準安定な分子認識解明のためのテザー係留法の開発と細胞内仕分けシグナル識別への応用

2013 年度 研究成果報告書

• 研究領域: 過渡的複合体が関わる生命現象の統合的理解－生理的準安定状態を捉える新技術－
• 研究課題/領域番号: 21121003
• 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: 複合領域
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 神田 大輔 九州大学, 生体防御医学研究所, 教授 (80186618)
• 連携研究者: 嶋田 睦 九州大学, 生体防御医学研究所, 准教授 (70391977) ; 真柳 浩太 九州大学, 生体防御医学研究所, 助教 (50418571) ; 斉藤 貴士 九州大学, 生体防御医学研究所, 助教 (00432914) ; 井倉 真由美 九州大学, 生体防御医学研究所, 学術研究院 (60529965)
• 研究期間 (年度): 2009-07-23 – 2014-03-31
• キーワード: タンパク質 / 分子認識 / プレ配列 / Tom20 / オリゴ糖転移酵素 / Ｘ線結晶解析 / ＮＭＲ解析 / 複合体

研究概要

大きな運動性を残した相互作用をしている複合体から原子レベルの構造情報や動的情報を得るためには，解離会合平衡を適切な方法で会合側へシフトすることが必要である．平衡をシフトする技術として，共有結合を分子間に導入する方法（テザー係留技術）とリガンド内に共有結合を導入する方法（分子内架橋係留技術）の２つを開発した．また，結晶コンタクトがない空間をタンパク質を結晶格子内に創りだし，そこにタンパク質の一部分やリガンドを意図的に配置して動的情報を得るための新しい結晶解析方法の開発を行った．ミトコンドリアプレ配列受容体Tom20-プレ配列複合体とオリゴ糖転移酵素-基質ペプチド複合体の２つの系に適用した．

