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細胞分裂装置Divisomeのマルチプローブを用いた統合的解析

研究課題

研究課題/領域番号 18K06094
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分43020:構造生物化学関連
研究機関立命館大学

研究代表者

松村 浩由  立命館大学, 生命科学部, 教授 (30324809)

研究分担者 吉澤 拓也  立命館大学, 生命科学部, 助教 (50779056)
田中 俊一  京都府立大学, 生命環境科学研究科, 准教授 (70591387)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード細胞分裂タンパク質 / X線構造解析 / FtsZ / 細胞分裂 / Divisome / 阻害剤開発 / 蛍光プローブ開発 / 離合集散 / 細胞分裂装置 / マルチプローブ / 統合的解析
研究成果の概要

様々な細胞分裂タンパク質が集合して形成される細胞分裂装置Divisomeは、細胞分裂期において細胞膜を貫入させる。具体的にDivisomeは、タンパク質FtsZを介してZ-ringと呼ばれる環状の集合体を形成し、細胞分裂初期ではそのZ-ringの収縮が起きて細胞膜が貫入する。本研究では、Divisomeによる膜陥入モデルの構築を目的として、(1) マルチプローブ(X線構造解析、高速AFM、蛍光プローブ)によるSaFtsZの解析を行った。さらに、抗MRSA薬の開発基盤の構築を目指して、(2) EcFtsZ、KpFtsZのX線結晶構造解析を実施した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

FtsZの収縮力の発生機構については、長年、様々なモデルが提唱されているが、決定的なものがまだない状況である。今回、EcFtsZの構造解析、および高速AFMによるFtsZの動的挙動解析を実施できたことで、その問いに迫るための準備が整った。また、新しくFtsZに特異的に結合する蛍光プローブが開発でき、初めて熱力学的パラメータを決定できたことは、今後のFtsZを標的とした創薬への重要な一歩である。今後、この蛍光プローブをFtsZの構造状態の同定に用いるといった応用も考えられ、学術面だけでなく新たな抗菌薬開発といった応用面へとつながる基盤が構築できたと考えている。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (44件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 2件、 査読あり 14件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (28件) (うち国際学会 8件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Structure-function studies of ultrahigh molecular weight isoprenes provide key insights into their biosynthesis2021

    • 著者名/発表者名
      Kajiura Hiroyuki、Yoshizawa Takuya、Tokumoto Yuji、Suzuki Nobuaki、Takeno Shinya、Takeno Kanokwan Jumtee、Yamashita Takuya、Tanaka Shun-ichi、Kaneko Yoshinobu、Fujiyama Kazuhito、Matsumura Hiroyoshi、Nakazawa Yoshihisa
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 4 号: 1 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1038/s42003-021-01739-5

    • NAID

      120007147662

    • 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
  • [雑誌論文] Mechanism of karyopherin-β2 binding and nuclear import of ALS variants FUS(P525L) and FUS(R495X)2021

    • 著者名/発表者名
      Gonzalez Abner、Mannen Taro、Cagatay Tolga、Fujiwara Ayano、Matsumura Hiroyoshi、Niesman Ashley B.、Brautigam Chad A.、Chook Yuh Min、Yoshizawa Takuya
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 3754-3754

    • DOI

      10.1038/s41598-021-83196-y

    • 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] Dynamic Assembly/Disassembly of Staphylococcus aureus FtsZ Visualized by High-Speed Atomic Force Microscopy2021

    • 著者名/発表者名
      Fujita Junso、Sugiyama Shogo、Terakado Haruna、Miyazaki Maho、Ozawa Mayuki、Ueda Nanami、Kuroda Natsuko、Tanaka Shun-ichi、Yoshizawa Takuya、Uchihashi Takayuki、Matsumura Hiroyoshi
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 22 号: 4 ページ: 1697-1697

    • DOI

      10.3390/ijms22041697

    • 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
  • [雑誌論文] Effects of Introduction of Sorghum RbcS with Rice RbcS Knockdown by RNAi on Photosynthetic Activity and Dry Weight in Rice.2021

