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ユビキチンによるタンパク質翻訳後修飾のダイナミクス

公募研究

研究領域ユビキチンネオバイオロジー:拡大するタンパク質制御システム
研究課題/領域番号 15H01177
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関金沢大学

研究代表者

紺野 宏記  金沢大学, バイオAFM先端研究センター, 准教授 (80419267)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
2016年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2015年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
キーワード高速原子間力顕微鏡 / ユビキチン修飾 / タンパク質間相互作用 / ユビキチン / 動的分子プロセス
研究実績の概要

タンパク質の翻訳後修飾の1つであるユビキチン化は、細胞内タンパク質の選択的分解、DNA修復、細胞周期、転写、翻訳、シグナル伝達、免疫などほぼすべての生命システム(細胞内プロセス)の制御に関与している。ユビキチン修飾に関する研究は、当初、生化学・分子生物学的手法を用いて進められ、これまでにユビキチン化を担う酵素群や標的となる基質タンパク質の同定などが行われてきた。しかし、ユビキチン化メカニズムを理解するためには、上述した研究手法だけでは不足で、ユビキチン化の動的分子プロセスをリアルタイムで観察することが必須の状況となっている。研究代表者は、高速原子間力顕微鏡(高速AFM)観察技術を用いて、ユビキチン修飾における構造ダイナミクスをリアルタイムで観察し、ユビキチン化に必須な各種酵素間の相互作用およびその際の構造変化や基質タンパク質上でのポリユビキチン鎖伸長の動的分子プロセスを明らかにすべく研究を遂行してきた。これまで、HECT型E3のドメイン部分の高速AFM観察を行い、これまでX線構造解析を中心とした構造生物学的手法により予想されていた大きな構造変化を溶液中で初めて検証することに成功した。ユビキチン化は、複数のユビキチン化関連酵素により行われているため、溶液中に混在するすべてのタンパク質が基板上に固定されると、分子間相互作用が阻害されてしまう。そこで、タグを導入したタンパク質のみを基板に固定させることに成功している。また、基板に固定した基質タンパク質にE3がユビキチンを付加できることも確認できた。これまで観察基板、固定条件、基板上でのユビキチン化反応の検証など、地道な観察条件の検討を重ねてきたが、後は実際にユビキチンが付加される瞬間を捉える段階にある。予備的なデータではあるが、E3が基質タンパク質に結合し、解離する様子をリアルタイムで可視化している。

現在までの達成度 (段落)

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] High-speed atomic force microscopy reveals strongly polarized movement of clostridial collagenase along collagen fibrils2016

    • 著者名/発表者名
      T. Watanabe-Nakayama, M. Itami, N. Kodera, T. Ando, H. Konno,
    • 雑誌名

      Sci Rep

      巻: 4 号: 1 ページ: 28975-28975

    • DOI

      10.1038/srep28975

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Oxidation of a cysteine residue in elongation factor EF-Tu reversibly inhibits translation in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 68032016

    • 著者名/発表者名
      Yutthanasirikul, R., Nagano, T., Jimbo, H., Hihara, Y., Kanamori, T., Ueda, T., Haruyama, T., Konno, H., Yoshida, K., Hisabori, T. and Nishiyama, Y.
    • 雑誌名

      J. Biol. Chem.

      巻: 291(11) 号: 11 ページ: 5860-5870

    • DOI

      10.1074/jbc.m115.706424

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Redox regulation of CF1-ATPase involves interplay between the gamma-subunit neck region and the turn region of the betaDELSEED-loop2015

    • 著者名/発表者名
      Felix Buchert, Hiroki Konno, Toru Hisabori
    • 雑誌名

      Biochimica et Biophysica Acta - Bioenergetics

      巻: 1847 号: 4-5 ページ: 441-450

    • DOI

      10.1016/j.bbabio.2015.01.013

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Sec トランスロコンを介した膜透過の高速 AFM 観察2017

    • 著者名/発表者名
      春山 隆充、菅野 泰功、田中 良樹、紺野 宏記、塚崎 智也
    • 学会等名
      平成 28 年度 日本生物物理学会 中部支部講演会
    • 発表場所
      名古屋大学 東山キャンパス
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Correlative Atomic Force and Electron Microscopy toward Applications of Atomic Force Microscopy to Heterogeneous Systems2016

