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ゲルゾリン様タンパク質によるアクチン繊維切断機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 17K07373
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 生物物理学
研究機関東海学院大学

研究代表者

小田 俊郎  東海学院大学, 健康福祉学部, 教授(移行) (20321739)

研究分担者 藤原 郁子  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10742075)
武田 修一  名古屋大学, 理学研究科, 研究員 (50509081)
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
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワードアクチン / フラグミン / 構造空間 / 1分子 / ゲルゾリン / 動力学計算 / TIRF / 生物物理 / 一分子測定 / X線構造解析
研究成果の概要

アクチンは、単量体と線維状重合体の2状態を転移しながら、多様な基本的な生命機能を担っている。本研究では、このアクチンがどのように機能するか、例えば、線維切断や線維同士の結合を構造レベルで解明するために、アクチン分子がとり得る構造空間を明らかにし、その空間に4つの代表的なコンフォメーション(G型、F型、C型、O型)が存在すること、そのコンフォメーション間の転移を議論した。また、線維状重合体を切断して制御するフラグミンの構造を解明した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

蛋白質は構造を変化させながら機能している。そのため、蛋白質の機能プロセスを理解するためには構造転移を解明する必要がある。この考えをアクチンに適用してアクチンの構造空間を定義した。この空間は研究者がアクチンの構造転移を議論する際の共通基盤となる。また、本研究で得られたゲルゾリン・ファミリーに属するフラグミン対する知見は、ゲルゾリンの基礎研究やその医療応用に貢献することが期待される。ゲルゾリンは医学の見た場合非常に重要な蛋白質で、例えばその欠乏が敗血症を引き起こす。

報告書

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

    (33件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (25件) (うち国際学会 7件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] リーハイ大学(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Novel inter-domain Ca2+-binding site in the gelsolin superfamily protein fragmin2020

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Takeda , Ikuko Fujiwara, Yasunobu Sugimoto, Toshiro Oda, Akihiro Narita, Yuichiro Maéda
    • 雑誌名

      Journal of Muscle Research and Cell Motility

      巻: 41 号: 1 ページ: 153-162

    • DOI

      10.1007/s10974-019-09571-5

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural Polymorphism of Actin2019

    • 著者名/発表者名
      Oda Toshiro、Takeda Shuichi、Narita Akihiro、Maéda Yuichiro
    • 雑誌名

      Journal of Molecular Biology

      巻: 431 号: 17 ページ: 3217-3228

    • DOI

      10.1016/j.jmb.2019.05.048

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ラトランキュリンAはアクチンモノマーだけでなくアクチン線維にも結合して脱重合を促進する2019

    • 著者名/発表者名
      藤原郁子
    • 雑誌名

      生物物理

      巻: 59 号: 4 ページ: 192-196

    • DOI

      10.2142/biophys.59.192

    • NAID

      130007683539

    • ISSN
      0582-4052, 1347-4219
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Polymerization and depolymerization of actin with nucleotide states at filament ends2018

    • 著者名/発表者名
      Fujiwara Ikuko、Takeda Shuichi、Oda Toshiro、Honda Hajime、Narita Akihiro、Ma?da Yuichiro
    • 雑誌名

      Biophysical Reviews

      巻: 10 号: 6 ページ: 1513-1519

    • DOI

      10.1007/s12551-018-0483-7

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Latrunculin A Accelerates Actin Filament Depolymerization in Addition to Sequestering Actin Monomers2018

    • 著者名/発表者名
      Fujiwara Ikuko、Zweifel Mark E.、Courtemanche Naomi、Pollard Thomas D.
    • 雑誌名

      Current Biology

      巻: 28 号: 19 ページ: 3183-3192.e2

    • DOI

      10.1016/j.cub.2018.07.082

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural basis for cofilin binding and actin filament disassembly2018

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Kotaro、Takeda Shuichi、Mitsuoka Kaoru、Oda Toshiro、Kimura-Sakiyama Chieko、Ma?da Yuichiro、Narita Akihiro
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 9 号: 1 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1038/s41467-018-04290-w

