• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2011 年度 実績報告書

X線結晶構造解析による細胞内及び細胞間での物質輸送の研究

研究課題

研究課題/領域番号 21227003
研究機関兵庫県立大学

研究代表者

月原 冨武  兵庫県立大学, 大学院・生命理学研究科, 特任教授 (00032277)

研究分担者 山下 栄樹  大阪大学, たんぱく質研究所, 助教 (00294132)
田中 秀明  大阪大学, たんぱく質研究所, 助教 (40346169)
キーワードX線結晶構造解析 / 膜蛋白質 / 蛋白質 / 超分子 / 輸送
研究概要

高等な生物では、特定の分子を働くべき場所に輸送する仕組みがあり、そのことによって高度に制御された生命の営みが可能になっている。こうした輸送に関わる生体超分子の立体構造を決定して、その働きの仕組みを明らかにするのが本研究の目的である。細胞間輸送ではギャップジャンクション、細胞質から細胞外排出及び核内への輸送ではボルト、核外への輸送ではイクスポーティンを研究対象に取りあげている。
昨年度、核外輸送機構の研究の典型例として、Exportin-5・RanGTP・Pre-microRNA 3者複合体のX線結晶構造解析を行った。Exportin-5・RanGTによるPre-microRNAの捕獲の様子を明らかにするために、Exportin-5・RanGT2者複合体の構造解析に成功した。Exportin-5単体の結晶化を行っている。
細胞内での輸送に関わると考えられているボルトは分子量が10MDaを超える巨大な粒子である。ボルトの39量体構造を形成するのに重要と思われるC末端領域の構造が未知である。そのためには3Åを越える分解能の結晶を得る必要があり、ラット肝臓のボルトに加えて昆虫細胞の発現系でボルトの調製法を確立した。その結晶化にも成功して高分解能回折強度データを収集している。
構造に基づいて半チャネルが細胞間でドッキングしてチャネルを形成する際に鍵になるアミノ酸残基を特定することができた。N末ヘリックスの端にあるAsp2がチャネルの開閉に重要な役割を果たすことを明らかにした。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

イクスポーティンは当初目標を超過達成している。ボルトは3オングストロームを越える分解能で構造決定をして、構造未確定の部分の構造を決定することを目指している。そのために発現系による試料調製法を確立できた。ギャップ結合チャネルは閉鎖型の構造を3オングストロームを越える分解能で構造決定して、チャネルの開閉機構を解明することを目指している。4オングストローム分解能の結晶を調製するところまで来た。ボルト、ギャップ結合チャネル共にまだ5年間の目標を達成していないが、おおむね順調に進展していると言える。

今後の研究の推進方策

イクスポーティンでは、Exportin-5単体の構造決定も行い、2者複合体、3者複合体の構造と合わせて、Exportin-5によるPre-miRNAの核外輸送の全容を解明する予定である。
ボルトの結晶は容易に劣化する。発現系で調製したMVPのみで構成されているボルトは両端に直径50Åの大きな穴が空いており、殆どの蛋白質も自由に通過できる。そこで発現系で調製したボルトを長時間透析して内部の不純物蛋白質成分を取り除いた上で結晶化を行う。これによって時間経過に伴う結晶の劣化を抑えることが期待される。
ギャップ結合チャネルは、6年以上掛けて発現・精製・結晶化を確立した人から引き継いで、徐々にその人のレベルに近づいて閉孔型の4Å分解能の結晶を得るところまで到達した実施者の膜蛋白質調製能力が着実に進歩しており、後一息と言うところである。Spring-8の微小結晶用ビームラインBL32XUを利用することによって高分解能データを収集する予定である。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (13件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Aspartic Acid Residue D3 Critically Determines Cx50 Gap Junction Channel Transjunctional Voltage-Dependent Gating and Unitary Conductance2012

    • 著者名/発表者名
      Li Xin, et al
    • 雑誌名

      Biophysical Journal

      巻: 102 ページ: 1022-1031

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2012.02.008

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Asparagine175 of connexin32 is a critical residue for docking and forming functional heterotypic gap junction channels with connexin262011

    • 著者名/発表者名
      Nakagawa S, Gong XQ, Maeda S, Dong Y, Misumi Y, Tsukihara T, Bai D
    • 雑誌名

