タンパク質膜透過チャネル複合体の構造基盤とそのしくみ

• 研究課題/領域番号: 18H02405
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分43030:機能生物化学関連
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 塚崎 智也 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (80436716)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円); 2020年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2019年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2018年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
• キーワード: タンパク質の膜透過 / 構造生物学 / 膜蛋白質 / タンパク質 / トランスロコン / protein translocation

研究成果の概要

生物の本質を明らかにするためには、生物に基本のメカニズムを分子レベルで解明する必要がある。タンパク質の膜透過はすべての生物が持っている仕組みであり、モデル生物大腸菌などでは膜タンパク質SecYEG複合体を中心とした超分子複合体がタンパク質の膜透過に関わっている。本研究では、その超分子複合体の構造と機能を解明するため、X線結晶構造解析を進めるとともにクライオ電子顕微鏡、原子間力顕微鏡などを用いて測定を行なった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、必須の生命現象を分子レベル、原子レベルで明らかとしようとしている。有機化合物である分子がいかに生命活動を行っていくのかについては、いまだほとんど解明されていない状況である。学術的にこれらを明らかとしていくためには一つ一つの生命現象を解き明かす必要があり、本研究を達成することで、タンパク質の膜透過という一つの生命現象の詳細な理解につながる。そのため、本研究は学術的に極めて意義深いものである。