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Keeping the focus on biophysics and actin filaments in Nagoya: A report of the 2016 "now in actin" symposium.2017

    • 著者名/発表者名
      Fujiwara I, Narita A
    • 雑誌名

      Cytoskeleton

      巻: 12 号: 12 ページ: 450-464

    • DOI

      10.1002/cm.21384

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Polymorphism of actin molecule and its function2019

    • 著者名/発表者名
      Toshiro Oda
    • 学会等名
      The 11th Toyota Riken International Workshop"Actin Filament: beyond the atomic resolution structures"
    • 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] Crystal structures of F-form actin reveal mechanisms of dynamic assembly and ATP hydrolysis2019

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Takeda
    • 学会等名
      The 11th Toyota Riken International Workshop"Actin Filament: beyond the atomic resolution structures"
    • 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] “Bacterial actin homolog, MreBs and fibril are essential for the swimming motility of Spiroplasma eriocheiris”,2019

    • 著者名/発表者名
      Fujiwara, I., Takahashi, D., Sasajima, Y., Kiyama, H., Arakawa, A., Kato, K., Miyata, T., Kakizawa, S., Namba, K. and Miyata, M.
    • 学会等名
      The 11th Toyota Riken International Workshop"Actin Filament: beyond the atomic resolution structures"
    • 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] Polymerization of bacterial actin MreB involved in swimming motility of Spiroplasma eriocheiris2019

    • 著者名/発表者名
      Takahashi, D., Fujiwara, I. and Miyata, M.
    • 学会等名
      The 11th Toyota Riken International Workshop"Actin Filament: beyond the atomic resolution structures"
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Cell motility based on the polymerization dynamics”2019

    • 著者名/発表者名
      Fujiwara, I., Takahashi, D., Sasajima, Y., Remmert, K., Hammer, J. and Miyata, M.
    • 学会等名
      International Workshop on Quantum Sensing & Biophotonics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アクチン分子の多型性2019

    • 著者名/発表者名
      小田俊郎
    • 学会等名
      2020年生体運動研究合同班会議
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Spiroplasmaの遊泳運動に必須な細菌アクチンMreB2019

    • 著者名/発表者名
      高橋大地、藤原郁子、宮田真人
    • 学会等名
      2020年生体運動研究合同班会議
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ラトランキュリンAはF型からG型へのコンフォメーション変化を誘起しアクチン脱重合を促進する2019

    • 著者名/発表者名
      武田 修一, 藤原 郁子, 小田 俊郎, 成田 哲博, 前田 雄一郎
    • 学会等名
      日本結晶学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] TIRF 観察によるアクチン重合・脱重合における蛍光標識の影響2019

    • 著者名/発表者名
      藤原郁子、武田修一、成田哲博、小田俊郎、前田雄一郎、Naomi Courtemanche、Thomas Pollard
    • 学会等名
      第57回日本生物物理学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ダイナミンGTPアーゼはアクチン線維の束化と分散を機械的に制御する2019

    • 著者名/発表者名
      武居孝二 、 テ モン ラ、 阿部 匡、竹田哲也、藤原郁子、成田哲博
    • 学会等名
      第57回日本生物物理学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] BL2S1を利用したX線結晶構造解析から明らかとなったアクチン重合・ATP加水分解機構2019

    • 著者名/発表者名
      武田修一、成田哲博、小田俊郎、小池亮太郎、森次圭、太田元規、兼松佑典、藤原郁子、田中康太郎、永江峰幸、渡邉信久、前田雄一郎
    • 学会等名
      第8回名古屋大学シンクロトロン光研究センターシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Atomic resolution structures of F‐form actin: mutual switching between G/F transition and ATPase2018

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Takeda, Akihiro Narita, Toshiro Oda, Nobuhisa Watanabe, Takayuki Nagae, Motonori Ota, Ryotaro Koike, Kei Moritsugu, Yusuke Kanematsu, Ikuko Fujiwara, Kotaro Tanaka, Yuichiro Maéda
    • 学会等名
      The 47th European muscle conference
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The structure of F-form actin at atomic resolutions: mutual switching between polymorphic transition and ATPase2018

