原子レベルでの構造解析に基づくウィルスのDNAパッケージングモーターの動作基盤

• 研究課題/領域番号: 17687014
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 金丸 周司 東京工業大学, 大学院・生命理工学研究科, 助教 (50376951)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2007
• 研究課題ステータス: 完了 (2007年度)
• 配分額: 19,370千円 (直接経費: 14,900千円、間接経費: 4,470千円); 2007年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2006年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2005年度: 12,870千円 (直接経費: 9,900千円、間接経費: 2,970千円)
• キーワード: 蛋白質 / ウイルス / 分子機械 / 複合体 / 分子モーター / 分子認識 / ウィルス / バクテリオファージ / DNAパッケージング

研究概要

本研究は、T4ファージを対象として、DNAがウィルス頭殻に詰め込まれる現象を原子レベルで明らかにしようとするものである。本年度の成果は下記の通りである:
1.ネック蛋白質の発現・精製
ネック蛋白質(gp13,gp14)について、発現・精製を行った。gp13,gp14はそれぞれ、単独で精製することに成功し、それぞれが単量体で存在することがわかった。また、0.4M以上濃度の硫酸アンモニウム存在下で二つの蛋白質を混合すると、(gp13)_<10>-(gp14)_5からなる複合体が形成することがわかった。
2.ネック蛋白質の物理化学的解析
上記(gp13)_<10>-(gp14)_5の電子顕微鏡観察、超遠心分析を行いこの複合体が溶液中で均一のリング状の構造を持ち、ファージ粒子中に存在する複合体であることを示した。
3.結晶化、構造解析
gp13,(gp13)_<10>-(gp14)_5について、結晶化に適した精製試料を用いて結晶化を試みている。具体的には、市販のグローバルな結晶化条件スクリーニングキットを用いて、蒸気拡散法により結晶化条件の初期検索を行っている。現在、構造解析に向けて充分な質と大きさを持った結晶を得るための条件を探索中である。

