshiki Tanaka, Kunihito Yoshikaie, Tomoya Tsukazaki, Yuji Sugita
  • 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（茨城県・つくば市）
  • 年月日: 2016-11-25
  • 国際学会
• [学会発表] Cytoplasmic insights of protein-conducting channel implied from the crystal structures of SecYEG (2016)
  • 著者名/発表者名: Arata Furukawa, Yasunori Sugano, Yoshiki Tanaka, Tomoya Tsukazaki
  • 学会等名: Zing conferences: Protein Secretion in Bacteria Conference 2016
  • 発表場所: Sirata Beach Resort Tampa, Florida. USA
  • 年月日: 2016-11-09
  • 国際学会
• [学会発表] Snapshots of the proton-driven protein translocation motor (2016)
  • 著者名/発表者名: Arata Furukawa, Kunihito Yoshikaie, Yasunori Sugano, Yoshiki Tanaka, Tomoya Tsukazaki
  • 学会等名: Zing conferences: Protein Secretion in Bacteria Conference 2016
  • 発表場所: Sirata Beach Resort Tampa, Florida. USA
  • 年月日: 2016-11-09
  • 国際学会
• [学会発表] Snapshots of a proton-driven protein translocation motor (2016)
  • 著者名/発表者名: Tomoya Tsukazaki, Kunihito Yoshikaie, Arata Furukawa, Yasunori Sugano, Yoshiki Tanaka
  • 学会等名: The 42nd Naito Conference on In the Vanguard of Structural Biology: Revolutionizing Life Sciences
  • 発表場所: シャトレーゼ ガトーキングダム サッポロ（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2016-10-04
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 分子シミュレーションによるタンパク質透過チャネル因子 SecG の構造揺らぎの解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 森 貴治, 塚崎 智也, 杉田 有治
  • 学会等名: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学角間キャンパス（石川県・金沢市）
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Complete and Peptide-bound Structures of the Sec translocon (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshiki Tanaka, Yasunori Sugano, Mizuki Takemoto, Takaharu Mori, Arata Furukawa, Tsukasa Kusakizako, Ryuichiro Ishitani, Yuji Sugita, Osamu Nureki, Tomoya Tsukazaki
  • 学会等名: Nascent Chain Biology Meeting 2016
  • 発表場所: 富士レークホテル（山梨県・富士河口湖町）
  • 年月日: 2016-09-02
  • 国際学会
• [学会発表] Secトランスロコンの１ユニット再構成系の構築と動的探査 (2016)
  • 著者名/発表者名: 菅野 泰功, 春山 隆充, 田中 良樹, 紺野 宏記, 塚崎 智也
  • 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（福岡県・福岡市）
  • 年月日: 2016-06-06
• [学会発表] タンパク質膜透過チャネルSecYEGにおけるSecGの役割-分子動力学計算によるアプローチ- (2016)
  • 著者名/発表者名: 森 貴治, 塚崎 智也, 杉田 有治
  • 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（福岡県・福岡市）
  • 年月日: 2016-06-06
• [学会発表] 新生鎖を膜透過させるSec蛋白質のＸ線結晶構造解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田中 良樹, 菅野 泰功, 武本 瑞貴, 森 貴治, 古川 新, 吉海江 国仁, 草木迫 司, 熊崎 薫, 鹿島 絢子, 石谷 隆一郎, 杉田 有治, 濡木 理, 塚崎 智也
  • 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（福岡県・福岡市）
  • 年月日: 2016-06-06
  • 招待講演
• [学会発表] SecDFの構造変化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉海江 国仁, 菅野 泰功, 田中 良樹, 塚崎 智也
  • 学会等名: 第13回 21世紀大腸菌研究会
  • 発表場所: グリーンピア南阿蘇（熊本県・南阿蘇村）
  • 年月日: 2016-06-02
• [学会発表] 蛋白質分泌マシーナリーの動的精密探査に向けて (2016)
  • 著者名/発表者名: 菅野 泰功, 春山 隆充, 田中 良樹, 紺野 宏記, 塚崎 智也
  • 学会等名: 第13回 21世紀大腸菌研究会
  • 発表場所: グリーンピア南阿蘇（熊本県・南阿蘇村）
  • 年月日: 2016-06-02
• [図書] 生物物理Vol.58 (2018)
  • 著者名/発表者名: 日本生物物理学会
  • 総ページ数: 120
  • 出版者: 中西印刷株式会社
• [備考] 細胞膜を越えてタンパク質を輸送するモータータンパク質の詳細な作動原理を解明
  • URL: http://www.naist.jp/pressrelease/2017/05/003760.html
• [備考] 奈良先端科学技術大学院大学 バイオサイエンス研究科 塚崎研 研究業績
  • URL: http://bsw3.naist.jp/tsukazaki/publication.html