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2005 年度 研究成果報告書概要

アンチポーター型有機物質排出トランスポーターのナノ構造と作動機構

研究課題

研究課題/領域番号 13142205
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関大阪大学

研究代表者

山口 明人  大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (60114336)

研究分担者 村上 聡  大阪大学, 産業科学研究所, 助教授 (30300966)
平田 隆弘  大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (90333450)
研究期間 (年度) 2001 – 2005
キーワード異物排出トランスポーター / X線結晶構造 / 多剤耐性 / AcrB / 多剤排出 / 膜輸送 / 能動輸送 / 異物認識
研究概要

本研究課題は、この特定領域研究の中心的研究課題である、膜輸送タンパク質の立体構造を決定し、その構造に基づいて具体的な物質輸送機構を解明するという目的に沿って、本研究領域設定以前には全く決定されていなかった、生体膜トランスポーターのX線結晶構造を決定するという極めて野心的な目標を掲げて計画された。しかし、当初は3次元結晶解析がうまくいくかどうか確信が持てなかったので、電子顕微鏡を用いた2次元構造解析も目標に掲げていたが、これは結局必要がなかった。
領域開始翌年に、大腸菌主要異物排出トランスポーターAcrBの結晶構造解析に、私たちの研究室の村上聡を中心とするメンバーが見事に成功した。これは、異物の排出タンパクとしてだけでなく、プロトンなどのイオン輸送と共役する二次性能動輸送体として世界で初めての結晶構造決定であり、その後、続々と発表されるようになったトランスポーター構造決定の端緒を開いたものとして高く評価されている。本領域の中間評価でもこの成果は高く評価され、最高の評点を頂いた。この構造決定により、異物の認識が、異物の生体膜脂質二重層部分を通って細胞内に侵入するという性質を利用して、脂質二重層から基質を取り込むということにより、それぞれに特異的なトランスポーターを介して細胞内に取り込まれる栄養物質などと、効率良く識別されているためであると言うことが解明された。
最初の構造には、結合した基質が含まれていなかった。そのため、基質結合部位がどこかという問題が残った。当初、構造からは3量体中央のcentral cavityが候補として上がっており、Edward Yuらによってそういう結晶構造が発表されたりもした。しかし、この結果は、変異導入によって基質認識の変化したアミノ酸残基の分布と全く一致しないという問題があった。領域最終年度の昨年、基質結合型AcrBの結晶構造決定に成功した。その結果は驚くべきものであり、基質は各モノマー頭部のフエニルアラニンクラスターに結合していた。3量体は非対称で、基結合→放出→結合準備という膜輸送の3段階それぞれのスナップショットであった。これにより、3量体が機能的に回転して順次結合放出を繰り返すという全く新しい輸送機能モデルが確立された。

  • 研究成果

    (57件)

すべて 2006 2005 2004 2003 2002 2001

すべて 雑誌論文 (54件) 図書 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Sphingosine 1-phosphate is released from the cytosol of rat platelets in a carrier-mediated manner2006

    • 著者名/発表者名
      Nobuyoshi Kobayashi
    • 雑誌名

      Journal of Lipid Research 47

      ページ: 614-621

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Sphingosine 1-phosphate is released from the cytosol of rat platelets in a carrier-mediated manner2006

    • 著者名/発表者名
      Nobuyoshi Kobayashi, Tsuyoshi Nishi, Takahiro Hirata, Akio Kihara, Takamitsu Sano, Yasuyuki Igarashi, Akihito Yamaguchi
    • 雑誌名

      Journal of Lipid Research 47

      ページ: 614-621

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Direct interaction of multidrug efflux transporter AcrB and outer membrane channel TolC detected via site-directed disulfide cross-linking2005

    • 著者名/発表者名
      Norihisa Tamura
    • 雑誌名

      Biochemistry 44

      ページ: 11115-11121

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] ABCA5 resides in lysosomes, and ABCA5 knockout mice develop lysosomal disease-like symptoms2005

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Kubo
    • 雑誌名

      Molecular and Cellular Biology 25

      ページ: 4138-4149

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Genome-Wide analyses of Escherichia coli gene expression responsive to the BaeSR two-component regulatory system2005

    • 著者名/発表者名
      Kunihiko Nishino
    • 雑誌名

      Journal of Bacteriology 187

      ページ: 1763-1772

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Indole induces the expression of multidrug exporter genes in Escherichia coli2005

    • 著者名/発表者名
      Hidetada Hirakawa
    • 雑誌名

      Molecular Microbiology 55

      ページ: 1113-1126

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Direct interaction of multidrug efflux transporter AcrB and outer membrane channel To1C detected via site-directed disulfide cross-linking2005

    • 著者名/発表者名
      Norihisa Tamura, Satoshi Murakami, Yoshiaki Oyama, Masaji Ishiguro, Akihito Yamaguchi
    • 雑誌名