研究成果

• [雑誌論文] Molecular design of heteroprotein assemblies providing a bionanocup as a chemical reactor. (2008)
  • 著者名/発表者名: Koshiyama T, Yokoi N, Ueno T, Kanamaru S, Nagano S, Shiro Y, Arisaka F, Watanabe Y.
  • 雑誌名: Small 4 ページ: 50-54
  • 査読あり
• [雑誌論文] From structure of the complex to understanding of the biology. (2007)
  • 著者名/発表者名: Rossmann MG, Arisaka F, Battisti AJ, Bowman VD, Chipman PE, Fokine A, Hafenstein S, <Kanamaru S, Kostyuchenko VA, Mesyanzhinov VV, Shneider MM, Morais MC, Leiman PG, Palermo LM, Parrish CR, Xiao C.
  • 雑誌名: Acta Crystallogr D Biol Crystallogr. 63 ページ: 9-16
  • 査読あり
• [雑誌論文] The neck of bacteriophage T4 is a ring-like structure formed by a hetero-oligomer of gpl3 and gpl4. (2007)
  • 著者名/発表者名: Akhter T, Zhao L, Kohda A, Mio K, Kanamaru S, Arusaka F.
  • 雑誌名: Biochim Biophys Acta. 1774 ページ: 1036-1043
  • 査読あり
• [雑誌論文] バクテリオファージの構造生物学 (2007)
  • 著者名/発表者名: 金丸周司、有坂文雄
  • 雑誌名: 蛋白質核酸酵素 52 ページ: 1069-1074
• [雑誌論文] ウイルスに見られる新しいβ構造モチーフ (2007)
  • 著者名/発表者名: 金丸周司、有坂文雄
  • 雑誌名: 日本結晶学会誌 49 ページ: 161-170
  • NAID: 10019748100
• [雑誌論文] Association and dissociation of the cell puncturing complex of bacteriophage T4 is controlled by both pH and temperature (2006)
  • 著者名/発表者名: Kumar Sarkar, S.Takeda, Y.Kanamaru, S., Arisaka, F.
  • 雑誌名: Biochim Biophys Acta 1746・9 ページ: 1489-1492
• [雑誌論文] Construction of a ball-and-spike protein supramolecule (2006)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto, K., Kanamaru, S., Iwasaki, K., Arisaka, F., Yamashita, I.
  • 雑誌名: Angew Chem Int Ed Engl 45・17 ページ: 2725-2728
• [雑誌論文] Bionanotube tetrapod assembly by in situ synthesis of a gold nanocluster with (Gp5-His6)3 from bacteriophage T4 (2006)
  • 著者名/発表者名: Ueno, T., Koshiyama, T., Tsuruga, T., Goto, T., Kanamaru, S., Arisaka, F., Watanabe, Y.
  • 雑誌名: Angew Chem Int Ed Engl 45・27 ページ: 4508-4512
• [雑誌論文] バクテリオファージの構造と感染機構 (2005)
  • 著者名/発表者名: 金丸 周司
  • 雑誌名: 蛋白質・核酸・酵素 50・10 ページ: 1341-1348
• [雑誌論文] Control of bacteriophage T4 tail lysozyme activity during the infection process (2005)
  • 著者名/発表者名: Shuji Kanamaru
  • 雑誌名: Journal of Molecular Biology 346・4 ページ: 1013-1020
• [学会発表] T4ファージの構造生物学と感染機構 (2008)
  • 著者名/発表者名: 金丸周司
  • 学会等名: 第81回日本細菌学会年会
  • 発表場所: 京都国際会館
• [学会発表] バクテリオファージT4尾部の膜貫通機構 (2007)
  • 著者名/発表者名: 二島渉、金丸周司、有坂文雄、北尾彰朗
  • 学会等名: 第7回日本蛋白質科学会年会.
  • 発表場所: 仙台国際センター
• [学会発表] Consruction and purification of N terminal of the proximal long tail fiber, gp34, of Bacteriophage T4 (2007)
  • 著者名/発表者名: Donny Sunanda、金丸周司、有坂文雄、北尾彰朗
  • 学会等名: 第7回日本蛋白質科学会年会.
  • 発表場所: 仙台国際センター
• [学会発表] T4ファージ基盤構成蛋白質群のドメイン構造と相互作用部位の同定 (2007)
  • 著者名/発表者名: 中尾朋子、長尾達也、金丸周司有坂文雄
  • 学会等名: 第7回日本蛋白質科学会年会.
  • 発表場所: 仙台国際センター
• [学会発表] T4ファージ基盤蛋白質群の断片化複合体の結晶化の試み (2007)
  • 著者名/発表者名: 中尾朋子、長尾達也、金丸周司有坂文雄
  • 学会等名: 第3回「生体超分子構造」ワークショップ.
  • 発表場所: 熱海.
• [学会発表] 可変長人工βヘリックス構造の性状解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 寺内允、金丸周司、有坂文雄
  • 学会等名: 第3回「生体超分子構造」ワークショップ.
  • 発表場所: 熱海
• [学会発表] T4ファージ基盤終結蛋白質gp48、gp54の大量発現系の構築と性状解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 伊藤麻妙子、金丸周司、有坂文雄
  • 学会等名: 第3回「生体超分子構造」ワークショップ
  • 発表場所: 熱海.
• [学会発表] Crystallization of the C-terminal-truncated mutant proteins of gp34, the proximal half tail fiber of bacteriophage T4 (2007)
  • 著者名/発表者名: Donny Sunanda、金丸周司、有坂文雄
  • 学会等名: 第3回「生体超分子構造」ワークショップ.
  • 発表場所: 熱海.
• [学会発表] T4類縁ファージのgp5ホモログ蛋白質の性状解析と結晶化 (2007)
  • 著者名/発表者名: 根本舞、油井孔兵、金丸周司、 有坂文雄
  • 学会等名: 第3回「生体超分子構造」ワークショップ.
  • 発表場所: 熱海
• [学会発表] 4ファージ基盤構成蛋白質gp7,gplO,gpllの相互作用部位の同定 (2007)
  • 著者名/発表者名: 中尾朋子、長尾達也、金丸周司、 有坂文雄
  • 学会等名: 第30回日本分子生物学会年会、第80回日本生化学会大会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] T4ファージ基盤終結蛋白質gp48,gp54の大量発現系の構築と性状解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 伊藤麻砂子、金丸周司、有坂文雄
  • 学会等名: 第30回日本分子生物学会年会、第80回日本生化学会大会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] PP01ファージの尾繊維タンパク質gp38,gp37の解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 堀越祐介、金丸周司、有坂文雄
  • 学会等名: 特定領域研究「生体超分子構造」第4回公開シンポジウム
  • 発表場所: 大阪
• [学会発表] 長さ・太さの制御可能な三本鎖βヘリックスタンパク質の作製 (2007)
  • 著者名/発表者名: 寺内允、金丸周司、有坂文雄
  • 学会等名: 特定領域研究「生体超分子構造」第4回公開シンポジウム
  • 発表場所: 大阪
• [学会発表] T4ファージ基盤蛋白質gp48の可溶化と性状解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 伊藤麻砂子、金丸周司、有坂文雄
  • 学会等名: 特定領域研究「生体超分子構造」第4回公開シンポジウム
  • 発表場所: 大阪
• [学会発表] Foldon fusion to the C-tenninal-truncated mutant proteins of gp34, the proximal half tail fiber of bacteriophage T4 to facilitate trimer formation. (2007)
  • 著者名/発表者名: Donny Sunanda、 金丸周司、有坂文雄
  • 学会等名: 特定領域研究「生体超分子構造」第4回公開シンポジウム
  • 発表場所: 大阪
• [図書] バイオナノプロセスー溶液中でナノ構造を作るウェット・ナノテクノロジーの薦めー (2008)
  • 著者名/発表者名: 山下一郎、芝 清隆、河村秀樹、三浦篤志、金丸周司、鈴木治和、臼井健悟、林崎良英、岩場健治、安部 聡、上野隆史、小林未明、塚本里加子、杉本健二、柏木健司、佐野健一、梅津光央、芹澤 武、松野寿生、松浦和則、高谷 光、磯崎勝弘、芳賀祐輔、上杉 隆、中谷昭彦、直田 健、村田 智、齊藤博英、井上 丹、佐々木善浩、田 文杰、菊池純一、浦岡行治、桐村浩哉、冬木 隆、熊谷慎也、吉井重雄、寒川誠二、鈴木直毅、安立京一、李 奉局、川合知二、一木隆範、マニッシュ・ビヤニ、根本直人、松尾保孝、居城邦治、田畑 仁、松井 宏、松村幸子、湯田坂雅子、飯島澄男、南野 徹、難波啓一、北野宏明、木賀大介、上田昌宏、高木拓明、新井由之、冨樫祐一、柳田敏雄
  • 総ページ数: 358
  • 出版者: シーエムシー出版