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2016 年度 実績報告書

極低温単粒子時分割解析によるFoF1-ATP合成酵素のFo/F1共役機構の研究

研究課題

研究課題/領域番号 15K14464
研究機関兵庫県立大学

研究代表者

Gerle Christoph  兵庫県立大学, 生命理学研究科, 特任准教授 (10561970)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワードmembrane protein / molecular machine / rotational catalysis / mitochondria / cryo-EM / single particle / structural dynamics / sample preparation
研究実績の概要

In the spirit of the Hoga Kakenhi grant this project aims high at using single particle cryo-EM to obtain a time resolved structural analysis of the mammalian F-ATP synthase during rotary catalysis. Structural dynamics of rotary catalysis is an an important scientific problem. It is difficult to tackle by X-ray crystallography and ways and means to solve this problem will be influential for improving the understanding of other membrane bound molecular machines. We have succeeded in establishing a mild purification procedure and importantly innovated a new sample preparation method for the use of cryo-EM of fragile membrane complexes termed GraDeR. We successfully applied GraDeR to the cryo-EM analysis of mammalian F-ATP synthase and obtained new insights into the structure of this important mitochondrial energy converter. Furthermore, we were able to apply focused masking to cryoEM image data sets to resolve critical dynamics in the transmembrane Fo domain. Taken together, the foundations of using time resolved cryoEM for analyzing the structural dynamics of mammalian F-ATP synthase were firmly established and thus the door for a whole new series of cryo-EM studies on mammalian F-ATP synthase opened.

備考

The pdf of the step-by-step protocol has been already downloaded several hundred times and the GraDeR web-page is well known in the community.

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2016 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件、 招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Two-dimensional crystallization of monomeric bovine cytochrome c oxidase with bound cytochrome c in reconstituted lipid membranes.2016

    • 著者名/発表者名
      Osuda, Y., Shinzawa-Itoh, K., Tani, K., Maeda, S., Yoshikawa, S., Tsukihara, T. and Gerle C.
    • 雑誌名

      Microscopy

      巻: 65 ページ: 263-267

    • DOI

      doi: 10.1093/jmicro/dfv381

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] On the structural possibility of pore-forming mitochondrial FoF1 ATP synthase.2016

    • 著者名/発表者名
      Gerle, C.
    • 雑誌名

      BBA-Bioenergetics

      巻: 1857 ページ: 1191-1196

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.bbabio.2016.03.008

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 低温電子顕微鏡法を用いた単粒子解析の最近の進展と膜タンパク質への応用.2016

    • 著者名/発表者名
      光岡薫, Gerle, Christoph
    • 雑誌名

      生化学

      巻: 88 ページ: 532-536

    • DOI

      10.14952/SEIKAGAKU.2016.880532

    • 査読あり
  • [学会発表] In & out of the membrane: cryoEM of bovine FoF1 ATP synthase.2016

    • 著者名/発表者名
      Gerle, C.
    • 学会等名
      Minisymposium on Structure-Based Bioenergetics
    • 発表場所
      Spring-8 (兵庫県、佐用郡)
    • 年月日
      2016-12-01 – 2016-12-01
    • 招待講演
  • [学会発表] GraDeR:単粒子解析等の膜タンハク質資料調整2016

    • 著者名/発表者名
      Christoph Gerle, Florian Hauer, Niels Fischer, Kyoko Shinzawa-Itoh, Satoru Shimada, Ken Yokoyama, Atsunori Oshima, Yoshinori Fujiyoshi, Holger Stark
    • 学会等名
      日本生物物理学会
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県、つくば市)
    • 年月日
      2016-11-25 – 2016-11-27
  • [学会発表] On the structural possibility of pore forming mitochondrial FoF1 ATP synthase.2016

    • 著者名/発表者名
      Gerle, C.
    • 学会等名
      EBEC
    • 発表場所
      Riva del Garda, Italy
    • 年月日
      2016-07-02 – 2016-07-07
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Membrane bending and more: cryoEM of the mammalian F-ATP synthase2016

    • 著者名/発表者名
      Gerle, C.
    • 学会等名
      Mitochondrial bASiCs: ATP, Signaling and Calcium symposium
    • 発表場所
      University of Padua, Italy
    • 年月日
      2016-07-01 – 2016-07-01
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Electron crystallography of tomographic volumes.2016

    • 著者名/発表者名
      Kazutoshi Tani, Karen Davies, Chimari Jiko, Shintaro Maeda, Kyoko Shinzawa-Itoh, Deryck Mills, Tomitake Tsukihara, Yoshinori Fujiyoshi, Werner Kuhlbrandt, Christoph Gerle
    • 学会等名
      3DEM Gordon Research Conference
    • 発表場所
      Hong Kong University, Hong Kong
    • 年月日
      2016-06-19 – 2016-06-24
    • 国際学会
  • [学会発表] CryoEM of the mammalian F-ATP synthase: possible implications for the mitochondrial permeability transition pore.2016

    • 著者名/発表者名
      Gerle, C.
    • 学会等名
      departmental seminar
    • 発表場所
      University of Padua, Italy
    • 年月日
      2016-05-09 – 2016-05-09
    • 招待講演
  • [備考] GraDeR for micelle-free membrane proteins

    • URL

      https://grader-protocol.com/

URL: 

公開日: 2018-01-16  

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