    • 著者名/発表者名
      Kazuma Sakoda , Akito Yamamoto , Chie Ishikawa , Yojiro Taniguchi , Hiroyoshi Matsumura & Hiroshi Fukayama
    • 雑誌名

      Plant Production Science

      巻: in press 号: 3 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1080/1343943x.2020.1847669

    • NAID

      120007125729

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of nuclear import receptors on liquid–liquid phase separation2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshizawa Takuya、Matsumura Hiroyoshi
    • 雑誌名

      Biophysics and Physicobiology

      巻: 17 号: 0 ページ: 25-29

    • DOI

      10.2142/biophysico.BSJ-2019052

    • NAID

      130007828794

    • ISSN
      2189-4779
    • 年月日
      2020-04-04
    • 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
  • [雑誌論文] Insertion loop‐mediated folding propagation governs efficient maturation of hyperthermophilic Tk‐subtilisin at high temperatures2020

    • 著者名/発表者名
      Uehara R., Dan N., Amesaka H., Yoshizawa T., Koga Y.., Kanaya S., Takano K., Matsumura H., Tanaka SI.
    • 雑誌名

      FEBS letters

      巻: 594 号: 4 ページ: 452-461

    • DOI

      10.1002/1873-3468.14028

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hybrid Rubisco with Complete Replacement of Rice Rubisco Small Subunits by Sorghum Counterparts Confers C4-Plant-like High Catalytic Activity2020

    • 著者名/発表者名
      Hiroyoshi Matsumura, Keita Shiomi, Akito Yamamoto, Yuri Taketani, Noriyuki Kobayashi, Takuya Yoshizawa, Shun-ichi Tanaka, Hiroki Yoshikawa, Masaki Endo, Hiroshi Fukayama,
    • 雑誌名

      Molecular Plant

      巻: 13 号: 11 ページ: 1570-1581

    • DOI

      10.1016/j.molp.2020.08.012

    • NAID

      120006919994

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal structure of a GH1 β‐glucosidase from Hamamotoa singularis2020

    • 著者名/発表者名
      Uehara Ryo、Iwamoto Riki、Aoki Sayaka、Yoshizawa Takuya、Takano Kazufumi、Matsumura Hiroyoshi、Tanaka Shun‐ichi
    • 雑誌名

      Protein Science

      巻: 29 号: 9 ページ: 2000-2008

    • DOI

      10.1002/pro.3916

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal structures of the cell-division protein FtsZ from Klebsiella pneumoniae and Escherichia coli2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshizawa Takuya、Fujita Junso、Terakado Haruna、Ozawa Mayuki、Kuroda Natsuko、Tanaka Shun-ichi、Uehara Ryo、Matsumura Hiroyoshi
    • 雑誌名

      Acta Crystallographica Section F Structural Biology Communications

      巻: 76 号: 2 ページ: 86-93

    • DOI

      10.1107/s2053230x2000076x

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structure-Guided Design of a Fluorescent Probe for the Visualization of FtsZ in Clinically Important Gram-Positive and Gram-Negative Bacterial Pathogens2019

    • 著者名/発表者名
      Ferrer-Gonzalez Edgar、Fujita Junso、Yoshizawa Takuya、Nelson Julia M.、Pilch Alyssa J.、Hillman Elani、Ozawa Mayuki、Kuroda Natsuko、Al-Tameemi Hassan M.、Boyd Jeffrey M.、LaVoie Edmond J.、Matsumura Hiroyoshi、Pilch Daniel S.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 20092-20092

    • DOI

      10.1038/s41598-019-56557-x

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Affinity Improvement of a Cancer-Targeted Antibody through Alanine-Induced Adjustment of Antigen-Antibody Interface2019