    • 著者名/発表者名
      Yutaro Yamada,Takamitsu Haruyama, Katsuya Shimabukuro, Hiroki KonnoYutaro Yamada,Takamitsu Haruyama, Katsuya Shimabukuro, Hiroki Konno
    • 学会等名
      CISCEM 2016
    • 発表場所
      Saarbrucken / Germany
    • 年月日
      2016-10-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Yoshiki Takahashi1, Jun-ichi Kishikawa1, Hiromi Tanaka, Hiroki Konno Direct observation of conformational change of c-Cbl ubiquitin ligase by high speed atomic force microscopy2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshiki Takahashi1, Jun-ichi Kishikawa1, Hiromi Tanaka, Hiroki Konno
    • 学会等名
      CISCEM 2016
    • 発表場所
      Saarbrucken / Germany
    • 年月日
      2016-10-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamic processes of oligomer and fibril formation by yeast prion Sup35 observed by high-speed atomic force microscopy2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Konno, Takahiro Nakayama, Kento Takaki, Momoko Okuda, Noriyuki Kodera, Takayuki Uchihashi, Toshio Ando and Hideki Taguchi
    • 学会等名
      4th Kanazawa Bio-AFM Workshop
    • 発表場所
      KKRホテル金沢
    • 年月日
      2016-10-03
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ペルオキシレドキシンの高次複合体形成とシャペロン活性の高速AFM解析2016

    • 著者名/発表者名
      春山隆充, 内橋貴之, 古寺哲幸, 安藤敏夫, 紺野宏記
    • 学会等名
      平成27年度 日本生物物理学会 中部支部講演会
    • 発表場所
      岡崎カンファレンスセンター
    • 年月日
      2016-01-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ペルオキシレドキシンのオリゴマー形成とシャペロン活性の高速AFM解析2016

    • 著者名/発表者名
      春山隆充、内橋貴之、古寺哲幸、安藤敏夫、紺野宏記
    • 学会等名
      日本生化学会北陸支部 第34回大会
    • 発表場所
      金沢大学 宝町キャンパス
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Cytoplasmic conformational transition of Sec translocon2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Tanaka, Y. Sugano, M. Takemoto, T. Mori, T. Haruyama, A. Furukawa, T. Kusakizako, K. Kumazaki, A. Kashima, R. Ishitani, H. Konno, Y. Sugita, O. Nureki, T. Tsukazaki,
    • 学会等名
      第53回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ユビキチンリガーゼ (HECT 型 E3) のユビキチン化に伴う動態の高速 AFM 観察2015

    • 著者名/発表者名
      小林史典, 春山隆充, 中山隆宏, 古寺哲幸, 紺野宏記
    • 学会等名
      第53回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ヘテロな系での AFM の応用に向けた AFM・TEM の相関顕微鏡法2015

    • 著者名/発表者名
      山田裕太郎, 春山隆充, 紺野宏記, 島袋勝弥
    • 学会等名
      第53回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 高速原子間力顕微鏡によるペルオキシレドキシン高分子量複合体の観察2015

    • 著者名/発表者名
      春山隆充, 内橋貴之, 紺野宏記
    • 学会等名
      第53回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Prxの酸化ストレス依存的なオリゴマー形成過程のダイナミクス2015

    • 著者名/発表者名
      紺野宏記
    • 学会等名
      第68回日本酸化ストレス学会学術集会
    • 発表場所
      鹿児島県民交流センター
    • 年月日
      2015-06-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質分泌マシーナリーの動的精密探査に向けて2015

    • 著者名/発表者名
      菅野泰功, 春山隆充, 田中良樹, 紺野宏記、塚崎智也
    • 学会等名
      第21回21世紀大腸菌研究会
    • 発表場所
      琵琶湖グランドホテル・京近江
    • 年月日
      2015-06-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [図書] 月刊細胞2015

    • 著者名/発表者名
      紺野宏記, 春山隆充
    • 総ページ数
      4
    • 出版者
      ニューサイエンス社
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2018-03-28  

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