      Biochemistry 44

      ページ: 11115-11121

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] ABCA5 resides in lysosomes, and ABCA5 knockout mice develop lysosomal disease-like symptoms2005

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Kubo, Sayaka Sekiya, Megumi Ohigashi, Chiemi Takenaka, Kyoko Tamura, Shigeyuki Nada, Tsuyoshi Nishi, Akitsugu Yamamoto, Akihito Yamaguchi
    • 雑誌名

      Molecular and Cellular Biology 25

      ページ: 4138-4149

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Genome-Wide analyses of Escherichia coli gene expression responsive to the BaeSR two-component regulatory system2005

    • 著者名/発表者名
      Kunihiko Nishino, Takeshi Honda, Akihito Yamaguchi
    • 雑誌名

      Journal of Bacteriology 187

      ページ: 1763-1772

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Indole induces the expression of multidrug exporter genes in Escherichia coli2005

    • 著者名/発表者名
      Hidetada Hirakawa, Yoshihiko Inazumi, Takeshi Masaki, Takahiro Hirata, Akihito Yamaguchi
    • 雑誌名

      Molecular Microbiology 55

      ページ: 1113-1126

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Membrane protein crystallization using laser irradiation2004

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Adachi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 43

      ページ: L1376-L1378

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Effects of efflux transporter genes on susceptibility of Escherichia coli to Tigecycline (GAR-936)2004

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Hirata
    • 雑誌名

      Antimicrobial Agents and Chemotherapy 48

      ページ: 2179-2184

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Role of histone-like protein H-NS in multidrug resistance of Escherichia coli2004

    • 著者名/発表者名
      Kunihiko Nishino
    • 雑誌名

      Journal of Bacteriology 186

      ページ: 1423-1429

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Extramembrane central pore of multidrug exporter AcrB in Escherichia coli plays an important role in drug transport2004

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Murakami
    • 雑誌名

      The Journal of Biological Chemistry 279

      ページ: 3743-3748

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Membrane protein crystallization using laser irradiation2004

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Adachi, Satoshi Murakami, Ai Niino, Hiroyoshi Matsumura, Kazufumi Takano, Tsuyoshi Inoue, Yusuke Mori, Akihito Yamaguchi, Takatomo Sasaki
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 43

      ページ: L1376-L1378

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Effects of efflux transporter genes on susceptibility of Escherichia coli to Tigecycline (GAR-936)2004

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Hirata, Asami Saito, Kunihiko Nishino, Norihisa Tamur, Akihito Yamaguchi
    • 雑誌名

      Antimicrob. Agents Chemother. 48

      ページ: 2179-2184

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Role of histone-like protein H-NS in multidrug resistance o Escherichia coli2004

    • 著者名/発表者名
      Kunihiko Nishino, Akihito Yamaguchi
    • 雑誌名

      Journal of Bacteriology 186

      ページ: 1423-1429

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Extramembrane central pore of multidrug exporter AcrB in Escherichia coli plays an important role in drug transport2004

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Murakami, Norihisa Tamura, Asami Saito, Takahiro Hirata, Akihito Yamaguchi
    • 雑誌名

      The Journal of Biological Chemistry 279

      ページ: 3743-3748

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] beta-Lactam resistance modulated by the overexpression of response regulators of two-component signal transduction systems in Escherichia coli2003

    • 著者名/発表者名
      Hidetada Hirakawa
    • 雑誌名

      Journal of Antimicrobial Chemotherapy 52

      ページ: 576-582

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Mechanisms of drug/H^+ antiport : complete cysteine-scanning mutagenesis and the protein engineering approach2003

    • 著者名/発表者名
      Norihisa Tamura
    • 雑誌名

      Current Opinion in Chemical Biology 7

      ページ: 570-579

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Roles of TolC-dependent multidrug transporters of Escherichia coli in resistance to beta-lactams2003

    • 著者名/発表者名
      Kunihiko Nishino
    • 雑誌名

      Antimicrobial Agents and Chemotherapy 47

      ページ: 3030-3033

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Multidrug-exporting secondary transporters2003

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Murakami
    • 雑誌名

      Current Opinion in Structural Biology 13

      ページ: 443-452

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Membrane topology of ABC-type macrolide antibiotic exporter MacB in Escherichia coli2003

    • 著者名/発表者名
      Nobuyoshi Kobayashi
    • 雑誌名

      FEBS Letter 546

      ページ: 241-246

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Cloning of rat ABCA7 and its preferential expression in platelets2003

    • 著者名/発表者名
      Mari Sasaki
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications 304

      ページ: 777-782

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Global analysis of genes regulated by EvgA of the two-component regulatory system in Escherichia coli2003