    • 著者名/発表者名
      Yamashita Takefumi、Mizohata Eiichi、Nagatoishi Satoru、Watanabe Takahiro、Nakakido Makoto、Iwanari Hiroko、Mochizuki Yasuhiro、Nakayama Taisuke、Kado Yuji、Yokota Yuki、Matsumura Hiroyoshi、Kawamura Takeshi、Kodama Tatsuhiko、Hamakubo Takao、Inoue Tsuyoshi、Fujitani Hideaki、Tsumoto Kouhei
    • 雑誌名

      Structure

      巻: 27 号: 3 ページ: 519-527

    • DOI

      10.1016/j.str.2018.11.002

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystallization of aspirin form II by femtosecond laser irradiation2018

    • 著者名/発表者名
      Tsuri Yuka、Maruyama Mihoko、Fujimoto Riki、Okada Shino、Adachi Hiroaki、Yoshikawa Hiroshi Y.、Takano Kazufumi、Murakami Satoshi、Matsumura Hiroyoshi、Inoue Tsuyoshi、Tsukamoto Katsuo、Imanishi Masayuki、Yoshimura Masashi、Mori Yusuke
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 12 号: 1 ページ: 015507-015507

    • DOI

      10.7567/1882-0786/aaf419

    • NAID

      210000135542

    • 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] Growth of high-quality metastable crystal of acetaminophen using solution-mediated phase transformation at low supersaturation2018

    • 著者名/発表者名
      Fujimoto Riki、Maruyama Mihoko、Mori Yoichiro、Okada Shino、Adachi Hiroaki、Yoshikawa Hiroshi Y.、Takano Kazufumi、Murakami Satoshi、Matsumura Hiroyoshi、Inoue Tsuyoshi、Imanishi Masayuki、Tsukamoto Katsuo、Yoshimura Masashi、Mori Yusuke
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth

      巻: 502 ページ: 76-82

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2018.09.012

    • 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] Atomic-Scale Imaging of Surface and Hydration Structures of Stable and Metastable Acetaminophen Crystals by Frequency Modulation Atomic Force Microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Naritaka、Maruyama Mihoko、Mori Yoichiro、Fukukita Suguru、Adachi Hiroaki、Takano Kazufumi、Murakami Satoshi、Matsumura Hiroyoshi、Inoue Tsuyoshi、Yoshimura Masashi、Nakabayashi Seiichiro、Mori Yusuke、Yoshikawa Hiroshi Y.
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 122 号: 38 ページ: 21983-21990

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.8b06928

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Initial, transient, and specific interaction between G protein-coupled receptor and target G protein in parallel signal processing: a case of olfactory discrimination of cancer-induced odors2018

    • 著者名/発表者名
      Sato Takaaki, Matsukawa Mutsumi, Mizutani Yoichi, Iijima Toshio, Matsumura Hiroyoshi
    • 雑誌名

      Medical Research Archives

      巻: 6 ページ: 1-1

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] C4光合成必須因子CP12-3およびその標的酵素GAPDHの構造機能解析2021

    • 著者名/発表者名
      松村浩由
    • 学会等名
      新学術領域秋期領域会議
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Molecular basis of Karyopherin-β2 binding and nuclear import of ALS-related FUS2020

    • 著者名/発表者名
      Takuya Yoshizawa, Taro Mannen, Ayano Fujiwara, Hiroyoshi Matsumura
    • 学会等名
      第43回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Enzymatic activity of RNase H2 toward oxidized and abasic ribonucleoside monophophates embedded in DNA2020

    • 著者名/発表者名
      Yuki Ishizuka, Ryo Uehara, Takuya Yoshizawa, Hiroyoshi Matsumura
    • 学会等名
      2020 World Conference on Protein Science
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Crystallographic studies of the cell-division protein FtsZ from Klebsiella pneumoniae and Escherichia coli2020

    • 著者名/発表者名
      Takuya Yoshizawa, Junso Fujita, Mayuki Ozawa, Natsuko Kuroda, Shun-ich Tanaka, Ryo Uehara, Hiroyoshi Matsumura
    • 学会等名
      2020 World Conference on Protein Science
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] PR poly-dipeptide blocks the chaperone activity of the Karyopherinβ2 for the Fused in sarcoma2020

