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Adaptive optics approach for high-throughput, high-resolution cryo-electron microscopy of biological macromolecules and complexes

研究課題

研究課題/領域番号 19K21176
補助金の研究課題番号 18H06043 (2018)
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分基金 (2019)
補助金 (2018)
審査区分 0701:分子レベルから細胞レベルの生物学およびその関連分野
研究機関東京大学

研究代表者

Danev Radostin  東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 教授 (50415931)

研究期間 (年度) 2018-08-24 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワードcryo-electron microscopy / molecular structure / single particle analysis / data acquisition
研究開始時の研究の概要

This research is aimed to greatly improve the productivity and efficiency of data collection with cryo-electron microscopy. Cryo-electron microscopes are expensive instruments, both to purchase and to maintain/support. By increasing the number of images that can be collected each day, we will reduce the overall cost of research projects and improve the efficiency of use of these expensive instruments. The improved data collection speed will also allow more researchers to have access to the microscopes and therefore it will increase the productivity of cryo-electron microscopy facilities.

研究成果の概要

低温電子顕微鏡法は、タンパク質の三次元構造を高解像度で決定できる強力な手法です。 この手法はサンプルから何千もの画像を取得する必要があります。以前は、高品質の結果を得るために数日間のデータ収集が必要でした。 毎月数人の研究者しか高価な電子顕微鏡を使用できなかったため、あまり効率的ではありませんでした。 本プロジェクトでは、画像取得速度を5倍以上向上させる手法を開発し、実用化しました。 以前は、1日に約1000枚の画像しか収集できませんでした。現在では、平均して毎日約5500枚の画像を収集しています。 これにより実験の効率が大幅に向上し、より多くの研究者が顕微鏡を使用できるようになりました。

研究成果の学術的意義や社会的意義

低温電子顕微鏡における画像取得の大幅な速度改善により、タンパク質の構造研究の加速が期待されます。 生体分子の機能を理解するには、構造を知ることが不可欠です。したがって、 今回の研究の成果である新しい方法は、生物の基本的なメカニズムに関する知見が得られると期待されます。 さらに、分子の生物学的役割と機能についての深い知識は、さまざまな病気の原因と影響を理解するのに役立ちます。 高解像度の構造情報は、慢性および感染症の治療薬の開発に不可欠です。この研究は、私たちの基本的な生物学的知識を拡げ、新しい病気の治療法の開発を支援することにより、社会の幸福と生活の質の向上に貢献します。

報告書

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

    (16件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 6件、 査読あり 6件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 3件、 招待講演 9件)

  • [雑誌論文] Activation of the GLP-1 receptor by a non-peptidic agonist2020

    • 著者名/発表者名
      Zhao Peishen、Liang Yi-Lynn、Belousoff Matthew J.、Deganutti Giuseppe、Fletcher Madeleine M.、Willard Francis S.、Bell Michael G.、Christe Michael E.、Sloop Kyle W.、Inoue Asuka、Truong Tin T.、Clydesdale Lachlan、Furness Sebastian G. B.、Christopoulos Arthur、Wang Ming-Wei、et al
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 577 号: 7790 ページ: 432-436

    • DOI

      10.1038/s41586-019-1902-z

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Toward a Structural Understanding of Class B GPCR Peptide Binding and Activation2020

    • 著者名/発表者名
      Liang Yi-Lynn、Belousoff Matthew J.、Zhao Peishen、Koole Cassandra、Fletcher Madeleine M.、Truong Tin T.、Julita Villy、Christopoulos George、Xu H. Eric、Zhang Yan、Khoshouei Maryam、Christopoulos Arthur、Danev Radostin、Sexton Patrick M.、Wootten Denise
    • 雑誌名

      Molecular Cell

      巻: 77 号: 3 ページ: 656-668.e5

    • DOI

      10.1016/j.molcel.2020.01.012

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Structure and Dynamics of Adrenomedullin Receptors AM1 and AM2 Reveal Key Mechanisms in the Control of Receptor Phenotype by Receptor Activity-Modifying Proteins2020

    • 著者名/発表者名
      Liang Yi-Lynn、Belousoff Matthew J.、Fletcher Madeleine M.、Zhang Xin、Khoshouei Maryam、Deganutti Giuseppe、Koole Cassandra、Furness Sebastian G. B.、Miller Laurence J.、Hay Debbie L.、Christopoulos Arthur、Reynolds Christopher A.、Danev Radostin、Wootten Denise、Sexton Patrick M.
    • 雑誌名

      ACS Pharmacology & Translational Science

      巻: 3 号: 2 ページ: 263-284

    • DOI

      10.1021/acsptsci.9b00080

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Cryo-Electron Microscopy Methodology: Current Aspects and Future Directions2019

    • 著者名/発表者名
      Danev Radostin、Yanagisawa Haruaki、Kikkawa Masahide
    • 雑誌名

      Trends in Biochemical Sciences

      巻: 44 号: 10 ページ: 837-848

    • DOI

      10.1016/j.tibs.2019.04.008

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Improved applicability and robustness of fast cryo-electron tomography data acquisition2019

    • 著者名/発表者名
      Eisenstein Fabian、Danev Radostin、Pilhofer Martin
    • 雑誌名

      Journal of Structural Biology

      巻: 208 号: 2 ページ: 107-114

    • DOI

      10.1016/j.jsb.2019.08.006

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Cryo-EM Methodology: Current Aspects and Future Directions2019

    • 著者名/発表者名
      Radostin Danev, Haruaki Yanagisawa, Masahide Kikkawa
    • 雑誌名

      Trends in Biochemical Sciences

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Phase plates in cryo-EM2019

    • 著者名/発表者名
      Radostin Danev
    • 学会等名
      EMBL Cryo-EM in Industry and Academia workshop
    • 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] Practical Performance of the Volta Phase Plate2019

    • 著者名/発表者名
      Radostin Danev
    • 学会等名
      Gordon Research Conference on Three Dimensional Electron Microscopy
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cryo-EM of Membrane Proteins With and Without Phase Plates2019

    • 著者名/発表者名
      Radostin Danev
    • 学会等名
      71st joint JSCB and PSSJ meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Cryo-EM of Membrane Receptors2019

    • 著者名/発表者名
      Radostin Danev
    • 学会等名
      92nd annual meeting of the Japanese biochemical society
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Performance Contributions of Energy Filtering and Phase Plates for Single Particle Analysis of Membrane Proteins2019

    • 著者名/発表者名
      Radostin Danev
    • 学会等名
      NIPS EM Workshop 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] What makes a great cryo-EM?2019

    • 著者名/発表者名
      Radostin Danev
    • 学会等名
      Future of Cryo-EM Developments Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Phase Plates in Cryo-EM2019

    • 著者名/発表者名
      Radostin Danev
    • 学会等名
      EMBL Cryo-EM in Industry and Academia Workshop
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Electron Optics and Image Formation2019

    • 著者名/発表者名
      Radostin Danev
    • 学会等名
      Cryo-Electron Microscopy Course at OIST
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Recent Cryo-EM Advancements2019

    • 著者名/発表者名
      Radostin Danev
    • 学会等名
      1st Cryo-EM Network User Group Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Cryo-EM with and without phase plates2018

    • 著者名/発表者名
      Radostin Danev
    • 学会等名
      Japanese Society of Microscopy Soft Materials Branch Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2018-08-27   更新日: 2024-03-26  

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