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新生膜タンパク質の膜組込み過程の構造生物科学

公募研究

研究領域新生鎖の生物学
研究課題/領域番号 15H01537
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
研究機関奈良先端科学技術大学院大学

研究代表者

田中 良樹  奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 助教 (10632333)

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
8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
2016年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2015年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
キーワード結晶構造解析 / 膜タンパク質 / 膜組込み / 生体分子 / 蛋白質 / タンパク質 / YidC / Sec / タンパク質輸送 / 膜組み込み / X線結晶構造解析 / 構造生物学
研究実績の概要

バクテリアの Sec トランスロコンである SecYEG 複合体を構成するSecY, SecE, SecG のすべてのコンポーネントが含まれた状態での構造解析をすすめ,高分解能構造を決定した.さらに高精度の構造に基づいたMDシミュレーションを加えて発表した.
SecDFは細胞外ドメインで膜を透過する新生タンパク質と相互作用し,細胞外側から引き上げる役割を担うSecYEGの補助として機能する膜タンパク質である.全体構造の報告は行われていたが,本研究計画では分解能の向上と細胞外ドメインに予測されていた構造変化を可視化することを目的に構造解析を行い,別状態構造を明らかにした.細胞外ドメインの位置が変化していただけでなく,基質タンパク質と相互作用する部位がポケット状に変化することや,膜貫通ドメインを貫通するトンネルが生じることがわかった.このトンネルはイオン濃度勾配を駆動力に機能するSecDFにとって重要なイオンの透過経路と予想された.構造に基づくMDシミュレーションを行い,このトンネルが水分子を通過させることが可能なことを示した.このことはSecDFがプロトンを短時間で輸送するという解析結果を反映するものであった.これらの構造変化とMDシミュレーションによる解析をまとめ,論文として発表した.
新生膜タンパク質の膜組込み過程を in vitro で解析するため,Membrane Scaffold Proteinを用いたNanodisc作成条件の検討を行い,膜タンパク質であるSecYEGやYidCを界面活性剤を含まない溶液中で安定に可溶化させることに成功している.これを用いて,現在機能解析を進めた.

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 2015 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Tunnel formation inferred from the I form structures of the proton-driven protein secretion motor SecDF2017

    • 著者名/発表者名
      Arata Furukawa, Kunihito Yoshikaie, Takaharu Mori, Hiroyuki Mori, Yusuke V. Morimoto, Yasunori Sugano, Shigehiro Iwaki, Tohru Minamino, Yuji Sugita, Yoshiki Tanaka, Tomoya Tsukazaki
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 19 ページ: 895-901

    • NAID

      120006226309

    • 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 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Crystal Structures of SecYEG in Lipidic Cubic Phase Elucidate a Precise Resting and a Peptide-Bound State.2015

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Y, Sugano Y, Takemoto M, Mori T, Furukawa A, Kusakizako T, Kumazaki K, Kashima A, Ishitani R, Sugita Y, Nureki O and Tsukazaki T
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 13

    • NAID

      120005716877

    • 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] 膜輸送装置の構造と機能2017

    • 著者名/発表者名
      田中良樹
    • 学会等名
      日本細菌学会
    • 発表場所
      宮城県仙台市仙台国際センター
    • 年月日
      2017-03-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Complete and peptide-bound structures of the Sec translocon2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshiki Tanaka, Tomoya Tsukazaki
    • 学会等名
      新学術領域研究「動的秩序と機能」第4回公開国際シンポジウム
    • 発表場所
      九州大学西新プラザ(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2015-11-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 新生膜タンパク質の膜組込み過程の構造生物科学2015

