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2008 年度 実績報告書

アクチンフィラメントの構造と動態:特にカルシウム調節のメカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 20227008
研究機関名古屋大学

研究代表者

前田 雄一郎  名古屋大学, 理学研究科, 教授 (10321811)

研究分担者 成田 哲博  名古屋大学, 理学研究科, 助教 (30360613)
キーワードアクチン / アクチンフィラメント / アクチンのトレッドミリング / 筋収縮のカルシウム調節 / トロポニン / 遺伝性心疾患 / X線繊維回折 / 高分解能構造解析
研究概要

平成20年度の研究の最大の成果はアクチン重合体の高分解能立体構造解明の研究成果を出版した点にある。1月にNature誌の短報として投稿したところ長い論文articleとして投稿し直すように指示を受け、同時に3名のreviewerから合計90項目におよぶ建設的な補強意見を受け取った。これを検討しつつ、ほとんどの計算をやり直し、議論の詳細も徹底的に再検討した。そして1年後の平成21年1月に出版となった。この論文執筆は単なる執筆ではなく密度の濃い創造の仕事であった。
この研究によって、アクチンの重合に伴って分子の形態が変化し捻れが除かれより平板化すること、この平板化と螺旋配置のために分子間の接触が可能となることが判明した。アクチンフィラメントの構造には前者の不安定化要素と後者の安定化要素が共存する。プロトフィラメント2本巻きの構造内にこの両要素を抱え込むことによってアクチンフィラメントは1本で機能する能力を獲得したと考えられる。
アクチンフィラメントP端のクライオ電子顕微鏡写真単粒子解析法による構造解析が進展し、P端の最先端のアクチン分子の“姿勢"が他と異なり、隣接分子とより強く接触していると考えられ、このためP端での重合と脱重合の速度がB端より遅いのであろうとの結論を得た(未発表)。
遺伝性心疾患の病因であるトロポニンの変異E244D、K247Rの解析を進め、この変異箇所を中心とした"Pair of triads"の特徴的な残基配置がトロポニンのみではなく、立体構造既知(PDB)の蛋白質17に共有されていることを解明した。これは今後"pair of triads"の意義を検討する場合の基礎的データとなる(未発表)。
最後に、ERATOプロジェクトの終了(21年3月末)を前に研究設備のほぼ全てと研究場所を兵庫県播磨のSPring-8構内から名古屋大学構内に移動し今後4年間の研究活動の拠点を構築した。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2009 2008 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] The nature of the G-to F-actin transition2009

    • 著者名/発表者名
      Oda T, Iwasa M, Aihara T, Maeda Y, Narita A.
    • 雑誌名

      Nature 457

      ページ: 441-446

    • 査読あり
  • [雑誌論文] FtsZ condensates : An in vitro electron microscopy study2009

    • 著者名/発表者名
      Popp D, Iwasa M, Narita N, Erickson HP, Maeda Y
    • 雑誌名

      Biopolymers 91

      ページ: 340-350

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Functional aberration of myofibrils by cardiomyopathy-causingmutations in the coiled-coil region in the Troponin-core domain2009

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto F, Maeda K, Chatake T, Maeda Y, Fujiwara S
    • 雑誌名

      Biochem. Biophys. Res. Com. 382

      ページ: 205-209

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Two crystal structures of tropomyosin C-terminal fragment 176-273 : exposure of the hydrophobic core to the solvent destabilizes the tropomyosin molecule2008

    • 著者名/発表者名
      Minakata S, Maeda K, Oda N, Wakabayashi K, Nitanai Y, Maeda Y.
    • 雑誌名

      Biophysical J. 9

      ページ: 710-719

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of short-range forces on the length distribution of fibrous cytoskeletal proteins2008

    • 著者名/発表者名
      David Popp, Nir S. Gov, Mitsusada Iwasa, Yuichiro Maeda
    • 雑誌名

      Biopolymers. 89

      ページ: 711-721

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dual Roles of Q137 of Actin Revealed by Recombinant Human Cardiac Muscle a-Actin Mutants2008

    • 著者名/発表者名
      Mitsusada Iwasa, Kayo Maeda, Akihiro Narita, Yuichiro Maeda, Toshiro Oda
    • 雑誌名

      J. Biol. Chem. . 283

      ページ: 21045-21053

    • 査読あり
  • [学会発表] アクチン細胞骨格系の構造解析2008

    • 著者名/発表者名
      前田雄一郎
    • 学会等名
      NEDO特別講座 構造生物学講座
    • 発表場所
      京都大学・理学部
    • 年月日
      2008-09-19
  • [学会発表] The nature of G- to F-actin transition2008

    • 著者名/発表者名
      Maeda Y.
    • 学会等名
      Gordon Research Conferences on "Muscleand molecular motors"
    • 発表場所
      New London, NH, USA
    • 年月日
      2008-07-02
  • [学会発表] 独自の画像解析法による正常蛋白質複合体の三次元構造決定2008

    • 著者名/発表者名
      成田哲博
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第64回学術講演会
    • 発表場所
      京都・国際会議場
    • 年月日
      2008-05-23
  • [学会発表] 家族性心筋症と調節蛋白質トロポニンの構造の揺れ2008

    • 著者名/発表者名
      前田雄一郎
    • 学会等名
      第56回循環力学研究会
    • 発表場所
      東京・興和創薬(株)講堂
    • 年月日
      2008-05-17
  • [備考] 成田哲博 平成20年度 文部科学大臣表彰若手科学賞

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公開日: 2010-06-11   更新日: 2016-04-21  

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