研究成果

• [国際共同研究] Ajinomoto-Genetika Research Institute(ロシア連邦)
• [雑誌論文] Crystal structures of a nicotine MATE transporter provide insight into its mechanism of substrate transport (2021)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Yoshiki、Iwaki Shigehiro、Sasaki Akira、Tsukazaki Tomoya
  • 雑誌名: FEBS Letters 巻: 595 号: 14 ページ: 1902-1913
  • DOI: 10.1002/1873-3468.14136
  • NAID: 120007166836
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 構造解析からみえてきたタンパク質膜透過駆動モーター膜タンパク質SecDFの仕組み (2020)
  • 著者名/発表者名: 塚崎 智也
  • 雑誌名: 生化学 巻: 92 号: 5 ページ: 717-721
  • DOI: 10.14952/SEIKAGAKU.2020.920717
  • NAID: 40022394510
  • ISSN: 0037-1017
  • 年月日: 2020-10-25
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Crystal structure of a YeeE/YedE family protein engaged in thiosulfate uptake (2020)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Yoshiki、Yoshikaie Kunihito、Takeuchi Azusa、Ichikawa Muneyoshi、Mori Tomoyuki、Uchino Sayaka、Sugano Yasunori、Hakoshima Toshio、Takagi Hiroshi、Nonaka Gen、Tsukazaki Tomoya
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 6 号: 35
  • DOI: 10.1126/sciadv.aba7637
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Reversible auto-inhibitory regulation of Escherichia coli metallopeptidase BepA for selective β-barrel protein degradation. (2020)
  • 著者名/発表者名: Daimon 他7名
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 巻: 117 号: 45 ページ: 27989-27996
  • DOI: 10.1073/pnas.2010301117
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structural basis of sarco/endoplasmic reticulum Ca2+-ATPase 2b regulation via transmembrane helix interplay (2019)
  • 著者名/発表者名: Michio Inoue, Nanami Sakuta, Satoshi Watanabe, Yuxia Zhang, Kunihito Yoshikaie, Yoshiki Tanaka, Ryo Ushioda, Yukinari Kato, Junichi Takagi, Tomoya Tsukazaki, Kazuhiro Nagata, Kenji Inaba
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 27 号: 4 ページ: 1221-1230
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2019.03.106
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Structural Basis of the Sec Translocon and YidC Revealed Through X-ray Crystallography (2019)
  • 著者名/発表者名: Tsukazaki Tomoya
  • 雑誌名: The Protein Journal 巻: - 号: 3 ページ: 249-261
  • DOI: 10.1007/s10930-019-09830-x
  • NAID: 120006718071
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A snapshot of membrane protein insertion (2019)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Yoshiki、Tsukazaki Tomoya
  • 雑誌名: EMBO reports 巻: 20 号: 10
  • DOI: 10.15252/embr.201949034
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The bacterial protein YidC accelerates MPIase-dependent integration of membrane proteins (2019)
  • 著者名/発表者名: Sasaki Masaru、Nishikawa Hanako、Suzuki Sonomi、Moser Michael、Huber Maria、Sawasato Katsuhiro、Matsubayashi Hideaki T.、Kumazaki Kaoru、Tsukazaki Tomoya、Kuruma Yutetsu、Nureki Osamu、Ueda Takuya、Nishiyama Ken-ichi
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 294 号: 49 ページ: 18898-18908
  • DOI: 10.1074/jbc.ra119.011248
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Real-time observation of membrane protein-embedded nanodiscs by high-speed atomic force microscopy (2019)
  • 著者名/発表者名: Takamitsu Haruyama, Tomoya Tsukazaki
  • 雑誌名: 野口研究所時報 巻: 62 ページ: 42-49
  • NAID: 40022065376
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Structural basis of the function of the β-barrel assembly-enhancing protease BepA (2019)
  • 著者名/発表者名: Mohammad Shahrizal, Yasushi Daimon, Yoshiki Tanaka, Yugo Hayashi, Shintaro Nakayama, Shigehiro Iwaki, Shin-ichiro Narita, Hironari Kamikubo, Yoshinori Akiyama, Tomoya Tsukazaki
  • 雑誌名: Journal of Molecular Biology 巻: 431 号: 3 ページ: 625-635
  • DOI: 10.1016/j.jmb.2018.11.024
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Single-Unit Imaging of Membrane Protein-Embedded Nanodiscs from Two Oriented Sides by High-Speed Atomic Force Microscopy (2019)
  • 著者名/発表者名: Haruyama, T. Sugano, Y. Kodera, N. Uchihashi, T. Ando, T. Tanaka, Y. Konno, H. Tsukazaki, T.
  • 雑誌名: Structure 巻: 27 号: 1 ページ: 152-160
  • DOI: 10.1016/j.str.2018.09.005
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 2.8-A crystal structure of Escherichia coli YidC revealing all core regions, including flexible C2 loop (2018)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Yoshiki、Izumioka Akiya、Abdul Hamid Aisyah、Fujii Akira、Haruyama Takamitsu、Furukawa Arata、Tsukazaki Tomoya
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 505 号: 1 ページ: 141-145
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2018.09.043
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structure-based working model of SecDF, a proton-driven bacterial protein translocation factor (2018)
  • 著者名/発表者名: Tsukazaki Tomoya
  • 雑誌名: FEMS Microbiology Letters 巻: 365 号: 12
  • DOI: 10.1093/femsle/fny112
  • NAID: 120006537408
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Remote Coupled Drastic β-Barrel to β-Sheet Transition of the Protein Translocation Motor. (2018)
  • 著者名/発表者名: Furukawa A, Nakayama S, Yoshikaie K, Tanaka Y, Tsukazaki T.
  • 雑誌名: Structure 巻: 26 号: 3 ページ: 485-489
  • DOI: 10.1016/j.str.2018.01.002
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] タンパク質膜透過装置の構造生物学 (2018)
  • 著者名/発表者名: 塚崎智也
  • 雑誌名: 生物物理 巻: 58 ページ: 78-82
  • NAID: 130006594326
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] タンパク質の膜透過に関わるプロトン駆動型モーターSecDFの構造生命科学 (2022)
  • 著者名/発表者名: 塚崎智也
  • 学会等名: 第95回日本細菌学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] 高速AFMによるタンパク質膜透過装置Sec複合体の動的構造解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 板家成良, 長池航, 春山隆充, 市川宗厳, 菅野泰功, 宮﨑 亮次, 内橋貴之, 塚崎智也
  • 学会等名: 第17回21世紀大腸菌研究会
• [学会発表] 高速原子間力顕微鏡によるタンパク質膜輸送装置Secの動態観察 (2021)
  • 著者名/発表者名: 長池航, 板家成良, 春山隆充, 塚崎智也, 内橋貴之
  • 学会等名: 令和２年度 生物物理学会中部支部
• [学会発表] 高速原子間顕微鏡による膜輸送装置Secの動態観察 (2020)
  • 著者名/発表者名: 長池航, 板家成良, 春山 隆充, 塚崎智也, 内橋貴之
  • 学会等名: 日本生体エネルギー研究会第46回討論会
• [学会発表] Observation of Substrate Binding Sec Translocon and Structural Change of SecA with HS-AFM (2020)
  • 著者名/発表者名: 長池 航, 春山 隆充, 塚崎智也, 内橋 貴之
  • 学会等名: The 58th Annual Meeting of the BSJ
  • 国際学会
• [学会発表] 硫黄トランスポーターの結晶構造解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 田中良樹，吉海江国仁，内野清香，塚崎智也
  • 学会等名: 第１６回２１世紀大腸菌研究会
• [学会発表] タンパク質膜透過チャネルSecトランスロコンを経由するタンパク質輸送のメカニズム (2019)
  • 著者名/発表者名: 塚崎智也
  • 学会等名: 岩手大学放射光利用セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 新奇硫黄系トランスポーターの構造と機能 (2019)
  • 著者名/発表者名: 竹内梓， 田中良樹，吉海江 国仁， 内野清香， 高木博史， 塚﨑智也
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Single-Unit Imaging of Membrane Protein-Embedded Nanodiscs by High-Speed Atomic Force Microscopy (2019)
  • 著者名/発表者名: 塚崎智也
  • 学会等名: EMBO Workshop: CURRENT ADVANCES IN PROTEIN TRANSLOCATION ACROSS MEMBRANES
  • 国際学会
• [学会発表] Working model of SecDF inferred from structural studies (2018)
  • 著者名/発表者名: 塚崎智也
  • 学会等名: Joint Symposium ~ The 10th symposium on International Collaborative Laboratories ~ BioTechnology Institute, U. Minnesota & Grad School BioScience, NAIST
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Drastic conformational changes of SecDF (2018)
  • 著者名/発表者名: 塚崎智也
  • 学会等名: BACTERIAL PROTEIN EXPORT 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] High-speed AFM imaging of membrane protein embedded in Nanodisc (2018)
  • 著者名/発表者名: 塚崎智也
  • 学会等名: 第56回日本生物物理学会年会
  • 国際学会
• [学会発表] 結晶構造解析から明らかとなってきたタンパク質膜透過モーター SecDF の劇的な構造変化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 塚崎智也
  • 学会等名: 第18回日本蛋白質科学会年会
• [図書] 膜タンパク質工学ハンドブック (2020)
  • 著者名/発表者名: 監修 津本浩平・浜窪隆雄
  • 総ページ数: 538
  • 出版者: エヌ・ティー・エス
• [備考] 奈良先端大・構造生命科学
  • URL: https://bsw3.naist.jp/tsukazaki/
• [備考] 奈良先端大 構造生命科学 研究業績
  • URL: https://bsw3.naist.jp/tsukazaki/publication.html
• [備考] 構造生命科学研究室に在籍されていた古川新さんが、井上研究奨励賞を受賞
  • URL: https://bsw3.naist.jp/research/index.php?id=1777