    • 著者名/発表者名
      Kunihiko Nishino
    • 雑誌名

      Journal of Bacteriology 185

      ページ: 2667-2672

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Comprehensive studies of drug resistance mediated by overexpression of response regulators of two-component signal transduction systems in Escherichia coli2003

    • 著者名/発表者名
      Hidetada Hirakawa
    • 雑誌名

      Journal of Bacteriology 185

      ページ: 1851-1856

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] beta-Lactam resistance modulated by the overexpression o response regulators of two-component signal transduction systems in Escherichia coli2003

    • 著者名/発表者名
      Hidetada Hirakawa, Kunihiko Nishino, Junko Yamada, Takahiro Hirata, Akihito Yamaguchi
    • 雑誌名

      Journal of Antimicrobial Chemotherapy 52

      ページ: 576-582

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Mechanisms of drug/H^+ antiport : complete cysteine-scanning mutagenesis and the protein engineering approach2003

    • 著者名/発表者名
      Norihisa Tamura, Satoko Konishi, Akihito Yamaguchi
    • 雑誌名

      Current Opinion in Chemical Biology 7

      ページ: 570-579

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Roles of To1C-dependent multidrug transporters of Escherichia col in resistance to beta-lactams2003

    • 著者名/発表者名
      Kunihiko Nishino, Junko Yamada, Hidetada Hirakawa, Takahiro Hirata, Akihito Yamaguchi
    • 雑誌名

      Antimicrobial Agents and Chemotherapy 47

      ページ: 3030-3033

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Multidrug-exporting secondary transporters2003

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Murakami, Akihito Yamaguchi
    • 雑誌名

      Current Opinion in Structural Biology 13

      ページ: 443-452

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Membrane topology of ABC-type macrolide antibiotic exporter MacB in Escherichia coli2003

    • 著者名/発表者名
      Nobuyoshi Kobayashi, Kunihiko Nishino, Takahiro Hirata, Akihito Yamaguchi
    • 雑誌名

      FEBS Letter 546

      ページ: 241-246

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Cloning of rat ABCA7 and its preferential expression in platelets2003

    • 著者名/発表者名
      Mari Sasaki, Yoshiyuki Kubo, Shigeyuki Nada, Akihito Yamaguchi
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications 304

      ページ: 777-782

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Global analysis of genes regulated by EvgA of the two-component regulatory system in Escherichia coli2003

    • 著者名/発表者名
      Kunihiko Nishino, Yoshihiko Inazumi, Akihito Yamaguchi
    • 雑誌名

      Journal of Bacteriology 185

      ページ: 2667-2672

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Comprehensive studies of drug resistance mediated by overexpression of response regulators of two-component signal transduction systems in Escherichia coli2003

    • 著者名/発表者名
      Hidetada Hirakawa, Kunihiko Nishino, Takahiro Hirata, Akihito Yamaguchi
    • 雑誌名

      Journal of Bacteriology 185

      ページ: 1851-1856

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Crystal structure of the bacterial multidrug efflux transporter AcrB2002

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Murakami
    • 雑誌名

      Nature 419

      ページ: 587-593

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] The putative response regulator BaeR stimulates multidrug resistance of Escherichia coli via a novel multidrug exporter system, MdtABC2002

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Nagakubo
    • 雑誌名

      Journal of Bacteriology 184

      ページ: 4161-4167

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] EvgA of the two-component signal transduction system modulates production of the YhiUV multidrug transporter in Escherichia coli2002

    • 著者名/発表者名
      Kunihiko Nishino
    • 雑誌名

      Journal of Bacteriology 184

      ページ: 2319-2323

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Membrane topology of a multidrug efflux transporter, AcrB in Escherichia coli2002

    • 著者名/発表者名
      Erika Fujihira
    • 雑誌名

      Journal of Biochemistry(Tokyo) 131

      ページ: 145-151

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Crystal structure of the bacterial multidrug efflux transporter AcrB2002

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Murakami, Ryosuke Nakashima, Eiki Yamashita, Akihito Yamaguchi
    • 雑誌名

      Nature 419

      ページ: 587-593

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] The putative response regulator BaeR stimulates multidrug resistance of Escherichia coli via a novel multidrug exporter system, MdtABC2002

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Nagakubo, Kunihiko Nishino, Takahiro Hirata, Akihito Yamaguchi
    • 雑誌名

      Journal of Bacteriology 184

      ページ: 4161-4167

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] EvgA of the two-component signal transduction system modulates production of the YhiUV multidrug transporter in Escherichia coli2002

    • 著者名/発表者名
      Kunihiko Nishino, Akihito Yamaguchi
    • 雑誌名

      Journal of Bacteriology 184

      ページ: 2319-2323

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Membrane topology of a multidrug efflux transporter, AcrB in Escherichia coli2002