    • 著者名/発表者名
      田中 良樹
    • 学会等名
      新学術領域研究「新生鎖の生物学」 平成27年度第2回班会議
    • 発表場所
      ほほえみの宿(山形県天童市)
    • 年月日
      2015-11-13
    • 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, 田中 良樹, 武本 瑞貴, 森 貴治, 春山 隆充, 古川 新, 草木迫 司, 熊崎 薫, 鹿島 絢子, 石谷 隆一郎, 紺野 宏記, 杉田 有治, 濡木 理, 塚﨑 智也
    • 学会等名
      新学術領域研究「新生鎖の生物学」 平成27年度第2回班会議
    • 発表場所
      ほほえみの宿(山形県天童市)
    • 年月日
      2015-11-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Secトランスロコンの相互作用解析2015

    • 著者名/発表者名
      古川新, 田中 良樹
    • 学会等名
      新学術領域研究「新生鎖の生物学」 平成27年度第2回班会議
    • 発表場所
      ほほえみの宿(山形県天童市)
    • 年月日
      2015-11-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Structures of Membrane Protein Insertase YidC2015

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Tsukazaki, Kaoru Kumazaki, Shinobu Chiba, Mizuki Takemoto, Arata Furukawa, Toshiki Kishimoto, Yasunori Sugano, Takaharu Mori, Yoshiki Tanaka, Yuji Sugita, Koreaki Ito, Ryuichiro Ishitani and Osamu Nureki
    • 学会等名
      Structural Biological Dynamics: From Molecules to Life with 60 trillion Cells
    • 発表場所
      東京大学 伊藤国際学術研究センター(東京都文京区)
    • 年月日
      2015-11-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cytoplasmic conformational transition of Sec translocon2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshiki Tanaka, Yasunori Sugano, Mizuki Takemoto, Takaharu Mori, Takamitsu Haruyama, Arata Furukawa, Tsukasa Kusakizako, Kaoru Kumazaki, Ayako Kashima, Ryuichiro Ishitani, Hiroki Konno, Yuji Sugita, Osamu Nureki and Tomoya 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(石川県金沢市)
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Structure and dynamics of Sec protein-conducting channel2015

    • 著者名/発表者名
      Yasunori Sugano, Yoshiki Tanaka*, Mizuki Takemoto, Takaharu Mori, Takamitsu Haruyama, Arata Furukawa, Tsukasa Kusakizako, Kaoru Kumazaki, Ayako Kashima, Ryuichiro Ishitani, Hiroki Konno, Yuji Sugita, Osamu Nureki and Tomoya 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(石川県金沢市)
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Sec トランスロコンの高分解構造2015

    • 著者名/発表者名
      塚﨑 智也, 田中 良樹, 紺野 宏紀
    • 学会等名
      新学術領域「動的秩序と機能」全体班会議2015
    • 発表場所
      兵庫県立淡路夢舞台国際会議場(兵庫県淡路市)
    • 年月日
      2015-08-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 新生膜タンパク質の膜組込み過程の構造生物科学2015

    • 著者名/発表者名
      田中 良樹
    • 学会等名
      新学術領域研究「新生鎖の生物学」 平成27年度第1回班会議
    • 発表場所
      東京工業大学キャンパスイノベーションセンター(東京都港区)
    • 年月日
      2015-06-13
    • 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, 塚﨑 智也
    • 学会等名
      第12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(滋賀県大津市)
    • 年月日
      2015-06-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 部位特異的光架橋による YidC-Sec 複合体の 4 次構造決定にむけて2015

    • 著者名/発表者名
      古川 新, 田中 良樹, 塚﨑 智也
    • 学会等名
      第12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(滋賀県大津市)
    • 年月日
      2015-06-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Sec タンパク質膜透過装置の活写にむけて2015

    • 著者名/発表者名
      塚﨑 智也, 田中 良樹
    • 学会等名
      新学術領域「動的構造生命」第1回班会議
    • 発表場所
      九州大学(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2015-06-02
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 細胞膜を越えるたんぱく質輸送の新たな機構を解明

    • URL

      http://www.naist.jp/pressrelease/detail_j/topics/2162/

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-04-16   更新日: 2018-03-28  

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