植物の新規アクチン結合ドメインとアクチンの複合体の結晶構造解析

• 研究領域: 細胞シグナリング複合体によるシグナル検知・伝達・応答の構造的基礎
• 研究課題/領域番号: 25121726
• 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: 九州大学
• 研究代表者: 嶋田 睦 九州大学, 生体防御医学研究所, 准教授 (70391977)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2014年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2013年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 葉緑体 / アクチン / 植物 / X線結晶構造解析 / タンパク質

研究実績の概要

植物の葉緑体は強光があたると光を避けるように細胞内を移動する。その際葉緑体上にアクチン微繊維が形成される。このアクチン微繊維形成は葉緑体の移動を担うと考えられている。葉緑体上でのアクチン微繊維形成はchloroplast unusual positioning1 (CHUP1) と呼ばれるタンパク質が担う。CHUP1はC末端側に保存領域を保持するが、研究代表者らはこれまでに、この保存領域がアクチン重合促進モジュールであるFH2ドメインと類似した一部構造を含み、この領域を含むフラグメントがアクチンと相互作用することを見いだしている。本研究課題はCHUP1のC末端領域とアクチンの複合体の構造決定により、葉緑体上でのアクチン微繊維形成の構造的基盤を解明することを目的とする。今年度はまず昨年度得た、アクチンに結合するCHUP1のC末端領域の最小ユニットであるCHUP1CL (716-982残基) と重合能の低下したアクチン誘導体の複合体結晶の構造決定を行ったが、この結晶はCHUP1CL単独の結晶であることが判明した。そのためCHUP1CLとアクチンの複合体結晶化に向くアクチン試料の検討を種々の分析手法により行い、CHUP1CLはアクチン重合阻害剤であるlatrunculin B (LatB) と結合したアクチンには未処理のアクチンと同程度の解離定数と結合比で結合するが、他のアクチン誘導体には結合しないことを見いだした。このことからCHUP1CLとLatBに結合したアクチンとの複合体の結晶化スクリーニングを集中的に行い、今年度中には構造決定に至らなかったが、複数の異なる条件で新規の微結晶を得た。また今年度はCHUP1CL単独の結晶構造の分解能を3.0オングストローム分解能まで向上することに成功し、アクチンとの結合に必須なCHUP1CLの二量体化を担う相互作用をより詳細に解明した。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] TRPV4 channel activity is modulated by direct interaction of the ankyrin domain to PI(4,5)P2 (2014)
  • 著者名/発表者名: Nobuaki Takahashi, Sayaka Hamada-Nakahara, Yuzuru Itoh, Kazuhiro Takemura, Atsushi Shimada,Yoshifumi Ueda, Manabu Kitamata, Rei Matsuoka, Kyoko Hanawa-Suetsugu, Yosuke Senju, Masayuki X. Mori, Shigeki Kiyonaka, Daisuke Kohda, Akio Kitao, Yasuo Mori and Shiro Suetsugu
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 5 号: 1 ページ: 4994-4994
  • DOI: 10.1038/ncomms5994
  • NAID: 130005100825
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Crystal structure of the C-terminal globular domain of the third paralog of the Archaeoglobus fulgidus oligosaccharyltransferases. (2013)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto S, Shimada A, Kohda D
  • 雑誌名: BMC Struct. Biol. 巻: 13
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structures of an archaeal oligosaccharyltransferase provide insights into the catalytic cycle of N-linked protein glycosylation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto S, Shimada A, Nyirenda J, Igura M, Kawano Y, Kohda D
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci USA 巻: 110 号: 44 ページ: 17868-17873
  • DOI: 10.1073/pnas.1309777110
  • 査読あり
• [学会発表] 葉緑体光定位運動におけるアクチンフィラメント制御タンパク質CHUP1の構造機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中村祐輝, 高野晃, 藤浪大輔, 孔三根, 和田正三, 神田大輔, 嶋田睦
  • 学会等名: 第87回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2014-10-16 – 2014-10-17
• [学会発表] Crystal structures of an archaeal oligosaccharyltransferase provide insights into the catalytic cycle of N-linked protein glycosylation (2014)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Matsumoto, Atsushi Shimada, Takahiro Yamasaki, Daisuke Kohda
  • 学会等名: 27th International Carbohydrate Symposium
  • 発表場所: Bangalore, India
• [学会発表] Structural basis for the recognition of tandem DPF motifs by the SGIP1 μ homology domain (2014)
  • 著者名/発表者名: Atsuko Yamaguchi, Daisuke Kohda, Atsushi Shimada
  • 学会等名: International Symposium between Kyushu University Post-Global Centers of Excellence Program and School of Biomedical Sciences, Monash University
  • 発表場所: Melbourne, Australia
• [学会発表] 古細菌型オリゴ糖転移酵素によるN型糖鎖修飾の構造基盤の解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松本 俊介, 嶋田 睦, ジェイムス ニレンダ, 井倉 真由美, 河野 能顕, 神田 大輔
  • 学会等名: 第86回日本生化学会大会
  • 発表場所: 横浜
• [備考] 九州大学ー研究者情報[嶋田 睦]
  • URL: http://hyoka.ofc.kyushu-u.ac.jp/search/details/K004442/
• [備考] 生体防御医学研究所構造生物学分野ホームページ
  • URL: http://vsb.bmr.kyushu-u.ac.jp/VSB/index.html
• [備考] 九州大学ー研究者情報[嶋田 睦]
  • URL: http://hyoka.ofc.kyushu-u.ac.jp/search/details/K004442/
• [備考] 生体防御医学研究所構造生物学分野ホームページ
  • URL: http://vsb.bmr.kyushu-u.ac.jp/VSB/index.html