研究成果

• [雑誌論文] Structural elucidation of an asparagine-linked oligosaccharide from the hyperthermophilic archaeon, Pyrococcus furiosus (2014)
  • 著者名/発表者名: Fujinami, D., Matsumoto, M., Noguchi, T., Sonomoto, K., Kohda, D.
  • 雑誌名: Carbohydr Res 巻: 387C ページ: 30-36
• [雑誌論文] Energetics of the presequence-binding poses in mitochondrial protein import through Tom20 (2013)
  • 著者名/発表者名: Komuro, Y., Miyashita, N., Mori, T., Muneyuki, E., Saitoh, T., Kohda, D., Sugita, Y.
  • 雑誌名: J Phys Chem B 巻: 117 ページ: 2864-2871
• [雑誌論文] Crystallographic and NMR evidence for flexibility in oligosaccharyltransferases and its catalytic significance (2013)
  • 著者名/発表者名: Nyirenda, J., Matsumoto, S., Saitoh, T., Maita, N., Noda, N. N., Inagaki, F., Kohda, D.
  • 雑誌名: Structure 巻: 21 ページ: 32-41
• [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 ページ: 11
• [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 U S A 巻: 110 ページ: 17868-17873
• [雑誌論文] Crystal structure of the C-terminal globular domain of oligosaccharyltransferase from Archaeoglobus fulgidus at 1.75 A resolution (2012)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto, S., Igura, M., Nyirenda, J., Matsumoto, M., Yuzawa, S., Noda, N., Inagaki, F., Kohda, D.
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 51 ページ: 4157-4166
• [雑誌論文] Quantitative assessment of the preferences for the amino acid residues flanking archaeal N-linked glycosylation sites (2011)
  • 著者名/発表者名: Igura, M., Kohda, D.
  • 雑誌名: Glycobiology 巻: 21 ページ: 575-583
• [雑誌論文] Selective control of oligosaccharide transfer efficiency for the N-glycosylation sequon by a point mutation in oligosaccharyltransferase (2011)
  • 著者名/発表者名: Igura, M., Kohda, D.
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 286 ページ: 13255-13260
• [雑誌論文] Crystallographic snapshots of Tom20-mitochondrial presequence interactions with disulfide-stabilized peptides (2011)
  • 著者名/発表者名: Saitoh, T., Igura, M., Miyazaki, Y., Ose, T., Maita, N., Kohda, D.
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 50 ページ: 5487-5496
• [雑誌論文] 共有結合を用いた平衡シフトによる過渡的タンパク質複合体からの構造情報の取得 (2011)
  • 著者名/発表者名: 神田大輔,齊藤貴士
  • 雑誌名: 生化学 巻: 第83巻第10号 ページ: 902-911
• [雑誌論文] Comparative structural biology of eubacterial and archaeal oligosaccharyltransferases (2010)
  • 著者名/発表者名: Maita, N., Nyirenda, J., Igura, M., Kamishikiryo, J., Kohda, D.
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 285 ページ: 4941-4950
• [雑誌論文] Crystallographic and functional analyses of J-domain of JAC1 essential for chloroplast photorelocation movement in Arabidopsis thaliana (2010)
  • 著者名/発表者名: Takano, A., Suetsugu, N., Wada, M., Kohda, D.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 巻: 51 ページ: 1372-1376
• [雑誌論文] Structure and activity of JAC1 J-domain implicate the involvement of the cochaperone activity with HSC70 in chloroplast photorelocation movement (2010)
  • 著者名/発表者名: Suetsugu, N., Takano, A., Kohda, D., Wada, M.
  • 雑誌名: Plant Signal Behav 巻: 5 ページ: 1602-1606
• [学会発表] Intentional creation of crystal-contact free space for analyzing large amplitude motions in protein crystals (2014)
  • 学会等名: International Symposium between Kyushu U. Post Global COE and School of Biomedical Sciences, Monash U
  • 発表場所: Melbourne, Australia
  • 年月日: 2014-02-07
• [学会発表] Intentional creation of crystal-contact free space for monitoring large amplitude motions of ligands in protein crystals(workshop, "transient macromolecular complexes involved in multilevel biological phenomena") (2013)
  • 学会等名: 第51回日本生物物理学会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2013-10-29
• [学会発表] 蛋白質結晶中に創り出した隙間を利用して分子の動きを観るための新しいX線結晶解析 (2012)
  • 学会等名: 大阪大学蛋白質研究所セミナー
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 20121004-05
• [学会発表] Intentional creation of crystal-contact free space for monitoring large amplitude motions of proteins and ligands in protein crystals (2012)
  • 学会等名: 第85回日本生化学会年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2012-12-14
• [学会発表] A combined NMR and crystallography approach for analyzing the promiscuous recognition of peptidic ligands by proteins (2011)
  • 学会等名: The 4th APNMR Symposium
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 20111016-19
• [学会発表] NMRと結晶構造解析を駆使して明らかにするタンパク質の新しい分子認識機構 (2011)
  • 学会等名: 蛋白質立体構造解析 NEDO特別講座
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-10-20
• [学会発表] 共有結合を用いた平衡シフトによる過渡的タンパク質複合体の安定化とその応用 (2011)
  • 学会等名: 大阪大学蛋白質研究所セミナー「先端的 NMR拠点から生まれる新たな潮流:最新成果,役割,利用」
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2011-07-28
• [学会発表] 準安定な分子複合体から構造情報を得るための戦略とその応用 (2010)
  • 学会等名: 蛋白研セミナー:「蛋白質の機能-構造相関解明のための精密構造解析とその方法～水素原子から細胞まで～」
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2010-10-07
• [学会発表] Tom20 recognizes mitochondrial presequences through dynamic equilibrium among multiple bound states - Complex stabilization with molecular tethering and stiffening - (2009)
  • 学会等名: The 3rd Asia-Pacific NMR Symposium
  • 発表場所: Jeju Island, Korea
  • 年月日: 20091025-28
• [備考]
  • URL: http://www.bioreg.kyushu-u.ac.jp/vsb/index.html