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作動中の蛋白質複合体の立体構造解析をめざす高精度電子顕微境画像処理法の開発と応用

研究課題

研究課題/領域番号 17053004
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関東京大学

研究代表者

片山 栄作  東京大学, 医科学研究所, 教授 (50111505)

研究分担者 馬場 則男  工学院大学, 工学部, 教授 (80164896)
研究期間 (年度) 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
2005年度: 3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
キーワード急速凍結電子顕微鏡法 / 構造差分検出法 / アクトミオシン / コンフォメーション変化 / ミオシン-V / 高性能標識 / 細胞内分子構築 / 蛋白質分子動態解析
研究概要

急速凍結ディープエッチ・レプリカ電子顕微鏡法を中心として、機能遂行中の個々の蛋白質分子の3次元構造を捉え、その分子構造の変化を高精度で解析することを目標に、その要素技術の開発を続けてきた。今年度は、蛋白質表面の凹凸を反映すると推定されるレプリカ像の表面パターンを対象蛋白質の原子モデルからのシミュレーション像と定量的に比較する構造差分検出法を改良し、それを用いて機能中のアクト重メロミオシン-IIの構造を解析した。その結果、滑り運動中のミオシン頭部ではこれまでに報告のない逆屈曲型のコンフォメーションが実現していることが判明しさらに、同じ構造を取りながらアクチンに対する結合角度のみが変わった粒子も見出したことから、従来説とは大きく異なり、観察されたすべての画像を合理的に説明するクロスブリッジ構造変化の新たなモデルを構築した。一方、長いレバーアームを有し、アクチン上をプロセッシブに歩行中のミオシン-Vのアクチン結合部位の構造について同様の解析を行った。後足は硬直複合体の構造を示し先行研究の結果を支持したが、前足はミオシン-IIの場合と同様、われわれの見出した新たなコンフォメーションを取っていた。これはわれわれの提唱する構造変化の普遍性を如実に示唆するものである。細胞内のさまざまな分子構築中で特定の分子やサブドメインの局在部位と向きをレプリカ試料の視野内で示し、さらに生きた細胞中におけるその分子の動態を蛍光顕微鏡で追うことを可能とする高性能の顕微鏡用標識の開発を進めてきた。そのコンストラクトをミオシンに融合し、ミオシン頭部に目的とする標識を付加させることに成功した。原子間力顕微鏡でその動きの動画記録を試みたが、世界最高性能の機種でも時間/空間分解能が不足し、さらに基板への吸着性が弱く分子全体が不安定であった。将来的には分子内に複数の標識を導入して上記構造モデルを実験的に検証したい。

報告書

(1件)
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2006 2005

すべて 雑誌論文 (5件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Cargo binding makes a wild-type single-headed myosin-VI move processively.2006

    • 著者名/発表者名
      Iwaki M, Tanaka H, Iwane AH, Katayama E, Ikebe M, Yanagida T.
    • 雑誌名

      Biophysical Journal Epub ahead of print(印刷中)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Shigella Spa33 is an essential C-ring component of type III secretion machinery.2006

    • 著者名/発表者名
      Morita-Ishihara T, Ogawa M, Sagara H, Yoshida M, Katayama E, Sasakawa C.
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry 281(1)

      ページ: 599-607

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Cooperative structural change of actin filaments interacting with activated myosin motor domain, detected with copolymers of pyrene-labeled actin and acto-S1 chimera protein.2005

    • 著者名/発表者名
      Siddique MS, Mogami G, Miyazaki T, Katayama E, Uyeda TQ, Suzuki M.
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications 337(4)

      ページ: 1185-1191

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] High-performance purification of gelsolin from plasma using anion-exchange porous hollow-fiber membrane.2005

    • 著者名/発表者名
      Hagiwara K, Yonedu S, Saito K, Shiraishi T, Sugo T, Tojyo T, Katayama E.
    • 雑誌名

      Journal of Chromatography B Analytical Technology and Biomedical Life Science 821(2)

      ページ: 153-158

    • NAID

      10016978096

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Evidence against essential roles for subdomain 1 of actin in actomyosin sliding movements.2005

    • 著者名/発表者名
      Siddique MS, Miyazaki T, Katayama E, Uyeda TQ, Suzuki M.
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications 332(2)

      ページ: 474-481

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [産業財産権] 顕微鏡解析用プローブ及び顕微鏡解析方法2005

    • 発明者名
      片山 栄作
    • 権利者名
      東京大学
    • 産業財産権番号
      2005-168887
    • 出願年月日
      2005-06-08
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2018-03-28  

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