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極低温単粒子解析による哺乳動物のF-ATP合成酵素の原子レベルの構造機能研究

研究課題

研究課題/領域番号 17H03647
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 構造生物化学
研究機関大阪大学

研究代表者

Gerle Christoph  大阪大学, 蛋白質研究所, 特任准教授(常勤) (10561970)

研究分担者 森本 幸生  京都大学, 複合原子力科学研究所, 教授 (80200450)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2019年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2018年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2017年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円)
キーワードmitochondria / F-ATP synthase / cryo-EM / membrane protein / super complex / cristae / membrane architecture / membrane transport / supercomplex / protein structure / PTP / channel / 高分解能電子顕微鏡解析 / 膜タンパク質複合体 / クライオ電顕 / FoF1ATP合成酵素 / 膜蛋白質複合体 / FoF1ATP合成 / FoF1 ATP synthase / bioenergetics / single particle cryo-EM / structural biology / membrane biology / proton transport / rotary ATPase / 分子モータ / 蛋白質 / 電子顕微鏡 / 生体分子
研究成果の概要

ミトコンドリア内膜のプロトン駆動力によるATP合成は哺乳動物の最も重要なエネルギー変換過程であり、それはF-ATP合成酵素により駆動されている。この極めて基盤的な生理過程を理解するためにはこの酵素の複雑な構造を原子レベルで解明することが必須である。我々はATP合成酵素の新い精製方法などの確立に成功してF-ATP合成酵素の新しい機能を発見した。これでこれからの新しい構造機能解析研究の基礎を作った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

哺乳類のF-ATP合成酵素は、ミトコンドリア疾患の鍵を握る存在として現在注目されている。今回のプロジェクトで得られた新しい調製法、膜の再構成、透過性遷移孔としての機能の発見は、F-ATP合成酵素の研究を前進させる上で重要な役割を果たすことが期待される。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 6件、 オープンアクセス 4件、 査読あり 5件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 4件、 招待講演 15件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] The Dual Life of Mitochondrial F-ATP Synthase.2020

    • 著者名/発表者名
      Paolo, B., Szabo, I., Lippe, G., Gerle, C., and Forte, M.A.
    • 雑誌名

      Biophysical Journal

      巻: 118, 3 号: 3 ページ: 16a-16a

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2019.11.270

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Purified F-ATP synthase forms a Ca2+dependent high-conductance channel matching the mitochondrial permeability transition pore.2019

    • 著者名/発表者名
      Urbani A,Giorgio V,Carrer A, Franchin C,Arrigoni G, Jiko C,Abe K,Maeda S, Sginzawa-Itoh K, Bogers JF, McMillan DG, Gerle C, Szabo I, Bernardi P
    • 雑誌名

      Nature communications

      巻: 4341 号: 1 ページ: 4341-4341

    • DOI

      10.1038/s41467-019-12331-1

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Essay on Biomembrane Structure.2019

    • 著者名/発表者名
      Christoph Gerle
    • 雑誌名

      Journal of Membrane Biology

      巻: 252 号: 2-3 ページ: 115-130

    • DOI

      10.1007/s00232-019-00061-w

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The cristae modulator Optic atrophy 1 requires mitochondrial ATP synthase oligomers to safeguard mitochondrial function.2018

    • 著者名/発表者名
      Ruben Quintana-Cabrera, Charlotte Quirin, Christina Glytsou, Mauro Corrado, Andrea Urbani, Anna Pellattiero, Enrique Calvo, Jesus Vazquez, Jose; Antonio Enriquez, Christoph Gerle, Maria Eugenia Soriano, Paolo Bernardi & Luca Scorrano
    • 雑誌名

      Nature communications

      巻: 9 (3399) 号: 1 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1038/s41467-018-05655-x

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Protein assemblies ejected directly from native membranes yield complexes for mass spectrometry2018