    • 著者名/発表者名
      Takeru Uehara, Ayano Fujiwara, Ryo Uehara, Takuya Yoshizawa, Hiroyoshi Matsumura
    • 学会等名
      2020 World Conference on Protein Science
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Structural analysis of FtsZ in complex with a fluorescent probe BOFP designed from binding structure of drug2020

    • 著者名/発表者名
      Natsuko Kuroda, Takuya Yoshizawa, Ryo Uehara, Junso Fujita, Mayuki Ozawa, Haruna Terakado, Daniel S. Pilch, Hiroyoshi Matsumura
    • 学会等名
      2020 World Conference on Protein Science
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 細胞分裂タンパク質FtsZに特異的に結合する蛍光プローブの開発2020

    • 著者名/発表者名
      黒田 奈津子、吉澤 拓也、上原 了、藤田 純三、小澤 真由季、寺門 榛名、Daniel S. Pilch、松村浩由
    • 学会等名
      日本農芸化学会関西支部例会(第512回)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 毒性ポリペプチドによる相分離シャペロン阻害2019

    • 著者名/発表者名
      藤原彩乃、上原 武尊、上原 了、吉澤 拓也、松村 浩由
    • 学会等名
      第4回LLPS研究会・ASUKA若手交流会2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 光合成関連酵素の構造機能解析2019

    • 著者名/発表者名
      松村 浩由
    • 学会等名
      新学術領域研究「新光合成」2019年度秋期領域会議
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 30°Cおよび15°Cで栽培したホウレンソウRubiscoのX線構造解析2019

    • 著者名/発表者名
      西川 雄裕、上原 了、吉澤 拓也、松村 浩由
    • 学会等名
      新学術領域研究「新光合成」2019年度秋期領域会議
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 好熱性および常温性シアノバクテリアRubiscoの構造生物学的研究2019

    • 著者名/発表者名
      石原 拓弥、上原 了、吉澤 拓也、松村 浩由
    • 学会等名
      新学術領域研究「新光合成」2019年度秋期領域会議
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 炭酸固定酵素PEPCのフィードバック阻害脱感作機構の解明を目指した結晶学的研究2019

    • 著者名/発表者名
      堅川 舞陽、上原 了、吉澤 拓也、松村 浩由
    • 学会等名
      新学術領域研究「新光合成」2019年度秋期領域会議
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 植物光合成の高効率化に向けたカルビン回路タンパク質の構造機能解析2019

    • 著者名/発表者名
      篠原 航大、上原了、吉澤 拓也、松村 浩由
    • 学会等名
      新学術領域研究「新光合成」2019年度秋期領域会議
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Structural insight into the mechanism of Monobody-mediated alteration of enzyme substrate specificity2019

    • 著者名/発表者名
      Riki Iwamoto, Takuya Yoshizawa, Ryo Uehara, Kazufumi Takano, Shohei Koide, Hiroyoshi Matsumura, Shun-ichi Tanaka
    • 学会等名
      JSBBA KANSAI 6th Student Forum
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Structural analyses of the cell division protein FtsZ from E. coli and K. puemoniae2019

    • 著者名/発表者名
      Mayuki Ozawa, Haruna Terakado, Natsuko Kuroda, Ryo Uehara, Takuya Yoshizawa, Shun-ichi Tanaka, Hiroyoshi Matsumura
    • 学会等名
      JSBBA KANSAI 6th Student Forum
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Crystal structures of Rubisco purified from spinach grown at 30℃ and 15℃2019

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Nishikawa, Ryo Uehara, Takuya Yoshizawa, Wataru Yamori, Hiroyoshi Matsumura
    • 学会等名
      JSBBA KANSAI 6th Student Forum
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Toxic poly-diptides target phase separation chaperone2019