    • 著者名/発表者名
      Erika Fujihira, Norihisa Tamura, Akihito Yamaguchi
    • 雑誌名

      Journal of Biochemistry(Tokyo) 131

      ページ: 145-151

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Analysis of a complete library of putative drug transporter genes in Escherichia coli2001

    • 著者名/発表者名
      Kunihiko Nishino
    • 雑誌名

      Journal of Bacteriology 183

      ページ: 5803-5812

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Novel macrolide-specific ABC-type efflux transporter in Escherichia coli2001

    • 著者名/発表者名
      Nobuyoshi Kobayashi
    • 雑誌名

      Journal of Bacteriology 183

      ページ: 5639-5644

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Type II topoisomerase mutations in fluoroquinolone-resistant clinical strains of Pseudomonas aeruginosa isolated in 1998 and 1999 : role of target enzyme in mechanism of fluoroquinolone resistance2001

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Akasaka
    • 雑誌名

      Antimicrobial Agents and Chemotherapy 45

      ページ: 2263-2268

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Complete cysteine-scanning mutagenesis and site-directed chemical modification of the Tn10-encoded metal-tetracycline/H^+ antiporter2001

    • 著者名/発表者名
      Norihisa Tamura
    • 雑誌名

      The Journal of Biological Chemistry 276

      ページ: 20330-20339

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Overexpression of the response regulator evgA of the two-component signal transduction system modulates multidrug resistance conferred by multidrug resistance transporters2001

    • 著者名/発表者名
      Kunihiko Nishino
    • 雑誌名

      Journal of Bacteriology 183

      ページ: 1455-1458

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Monoclonal antibody that binds to the central loop of the Tn10-encoded metal tetracycline/H^+ antiporter of Escherichia coli2001

    • 著者名/発表者名
      Shigeyuki Nada
    • 雑誌名

      Journal of Biochemistry(Tokyo) 129

      ページ: 87-91

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Analysis of a complete library of putative drug transporter genes in Escherichia coli2001

    • 著者名/発表者名
      Kunihiko Nishino, Akihito Yamaguchi
    • 雑誌名

      Journal of Bacteriology 183

      ページ: 5803-5812

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Novel macrolide-specific ABC-type efflux transporter in Escherichia coli2001

    • 著者名/発表者名
      Nobuyoshi Kobayashi, Kunihiko Nishino, Akihito Yamaguchi
    • 雑誌名

      Journal of Bacteriology 183

      ページ: 5639-5644

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Type II topoisomerase mutations in fluoroquinolone-resistant clinical strains of Pseudomonas aeruginosa isolated in 1998 and 1999 : role of target enzyme in mechanism of fluoroquinolone resistance2001

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Akasaka, Mayumi Tanaka, Akihito Yamaguchi, Kenichi Sato
    • 雑誌名

      Antimicrobial Agents and Chemotherapy 45

      ページ: 2263-2268

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Complete cysteine-scanning mutagenesis and site-directed chemical modification of the Tn10-encoded metal-tetracycline/H^+ antiporter2001

    • 著者名/発表者名
      Norihisa Tamura, Satoko Konishi, Shinobu Iwaki, Tomomi Kimura-Someya, Shigeyuki Nada, Akihito Yamaguchi
    • 雑誌名

      The Journal of Biological Chemistry 276

      ページ: 20330-20339

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Overexpression of the response regulator evgA of the two-component signal transduction system modulates multidrug resistance conferred by multidrug resistance transporters2001

    • 著者名/発表者名
      Kunihiko Nishino, Akihito Yamaguchi
    • 雑誌名

      Journal of Bacteriology 183

      ページ: 1455-1458

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Monoclonal antibody that binds to the central loop of the Tn10-encoded metal tetracycline/H^+ antiporter of Escherichia coli2001

    • 著者名/発表者名
      Shigeyuki Nada, Satoshi Murakami, Shizuka Okamoto, Yoshiyuki Kubo, Akihito Yamaguchi
    • 雑誌名

      Journal of Biochemistry(Tokyo) 129

      ページ: 87-91

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [図書] タンパク質科学 構造・物性・機能(編集者 : 後藤祐児、桑島邦博、谷澤克行)2005

    • 著者名/発表者名
      山口明人(分担執筆)
    • 総ページ数
      579
    • 出版者
      化学同人
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [図書] タンパク質のかたちから生命の謎を解く 生物マシーナリー構造生物学の最前線(編集者 : 田之倉優)2005

    • 著者名/発表者名
      村上聡(分担執筆)
    • 総ページ数
      232
    • 出版者
      株式会社クバプロ
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [産業財産権] L-システイン生産菌及びL-システインの製造法2004

    • 発明者名
      高木 博史, 中森 茂, 山口 明人, 西野 邦彦
    • 権利者名
      味の素株式会社
    • 産業財産権番号
      特許権、特願2004-103652
    • 出願年月日
      2004-03-31
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より

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公開日: 2008-05-27  

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