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Eukaryotic-like proteins from Asgard archaea

研究課題

研究課題/領域番号 20H00476
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分45:個体レベルから集団レベルの生物学と人類学およびその関連分野
研究機関岡山大学

研究代表者

ROBINSON ROBERT  岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 客員教授 (60814118)

研究分担者 千住 洋介  岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 研究准教授 (90536848)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
45,760千円 (直接経費: 35,200千円、間接経費: 10,560千円)
2024年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2023年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2022年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2021年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2020年度: 19,760千円 (直接経費: 15,200千円、間接経費: 4,560千円)
キーワードEukaryogenesis / Cytoskeleton / Asgard Archaea / Evolution / Roadblock proteins / Rab GTPases / Endoplasmic Reticulum / Sec61 / Actin / Asgard archaea / cytoskeleton / Tubulin / Small GTPases / Asgard / Structure / Gelsolin / evolution / archaea / structural biology / metagenomics
研究開始時の研究の概要

The origin of the eukaryotic cell is controversial. Metagenomics sequencing has revealed that Asgard archaea genomes contain potential homologs to eukaryotic genes. We will structurally characterize the Asgard eukaryotic-like protein homologs using X-ray crystallography and cryo-electron microscopy.

研究実績の概要

We have analyzed the structures of Asgard archaea small GTPases, roadblock proteins and TRAPP proteins. The GTPase structure is similar to Rab GTPases, which in eukaryotes control the trafficking of vesicles between internal membranes. Asgard archaea do not possess internal membranes. However, the Asgard Rabs do not possess the C-terminal modification sites, which are needed to locate to discrete eukaryotic membranes. Thus, Rab proteins evolved their membrane specificity after proto-eukaryotes separated from Asgard archaea. The roadblock and TRAPP structures are also very similar between eukaryotes and Asgard archaea. However, Asgard form homodimers, whereas eukaryotes form heterodimers, indicating gene duplication and diversification were an important processes for eukaryotic evolution.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

Over the past year we have made several unexpected discoveries through expressing Asgard archaea proteins in mammalian cells. Several Asgard protein classes localize to the same regions of the eukaryotic cell as their eukaryotic counterparts. In particular, some proteins localize to eukaryotic internal membranes, which do not exist in Asgard archaea. These data have given us a new insight that the properties of existing pre-eukaryotic machines shaped the process of eukaryogenesis, since their fundamental properties remain intact during 2 billion years of evolution. This insight has advanced our understanding beyond what we proposed at the beginning of the project. Based on this understanding, we expect to make outstanding progress in the last year of our project.

今後の研究の推進方策

We have achieved most of the aims listed in our proposal. In our final year we will: 1)Carry out mass spectrometry analysis of Asgard proteins against mammalian extracts to look for protein interactions that have been maintained over 2 billion years of evolution; 2) Conduct further structural and biochemical analyses of Asgard gelsolin proteins; 3) Carry out biochemical analyses of Asgard membrane remodeling proteins.

Challenges: One major challenge is that publication costs have increased dramatically during the lifetime of this grant.

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 5件)

  • [国際共同研究] Universite Grenoble-Alpes/CNRS/Universite Paris Diderot(フランス)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] IMCB, A*STAR/National University of Singapore(シンガポール)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] VISTEC(タイ)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] The eukaryotic-like characteristics of small GTPase, roadblock and TRAPPC3 proteins from Asgard archaea2024

    • 著者名/発表者名
      Tran Linh T.、Akil Caner、Senju Yosuke、Robinson Robert C.
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 7 号: 1 ページ: 1-24

    • DOI

      10.1038/s42003-024-05888-1

    • 関連する報告書
      2023 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] Structure and dynamics of Odinarchaeota tubulin and the implications for eukaryotic microtubule evolution2022

    • 著者名/発表者名
      Akil Caner、Ali Samson、Tran Linh T.、Gaillard Jeremie、Li Wenfei、Hayashida Kenichi、Hirose Mika、Kato Takayuki、Oshima Atsunori、Fujishima Kosuke、Blanchoin Laurent、Narita Akihiro、Robinson Robert C.
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 8 ページ: 1-12

    • 関連する報告書
      2021 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] Insights into the evolution of regulated actin dynamics via characterization of primitive gelsolin/cofilin proteins from Asgard archaea2020

    • 著者名/発表者名
      Akil Caner、Tran Linh T.、Orhant-Prioux Magali、Baskaran Yohendran、Manser Edward、Blanchoin Laurent、Robinson Robert C.
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 117 号: 33 ページ: 19904-19913

    • DOI

      10.1073/pnas.2009167117

    • 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
  • [学会発表] The Timing of the Acquisition of Eukaryotic Traits during Eukaryogenesis2024

    • 著者名/発表者名
      Robert Robinson
    • 学会等名
      Mahidol University, Thailand invited seminar
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] The Timing of the Acquisition of Eukaryotic Traits during Eukaryogenesis2023

    • 著者名/発表者名
      Robert Robinson
    • 学会等名
      Moore Foundation invited seminar, Palo Alto, USa
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] The functional origins of the eukaryotic cytoskeleton2023

    • 著者名/発表者名
      Robert Robinson
    • 学会等名
      Ferera Italy SMBE23
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Asgard archaea cytoskeleton proteins and the implications for the archaea-to-eukaryote transition2021

    • 著者名/発表者名
      Robert Robinson
    • 学会等名
      JSME Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] The mythical origins of the actin cytoskeleton.2021

    • 著者名/発表者名
      Robert Robinson
    • 学会等名
      Frontier in Life Sciences, Kyoto University
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-12-25  

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