Ｘ線解析で迫る鞭毛・繊毛運動を駆動する軸糸ダイニンの構造基盤

• 研究課題/領域番号: 26291014
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 構造生物化学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 栗栖 源嗣 大阪大学, たんぱく質研究所, 教授 (90294131)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円); 2016年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2015年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2014年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
• キーワード: 生体運動 / 構造生物学 / 分子モーター / 構造解析 / 生物物理 / 蛋白質 / 生体分子 / X線結晶解析

研究成果の概要

ダイニンは、ATP加水分解に伴って微小管上を運動する分子モーターであり、重鎖、中間鎖、中間軽鎖、軽鎖といった複数のサブユニットから構成される。通常、軽鎖は、重鎖のN末端領域に結合することが知られているが、クラミドモナス由来の軸糸ダイニン軽鎖１が外腕ダイニンγ重鎖の微小管結合部位に結合することが最近になって示された。本研究では、軸糸ダイニン軽鎖1単体の構造と、軽鎖と外腕ダイニンγ重鎖の微小管結合領域の複合体構造をX線結晶構造解析によって決定し、その構造情報から複合体形成が微小管結合を介して重鎖のATP加水分解活性を調整する仕組みについて考察することができた。

研究成果

• [国際共同研究] University of Connecticut(米国)
• [国際共同研究] University of Leeds/Astbury Centre(United Kingdom)
• [雑誌論文] Structural atlas of dynein motors at atomic resolution (2018)
  • 著者名/発表者名: Akiyuki Toda, Hideaki Tanaka, Genji Kurisu
  • 雑誌名: Biophys Rev. 巻: 10 号: 2 ページ: 677-686
  • DOI: 10.1007/s12551-018-0402-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Elastic properties of dynein motor domain obtained from all-atom molecular dynamics simulations (2016)
  • 著者名/発表者名: Narutoshi Kamiya, Tadaaki Mashimo, Yu Takano, Takahide Kon, Genji Kurisu, Haruki Nakamura
  • 雑誌名: Protein Engineering, Design and Selection 巻: 29 号: 8 ページ: 317-325
  • DOI: 10.1093/protein/gzw022
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Bacterial β-Glucosidase Reveals the Structural and Functional Basis of Genetic Defects in Human Glucocerebrosidase 2 (GBA2) (2016)
  • 著者名/発表者名: Charoenwattanasatien, R., Pengthaisong, S., Breen, I., Mutoh, R., Sansenya, S., Hua, Y., Tankrathok, A., Wu, L., Songsiriritthigul, C., Tanaka, H., Williams, S.J., Davies, G.J., Kurisu, G., Cairns, J.R.
  • 雑誌名: ACS Chem Biol. 巻: 11 号: 7 ページ: 1891-1900
  • DOI: 10.1021/acschembio.6b00192
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A structural view of synthetic cofactor integration into [FeFe]-hydrogenases (2016)
  • 著者名/発表者名: Esselborn, J., Muraki, N., Klein, K., Engelbrecht, V., Metzler-Nolte, N., Apfel, U.P., Hofmann, E., Kurisu, G., Happe, T.
  • 雑誌名: Chemical Science 巻: 7 号: 2 ページ: 959-968
  • DOI: 10.1039/c5sc03397g
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Structural Change in the Dynein Stalk Region Associated with Two Different Affinities for the Microtubule. (2016)
  • 著者名/発表者名: Y.Nishikawa, M.Inatomi, H.Iwasaki, G.Kurisu
  • 雑誌名: J.Mol.BIol. 巻: n/a 号: 9 ページ: 1886-1896
  • DOI: 10.1016/j.jmb.2015.11.008
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structure of the entire stalk region of the dynein motor domain (2014)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Nishikawa, Takuji Oyama, Narutoshi Kamiya, Takahide Kon, Yoko Y. Toyoshima, Haruki Nakamura, Genji Kurisu
  • 雑誌名: Journal of Molecular Biology 巻: 426 号: 19 ページ: 3232-3245
  • DOI: 10.1016/j.jmb.2014.06.023
  • 査読あり
• [学会発表] Structural Change in the Dynein Motor Domain Associated with two Different Affinities for the Microtubule (2018)
  • 著者名/発表者名: Kurisu, G
  • 学会等名: Japan-Korea Bilateral Symposium between SNU and IPR on Structure and Folding of Disease Related Proteins, Seoul, Korea
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Structural insights into complex formation of the axonemal dynein light chain-1 and OADγ stalk (2018)
  • 著者名/発表者名: Toda, A., Tanaka, H., Nishikawa, Y., Yagi, T., Kurisu, G.
