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単粒子解析による高分解能構造解析技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18054035
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関独立行政法人産業技術総合研究所

研究代表者

光岡 薫  産業技術総合研究所, 生物情報解析研究センター, 研究チーム長 (60301230)

研究分担者 千田 俊哉  産業技術総合研究所, 生物情報解析研究センター, 主任研究員 (30272868)
田口 英樹  東京大学, 新領域創成科学研究科, 准教授 (40272710)
研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
6,100千円 (直接経費: 6,100千円)
2007年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
2006年度: 3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
キーワード単粒子解析 / 電子顕微鏡 / シャペロニン / V-ATPase / 低温電子顕微鏡法 / 立体構造 / 生体高分子複合体 / GroEL
研究概要

X線結晶構造解析により原子モデルが既に研究分担者により得られているThermos thermophilus由来のシャペロニンGroEL-GroES-ADP複合体を用いて、その単粒子解析を行った。天然から得た試料は、翻訳されたポリペプチドが折り畳まれるために複合体と相互作用しており、基質も含んだ複合体の立体構造が得られることが期待できた。その結果、2.7nm分解能の構造が得られ、そのcis-cavity中に、いろいろな基質が平均されたと考えられるコントラストを明瞭に観察することができた。その平均された基質のコントラストは、ciscavityを形成しているシャペロニンとは直接接触しておらず、これは、すべての基質が結合するような相互作用部位が存在しないことを示唆していると考えられる。加えて、X線結晶構造解析では、シャペロニンが7回対称性を持っていなかったが、単粒子解析においても同様にcis-cavityに近い部分が7回対称性からずれていることが観察できた。
またシャペロニン以外に,単粒子解析を検討していた,同じくThermos thermophilus由来のV-ATPaseについては,その膜内在部分Voドメインを用いて二次元結晶を得ることができたので,その解析を行った。低温電子顕微鏡像から7Å分解能で投影像を計算したところ,12個のIサブユニットからなるリング構造が明らかになった。今まで,このリング部分についてはATPase部分の構成サブユニット数である3の倍数のものはほとんど見つかっていなかったので,その対称性のミスマッチが機能に重要であると考えられていたが,この12個のサブユニットの観察により,対称性のミスマッチは重要でないと強く示唆された。

報告書

(2件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2007 2006

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] Dodecamer rotor ring defines H^+/ATP ratio for ATP synthesis of prokaryotic V-ATPase from Thermus thermophilus2007

    • 著者名/発表者名
      Toei, M., et. al.
    • 雑誌名

      Proc. Natl, Acad, Sci, USA 104

      ページ: 20256-20261

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 電子顕微鏡を用いて分子構造を見る2007

    • 著者名/発表者名
      光岡 薫、藤吉 好則
    • 雑誌名

      細胞工学 26

      ページ: 576-580

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [雑誌論文] 電子線結晶構造解析によるミクロソームグルタチオン転移酵素の立体構造2007

    • 著者名/発表者名
      刑部伸彦, 光岡薫
    • 雑誌名

      蛋白質核酸酵素 52(1)

      ページ: 44-49

    • NAID

      40015220362

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Structural basis for detoxification and oxidative stress protection in membranes2006

    • 著者名/発表者名
      Holm, P.J.et al.
    • 雑誌名

      J. Mol. Biol. 360

      ページ: 934-945

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] Structure of the GroEL-GroES-ADP-substrate protehl complex from T. thermophilus by cryo-electron microscopy2007

    • 著者名/発表者名
      光岡 薫
    • 学会等名
      第45回目本生物物理学会年会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2007-12-22
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2018-03-28  

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