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Takeda, Akihiro Narita, Toshiro Oda, Nobuhisa Watanabe, Y, Takayuki Nagae, Motonori Ota, Ryotaro Koike, Kei Moritsugu, Yusuke Kanematsu, Ikuko Fujiwara, Kotaro Tanaka, Yuichiro Maéda
    • 学会等名
      Myofilament conference 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of the picosecond dynamics of muscle contractile proteins and their hydration water by quasielastic neutron scattering2018

    • 著者名/発表者名
      Tatsuhito Matsuo, Toshiaki Arata, Toshiro Oda, Kenji Nakajima, Seiko Kawamura, Tatsuya Kikuchi, Taiki Tominaga, Kaoru Shibata, Fumiaki Kono, Satoru Fujiwara
    • 学会等名
      日本生物物理学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Toshiro Oda, Shuichi Takeda Akihiro Narita, Yuichiro Maeda2018

    • 著者名/発表者名
      Polymorphism of actin molecules
    • 学会等名
      日本生物物理学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Regulation of actin bundles by using LOV-fused fascin2018

    • 著者名/発表者名
      Ikuko Fujiwara, Miki Iwatani, Yumeka Yamauchi, Tatsuya Iwata, Shuichi Takeda, Toshiro Oda, Tomoharu Matsumoto, Akihiro Narita, Satoshi Tsunoda, Hideki Kandori
    • 学会等名
      日本生物物理学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Ikuko Fujiwara, Mark E. Zweifel, Naomi Courtemanche, Thomas D. Pollard2018

    • 著者名/発表者名
      Single actin filaments observation revealed that Latrunculin A depolymerizes actin filaments in addition to sequestering actin monomers
    • 学会等名
      日本細胞生物学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 高分解能X線結晶構造から明らかとなったアクチン重合・ATP加水分解機構2018

    • 著者名/発表者名
      武田 修一、成田 哲博、小田 俊郎、田中 康太郎、小池 亮太郎、太田 元規、藤原 郁子、永江峰幸、渡邉 信久、前田 雄一郎
    • 学会等名
      名古屋大学シンクロトロン光研究センターシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] F-form crystal structures: Mechanisms of actin assembly and F-actin ATPase2018

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Takeda, Akihiro Narita, Toshiro Oda, Kotaro Tanaka, Ryotaro Koike, Motonori Ota, Ikuko Fujiwara, Nobuhisa Watanabe, Yuichiro Maéda
    • 学会等名
      The 62th Annual Meeting of Biophysical Society
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] アクチン結晶構造の分類2018

    • 著者名/発表者名
      小田俊郎
    • 学会等名
      日本生物物理学会中部支部講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] アクチンの構造多様性について2018

    • 著者名/発表者名
      小田俊郎
    • 学会等名
      岐阜構造生物学・医学・論理的創薬研究会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Severing regulation of gelsolin superfamily on single and bundled actin filaments2017

    • 著者名/発表者名
      Fujiwara,I., Fan,R., Takeda,S., Maéda,Y., Narita, A
    • 学会等名
      International Symposium, Harmonized supramolecular motility machinery and its diversity, Nagoya, Japan 09/2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] タンパク質の創発する集合知2017

    • 著者名/発表者名
      藤原郁子
    • 学会等名
      第3回 市民共創研究会 名古屋工業大学
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ATPase mechanism and dynamic assembly of actin revealed by the F-form crystal structures2017

    • 著者名/発表者名
      武田 修一、成田 哲博、小田俊郎、田中 康太郎、小池 亮太郎、太田 元規、藤原 郁子、渡邉 信久、前田 雄一郎
    • 学会等名
      第55回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 高分解能X線結晶構造から明らかとなったアクチン重合・ATP加水分解機構2017

    • 著者名/発表者名
      武田 修一、成田 哲博、小田 俊郎、田中 康太郎、小池 亮太郎、太田 元規、藤原 郁子、渡邉 信久、前田 雄一郎
    • 学会等名
      平成29年度日本結晶学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-06-07  

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