    • 著者名/発表者名
      Dror S Chorev, Lindsay A Baker, Di Wu, Victoria Beilsten-Edmands, Sarah L Rouse, Tzviya Zeev-Ben-Mordehai, Chimari Jiko, Firdaus Samsudin, Christoph Gerle, Syma Khalid, Alastair G Stewart, Stephen J Matthews, Kay Grunewald, Carol V Robinson
    • 雑誌名

      Science

      巻: 362, 6416 号: 6416 ページ: 829-834

    • DOI

      10.1126/science.aau0976

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] RAZA: A Rapid 3D z-crossings algorithm to segment electron tomograms and extract organelles and macromolecules2017

    • 著者名/発表者名
      Ali Rubbiya A.、Mehdi Ahmed M.、Rothnagel Rosalba、Hamilton Nicholas A.、Gerle Christoph、Landsberg Michael J.、Hankamer Ben
    • 雑誌名

      Journal of Structural Biology

      巻: 200 号: 2 ページ: 73-86

    • DOI

      10.1016/j.jsb.2017.10.002

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] In and out of the membrane: cryo-EM of membrane proteins.2019

    • 著者名/発表者名
      Christoph Gerle
    • 学会等名
      Asian Crystallographic Association
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Purified F-ATP synthase forms a Ca2+-dependent high-conductance channel matching the mitochondrial permeability transition pore.2019

    • 著者名/発表者名
      Christoph Gerle
    • 学会等名
      Cold Spring Harbor Asia conference on Mitochondria
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Mitochondrial F-ATP synthase: an old machine with new tricks.2019

    • 著者名/発表者名
      Christoph Gerle
    • 学会等名
      Kluyver Colloquium, TU Delft, The Netherlands
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Membrane bending & more - in vitro studies of membrane protein supercomplexes.2019

    • 著者名/発表者名
      Christoph Gerle
    • 学会等名
      Institute for Plant Biotechnology and Biology, University of Munster, Germany
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 牛心筋シトクロム-c酸化酵素 二量体か?単量体か?2018

    • 著者名/発表者名
      Christoph Gerle
    • 学会等名
      日本生体エネルギー研究会第44回討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Membrane protein sample preparation for single-particle cryo-EM and more.2018

    • 著者名/発表者名
      Christoph Gerle
    • 学会等名
      生理研研究会 「クライオ電子顕微鏡によるタンパク質の高分解能単粒子構造解析」~ これであなたも高分解能~
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Mammalian FoF1 ATP synthase as the mitochondrial permeability transition pore -? new drug targets in old proteins.2018

    • 著者名/発表者名
      Christoph Gerle
    • 学会等名
      CeSPI Talk
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Cryo electron tomography of in vitro membrane systems.2018

    • 著者名/発表者名
      Christoph Gerle
    • 学会等名
      KEK Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Is mammalian FoF1 ATP synthase the mitochondrial permeability transition pore?2018

    • 著者名/発表者名
      Christoph Gerle
    • 学会等名
      EBEC
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Membrane bending and more - cryo-EM of integral membrane complexes.2018

    • 著者名/発表者名
      Christoph Gerle
    • 学会等名
      Departmental Talk, Ruh University Bochum, Germany
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] GraDeR: detergent free membrane protein preparation.2018

    • 著者名/発表者名
      Christoph Gerle
    • 学会等名
      Oxford Talks
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 哺乳動物F-ATP合成酵素はptp?2017

    • 著者名/発表者名
      Christoph Gerle
    • 学会等名
      日本生体エネルギー研究会第43回討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Cryo-EM 2.02017

    • 著者名/発表者名
      Christoph Gerle
    • 学会等名
      ConBio
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] The intermembrane space domain of mammalian FoF1 ATP synthase and its potential role in ptp formation.2017

    • 著者名/発表者名
      Christoph Gerle
    • 学会等名
      Cold Spring Harbor Asia conference on Mitochondria
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] GraDeR: micelle free membrane protein preparation.2017

    • 著者名/発表者名
      Christoph Gerle
    • 学会等名
      The 55th Annual Meeting of Biophysical Society of Japan
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] GraDeR

    • URL

      https://grader-protocol.com/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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