  • 学会等名: 62th Annual Meeting Biophysic Society, CA,USA
  • 国際学会
• [学会発表] Structure-Function Relationships of the Dynein Stalk (2017)
  • 著者名/発表者名: Kurisu, G
  • 学会等名: IPR-Astbury Mini-Symposium “Integrative Structural and Chemical Biology”, UK
  • 国際学会
• [学会発表] Structure-Function Relationships of the Dynein Stalk (2017)
  • 著者名/発表者名: Kurisu, G
  • 学会等名: The Third Trilateral Workshop for Frontier Protein Studies 2017, 上海 China
  • 国際学会
• [学会発表] 細胞質ダイニンのマルチスケールシミュレーション：全原子から連続体へ (2017)
  • 著者名/発表者名: 飯田 慎仁, Hanson Benjamin, 神谷 成敏, 栗栖 源嗣, 昆 隆英, 中村 春木, Harris Sarah
  • 学会等名: 第55回日本生物物理学会年会, 熊本市
• [学会発表] Structural insights into complex formation of the axonemal dynein light chain-1 and OADγ stalk (2017)
  • 著者名/発表者名: Toda, A., Tanaka, H., Nishikawa, Y., Yagi, T., Kurisu, G.
  • 学会等名: International Workshop Dynein 2017, 淡路島市
  • 国際学会
• [学会発表] Structural Change in the Dynein Motor Domain Associated with two Different Affinities for the Microtubule (2017)
  • 著者名/発表者名: Kurisu, G
  • 学会等名: Structural Biology Brussels, Brussel Belgium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Structural analysis of Calredoxin from Chlamydomonas reinhardtii (2016)
  • 著者名/発表者名: Charoenwattanasatien Ratana, 武藤 梨沙, 田中 秀明, 松本 崇, 小田 隆, 佐藤 衛, Hippler Michael, 栗栖 源嗣
  • 学会等名: 第54回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県、つくば市）
  • 年月日: 2016-11-25
• [学会発表] X線結晶構造解析による軸糸ダイニン軽鎖１の構造評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 戸田 暁之, 田中 秀明, 西河 洋祐, 八木 俊樹, 栗栖 源嗣
  • 学会等名: 第54回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県、つくば市）
  • 年月日: 2016-11-25
• [学会発表] 軸糸ダイニン軽鎖１の結晶構造と構造評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 戸田暁之・田中秀明・西河洋祐・八木俊樹・栗栖源嗣
  • 学会等名: 日本結晶学会平成28年度年会および会員総会
  • 発表場所: 茨城県立県民文化センター （茨城県、水戸市）
  • 年月日: 2016-11-17
• [学会発表] C. reinhardtii由来FNRのX線結晶構造解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 古谷茜・田中秀明・栗栖源嗣
  • 学会等名: 日本結晶学会平成28年度年会および会員総会
  • 発表場所: 茨城県立県民文化センター（ 茨城県水戸市 ）
  • 年月日: 2016-11-17
• [学会発表] カルシウム依存性レドックス蛋白質の構造解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 栗栖 源嗣
  • 学会等名: 第21回 産学高分子研究会
  • 発表場所: 大阪大学基礎工学研究科シグマホール(大阪府、豊中市）
  • 年月日: 2016-06-16
• [学会発表] Updated structure of the dynein stalk region from the Mus Musculus cytoplasmic dynein (2015)
  • 著者名/発表者名: 西河洋祐，稲富桃子，岩﨑遥華，栗栖源嗣
  • 学会等名: Asian Crystallographic Association
  • 発表場所: Kolkata Science City, Kolkata (India)
  • 年月日: 2015-12-05
  • 国際学会
• [学会発表] レジストリーの異なるダイニンストーク領域の二次構造解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岩﨑遥華，西河洋祐，稲富桃子，田中秀明，栗栖源嗣
  • 学会等名: 日本生物物理学会
  • 発表場所: 金沢大学（石川県金沢市）
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] Structure and function of the cytoplasmic dynein motor (2015)
  • 著者名/発表者名: 栗栖源嗣
  • 学会等名: Molecular and Cellular Life Sciences (MCLS2015)
  • 発表場所: Pullman Surabaya City Center Hotel, Surabaya (Indonesia)
  • 年月日: 2015-05-07
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Structure and function of the dynein motor domain (2014)
  • 著者名/発表者名: Kurisu G.
  • 学会等名: 9th International Symposium of the Protein Society of Thailand
  • 発表場所: Bangkok, Thailand
  • 年月日: 2014-08-06 – 2014-08-08
• [学会発表] Structure of the entire stalk region of dynein motor domain (2014)
  • 著者名/発表者名: Nishikawa Y., Oyama T., Kamiya N., Kon T., Toyoshima Y.Y., Nakamura H., Kurisu G.
  • 学会等名: Asia Pacific Protein Association
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 2014-05-17 – 2014-05-20
• [備考] 研究プロジェクト
  • URL: http://www.protein.osaka-u.ac.jp/crystallography/LabHP/RESEARCH.html