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時分割測定を用いたチャネルロドプシンの開状態遷移メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 18J21256
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 構造生物化学
研究機関東京大学

研究代表者

小田 和正  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2020年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2018年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードチャネルロドプシン / 時分割結晶構造解析 / C1C2 / Channelrhodopsin / 時分割構造解析 / 構造生物学 / Chrimson
研究実績の概要

本研究の目的は、光駆動型カチオンチャネルであるチャネルロドプシンの構造変化及び吸収波長の変化の分子基盤を、タンパク質の立体構造解析を通して解明することである。本年度は、過去の実施した時分割結晶構造解析による構造変化の実験結果を論文にまとめあげた。本論文は世界で初めてチャネルロドプシンの構造変化を原子分解能レベルで捉え、チャネルロドプシンが初期状態から陽イオンを輸送できるようになる分子基盤を解明することに初めて成功した極めてインパクトが大きい論文であると言える。本論文は最終的にeLife誌に受理された。加えて、本年度はアミノ酸輸送体である膜タンパク質複合体xCT-CD98hcの立体構造解析を行った。xCT-CD98hc複合体は、グルタミン酸を排出しシスチンを取り込むアンチトランスポーターである。シスチンはがん細胞が成長するために必要であり、がん細胞に多く発現しているxCT-CD98hc複合体はがん治療薬のターゲットとして注目を集めている。この複合体の立体構造解析を行い、シスチンの取り組み機構を解明することはがん治療薬の開発に貢献できるものと考えられる。立体構造解析にはクライオ電子顕微鏡を用いた単粒子解析を使用し、最終的に分解能6.2Aでの構造決定に至った。本研究の結果を論文にまとめあげ、Protein Science誌に報告することに成功した。本論文の結果は今後のがん治療薬の研究に貢献できるものであると考えている。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Humboldt-Universit(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Humboldt-Universitat zu Berlin(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Time-resolved serial femtosecond crystallography reveals early structural changes in channelrhodopsin2021

    • 著者名/発表者名
      Oda Kazumasa、Nomura Takashi、Nakane Takanori、Yamashita Keitaro、Inoue Keiichi、Ito Shota、Vierock Johannes、Hirata Kunio、Maturana Andres D、Katayama Kota、( 32 authers )、Kandori Hideki、Hegemann Peter、Iwata So、Kubo Minoru、Nishizawa Tomohiro、Nureki Osamu
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 10 ページ: 1-21

    • DOI

      10.7554/elife.62389

    • NAID

      120006996980

    • 関連する報告書
      2020 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] Consensus mutagenesis approach improves the thermal stability of system xc- transporter, xCT, and enables cryo‐EM analyses2020

    • 著者名/発表者名
      Oda Kazumasa、Lee Yongchan、Wiriyasermkul Pattama、Tanaka Yoko、Takemoto Mizuki、Yamashita Keitaro、Nagamori Shushi、Nishizawa Tomohiro、Nureki Osamu
    • 雑誌名

      Protein Science

      巻: 29 号: 12 ページ: 2398-2407

    • DOI

      10.1002/pro.3966

    • 関連する報告書
      2020 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] Crystal structure of the red light-activated channelrhodopsin Chrimson2018

    • 著者名/発表者名
      Oda Kazumasa、Vierock Johannes、Oishi Satomi、Rodriguez-Rozada Silvia、Taniguchi Reiya、Yamashita Keitaro、Wiegert J. Simon、Nishizawa Tomohiro、Hegemann Peter、Nureki Osamu
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 9 号: 1 ページ: 3949-3949

    • DOI

      10.1038/s41467-018-06421-9

    • 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
  • [学会発表] X線自由電子レーザーによるチャネルロドプシンの時分割構造解析2019

    • 著者名/発表者名
      小田和正
    • 学会等名
      第19回日本蛋白質科学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] X線自由電子レーザーによるチャネルロドプシンの時分割構造解析2019

    • 著者名/発表者名
      小田和正
    • 学会等名
      日本結晶学会 令和元年(2019年)度年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] X線自由電子レーザーで捉えた、光照射によるチャネルロドプシンの 構造変化の過程

    • URL

      https://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2021/7284/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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