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X線小角散乱と液中高速AFMの相補利用による分子時計の離合集散計測

公募研究

研究領域生命分子システムにおける動的秩序形成と高次機能発現
研究課題/領域番号 26102544
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 理工系
研究機関分子科学研究所

研究代表者

秋山 修志  分子科学研究所, 協奏分子システム研究センター, 教授 (50391842)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2015年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2014年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
キーワード生物時計 / タンパク質 / 小角散乱 / 概日時計
研究実績の概要

本年度は,液中高速AFMとX線小角散乱を用いてKaiタンパク質時計の観察を行い,分子システムが秩序を保ちつつ離合集散する分子機構の解明に取り組んだ.
昨年から今年度にまで及んだ実験条件の最適化を通じて,中核となる時計タンパク質KaiCを基盤に固定化し,機能を保持した6量体として各々の粒子を観察できるようになった.固定化されたKaiCにKaiAやKaiBを添加したところ,基盤からの高さが増加する領域が複数散在して観察され,それらの位置が時間依存的に変化することが確認された.高さの増加幅についてヒストグラム解析を行ったところ,その中央値はKaiAやKaiBの大きさにほぼ相当することがわかった.
X線溶液散乱については,散乱ベクトルQ = 2.5 (1/Å) までの広角散乱計測を行った.発振中の散乱曲線には,分子システムを構成する3種のKaiタンパク質からの散乱に加えて,それらの線形和では説明できない他分子種由来の信号成分が見出された.KaiC単体の散乱曲線との類似性から,KaiCにKaiAやKaiBが結合した複合体,もしくは従来と異なる対称性を有するKaiCの6量体に由来するものと推測された.一方,それぞれのKaiタンパク質について単独での広角散乱を記録したところ,結晶構造から予測される理論的な散乱曲線と大きく異なることが判明した.結晶中と水溶液中での状態の差について検討を進めている.

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 4件、 招待講演 8件)

  • [国際共同研究] PSL Research Univ. Chimie ParisTech(France)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Absolute slowness encoded in the circadian clock protein KaiC2016

    • 著者名/発表者名
      Abe J, Mukaiyama A, Akiyama S
    • 雑誌名

      SPring-8 Research Frontiers 2015

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 時間生物学と放射光科学の接点2016

    • 著者名/発表者名
      秋山 修志
    • 雑誌名

      放射光

      巻: 印刷中

    • NAID

      40020850505

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 時計タンパク質KaiCの「遅さ」が刻み込まれた原子構造2016

    • 著者名/発表者名
      阿部 淳,向山 厚,秋山 修志
    • 雑誌名

      SPring-8/SACLA利用者情報

      巻: 21 ページ: 2-4

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Atomic-scale origins of slowness in the cyanobacterial circadian clock2015

    • 著者名/発表者名
      J. Abe, T. B. Hiyama, A. Mukaiyama, S. Son, T. Mori, S. Saito, M. Osako, J. Wolanin, E. Yamashita, T. Kondo, S. Akiyama
    • 雑誌名

      Science

      巻: 349 号: 6245 ページ: 312-316

    • DOI

      10.1126/science.1261040

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] タンパク質の化学反応が細胞内の時を計る2015

    • 著者名/発表者名
      向山 厚,阿部 淳,孫 世永,秋山 修志
    • 雑誌名

      実験医学

      巻: 33 ページ: 3119-3122

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A protocol for preparing nucleotide-free KaiC monomer2015

    • 著者名/発表者名
      Mukaiyama, A., Osako, M., Hikima, T., Kondo, T., and Akiyama, S.
    • 雑誌名

      BIOPHYSICS

      巻: 11 号: 0 ページ: 79-84

    • DOI

      10.2142/biophysics.11.79

    • NAID

      130004940817

    • ISSN
      1349-2942
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Circadian periodicity encoded in KaiC ATPase2016

    • 著者名/発表者名
      Mukaiyama A, Abe J, and Akiyama S
    • 学会等名
      Winter School of ASIA CORE Program
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2016-02-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] X-ray Solution Scattering as Research Tools for Bio-molecular Systems2016

    • 著者名/発表者名
      Akiyama S
    • 学会等名
      Winter School of ASIA CORE Program
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2016-02-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Atomic-scale origins of slowness in the cyanobacterial circadian clock2016

    • 著者名/発表者名
      Akiyama S
    • 学会等名
      8th Japan-Korea Seminars on Biomolecular Science: Experiments and Simulation
    • 発表場所
      岡崎コンファレンスセンター(愛知県岡崎市)
    • 年月日
      2016-02-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 階層横断的に機能する分子システムの構造アンサンブルとダイナミクス研究2016

    • 著者名/発表者名
      秋山 修志
    • 学会等名
      第29回日本放射光学会年会 放射光合同シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学 柏の葉キャンパス(千葉県柏市)
    • 年月日
      2016-01-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] KaiC as Circadian Pacemaker of Cyanobacterial Circadian Clock2015

    • 著者名/発表者名
      秋山 修志
    • 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(金沢県金沢市)
    • 年月日
      2015-09-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] KaiC as Circadian Pacemaker of Cyanobacterial Circadian Clock2015

    • 著者名/発表者名
      Akiyama S
    • 学会等名
      European Biological Rhythms Society
    • 発表場所
      Manchester, UK
    • 年月日
      2015-08-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 概日時計システム研究におけるbioSANSへの期待と展望2015

    • 著者名/発表者名
      秋山修志
    • 学会等名
      第3回Neutrons in Biology研究会
    • 発表場所
      日本原子力研究開発機構・原子力科学研究所 (茨城県那珂郡)
    • 年月日
      2015-03-31
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 時計タンパク質KaiCの構造と動態解析2015

    • 著者名/発表者名
      阿部 淳、檜山 卓也、向山 厚、秋山 修志
    • 学会等名
      2014年度生物物理学会中部支部講演会
    • 発表場所
      岡崎コンファレンスセンター (愛知県岡崎市)
    • 年月日
      2015-03-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Watching slow but ordered dynamics of clock proteins2014

    • 著者名/発表者名
      Shuji Akiyama
    • 学会等名
      第21回日本時間生物学会学術大会
    • 発表場所
      九州大学 (福岡県福岡市)
    • 年月日
      2014-11-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 概日時計システム研究におけるbioSANSへの期待と展望2014

    • 著者名/発表者名
      秋山修志
    • 学会等名
      平成26年度第1回生物構造学研究会
    • 発表場所
      エッサム神田ホール401会議室 (東京都千代田区)
    • 年月日
      2014-10-31
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 時計タンパク質KaiCのATPase活性に焦点をあてた周期調節の解析2014

    • 著者名/発表者名
      阿部 淳、檜山 卓也、向山 厚、山下 栄樹、近藤 孝男、秋山 修志
    • 学会等名
      第14回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      ワークピア横浜/横浜産貿ホール マリネリア (神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2014-06-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] KaiC as Circadian Pacemaker of Cyanobacterial Circadian Clock2014

    • 著者名/発表者名
      Akiyama S
    • 学会等名
      Society for Research on Biological Rhythms
    • 発表場所
      Montana, USA
    • 年月日
      2014-06-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ATPase活性調節の理解に向けた時計タンパク質KaiCの機能的・構造的解析2014

    • 著者名/発表者名
      阿部 淳、檜山 卓也、向山 厚、山下 栄樹、近藤 孝男、秋山 修志
    • 学会等名
      第41回生体分子科学討論会
    • 発表場所
      九州大学西新プラザ (福岡県福岡市)
    • 年月日
      2014-06-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-28  

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