    • 著者名/発表者名
      Ayano Fujiwara, Takeru Uehara, Ryo Uehara, Takuya Yoshizawa, Hiroyoshi Matumura
    • 学会等名
      JSBBA KANSAI 6th Student Forum
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Function and structure of multiheme-containing selenoprotein2019

    • 著者名/発表者名
      Ryuta Tobe, Takuya Yoshizawa, Yukiko Izu, Mst. Ishrat Jahan, Bunta Yoshimura, Hiroyoshi Matsumura, Hisaaki Mihara
    • 学会等名
      第8回国際セレン学会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] X-ray crystallographic analysis of S. aureus FtsZ complexed with inhibitors and a fluorescent probe2019

    • 著者名/発表者名
      Mayuki Ozawa, Junso Fujita, Takuya Yoshizawa, Natsuko Kuroda, Haruna Terakado, Ryo Uehara, Edgar Ferrer-Gonzalez, Julia M. Nelson, Alyssa J. Pilch, Elani Hillman, Ajit K. Parhi, Edmond J. LaVoie, Daniel S. Pilch, Hiroyoshi Matsumura
    • 学会等名
      International Symposium on Diffraction Structure Biology 2019(ISDSB2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Structural insight into the mechanism of Monobody-mediated alteration of enzyme substrate specificity2019

    • 著者名/発表者名
      Riki Iwamoto, Takuya Yoshizawa, Ryo Uehara, Kazufumi Takano, Shohei Koide, Hiroyoshi Matsumura, Shun-ichi Tanaka
    • 学会等名
      International Symposium on Diffraction Structure Biology 2019(ISDSB2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] C4光合成を調節する新規分子の動的構造機能解析2019

    • 著者名/発表者名
      松村浩由
    • 学会等名
      新学術領域研究「新光合成」2019年度春期領域会議
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Dynamic structural analysis and drug design of S. aureus FtsZ2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroyoshi Matsumura, Junso Fujita, Haruna Terakado, Mayuki Ozawa, Nanami Ueda, Shun-ich Tanaka, Takuya Yoshizawa
    • 学会等名
      日本細菌学会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] The 2nd Residue of GPCR Helix 8 May Control Transient and Specific Interaction with its G Protein2019

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Sato, Hiroyoshi Matsumura
    • 学会等名
      第9回アジア・オセアニア生理学会連合大会(FAOPS2019)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Engineering by Proxy: Monobody-mediated alteration of enzyme specificity2019

    • 著者名/発表者名
      Shunichi Tanaka, Tetsuya Takahashi, Akiko Koide, Riki Iwamoto, Hiroyoshi Matsumura, Takuya Yoshizawa, Kazufumi Takano, Satoshi Koikeda, and Shohei Koide
    • 学会等名
      日本農芸化学会2019年度大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] C4およびC3光合成調節タンパク質の動的構造機能解析2018

    • 著者名/発表者名
      松村浩由
    • 学会等名
      新学術領域研究「新光合成」2018年度秋期領域会議
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 細胞分裂必須タンパク質FtsZの機能と構造の研究2018

    • 著者名/発表者名
      寺門榛名、吉澤拓也、田中俊一、松村浩由
    • 学会等名
      2018年度 関西四私大生命科学公開研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Protein stability potentially governing protein evolution2018

    • 著者名/発表者名
      倉橋亮、田中俊一、佐野智、松村浩由、高野和文
    • 学会等名
      Society for Molecular Biology and Evolution 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 光量変動と代謝調節をつなぐ新規分子の定量的手法を取り入れた構造機能解析2018

    • 著者名/発表者名
      松村浩由
    • 学会等名
      新学術領域研究「新光合成」2018年度春期領域会議
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [図書] 相分離生物学の全貌(現代化学増刊46)2020

    • 著者名/発表者名
      松村浩由、他
    • 総ページ数
      416
    • 出版者
      東京化学同人
    • ISBN
      9784807913466
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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