      J Biol Chem

      巻: 286 ページ: 19672-19681

    • DOI

      10.1074/jbc.M110.204958

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structure of the gap junction channel and its implications for its biological functions2011

    • 著者名/発表者名
      Maeda S, Tsukihara T
    • 雑誌名

      Cell Mol Life Sci

      巻: 68 ページ: 1115-29

    • DOI

      10.1007/s00018-010-0551-z

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 全立体構造決定から切り開く謎の巨大粒子ボルトの機能解明2011

    • 著者名/発表者名
      田中秀明、加藤公児、住澤知之、山下栄樹
    • 雑誌名

      生化学

      巻: 83 ページ: 392-395

  • [雑誌論文] ヒト由来ギャップ結合チャネルの構造解析2011

    • 著者名/発表者名
      前田将司
    • 雑誌名

      生化学

      巻: 83 ページ: 36-40

  • [雑誌論文] Selective nuclear export mechanism of small RNAs

    • 著者名/発表者名
      Lee SJ, Jiko C, Yamashita E, Tsukihara T
    • 雑誌名

      Curr Opin Struct Biol

      巻: 21 ページ: 101-8

    • DOI

      10.1016/j.sbi.2010.11.004

    • 査読あり
  • [学会発表] SPring-8生体超分子複合体構造解析ビームライン(大阪大学蛋白質研究所)BL44XUの現状2012

    • 著者名/発表者名
      山下栄樹
    • 学会等名
      第25回日本放射光学会年会放射光科学合同シンポジウム
    • 発表場所
      鳥栖市民文化会館・中央公民館(佐賀県鳥栖市)
    • 年月日
      2012-01-08
  • [学会発表] ギャップジャンクションヘテロチャネル形成の構造機能研究2011

    • 著者名/発表者名
      三角裕子, 月原冨武
    • 学会等名
      第11回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      ホテル阪急エキスポパーク(大阪府・吹田市)
    • 年月日
      20110607-20110609
  • [学会発表] ボルトの自己組織化メカニズム2011

    • 著者名/発表者名
      藤田千鶴子, 田中秀明, 月原冨武
    • 学会等名
      第11回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      ホテル阪急エキスポパーク(大阪府・吹田市)
    • 年月日
      20110607-20110609
  • [学会発表] ギャップ結合チャネルの構造とチャネル形成機構2011

    • 著者名/発表者名
      月原冨武
    • 学会等名
      第84回日本生化学会大会
    • 発表場所
      国立京都国際会館(京都市左京区)
    • 年月日
      2011-09-21
  • [学会発表] 細胞と細胞を繋ぐタンパク質2011

    • 著者名/発表者名
      月原冨武
    • 学会等名
      日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      姫路商工会議所(兵庫県姫路市)
    • 年月日
      2011-09-19
  • [学会発表] 中程度の分解能で如何にしてアミノ酸側鎖のイオン化状態を決定するか2011

    • 著者名/発表者名
      月原冨武
    • 学会等名
      第49回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      兵庫県立大学姫路書写キャンパス(兵庫県姫路市)
    • 年月日
      2011-09-17
  • [学会発表] Structure determination of rat vault, a large nucleoprotein complex at 3.5Å resolution2011

    • 著者名/発表者名
      田中秀明
    • 学会等名
      第49回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      兵庫県立大学姫路書写キャンパス(兵庫県姫路市)
    • 年月日
      2011-09-17
  • [学会発表] Structure and function of lipids in membrane proteins2011

    • 著者名/発表者名
      Tomitake TSUKIHARA
    • 学会等名
      The 31st Naito Conference
    • 発表場所
      シャトレーゼ ガトーキングダム サッポロ(札幌市)(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-13
  • [学会発表] Structural Studies of Macromolecular Assemblies Playing Roles in Trans portation Assemblies2011

    • 著者名/発表者名
      Tomitake Tsukihara
    • 学会等名
      XXII Congress and General Assembly of the International Union of Crystallography
    • 発表場所
      PALACIO MUNICIPAL DE CONGRESOS (Madrid, Spain)(招待講演)
    • 年月日
      2011-08-23
  • [学会発表] Structural studies of connexin-26 gap junction channel2011

    • 著者名/発表者名
      Tomitake Tsukihara
    • 学会等名
      36th FEBS CONGRESS-"Biochemistry for Tomorrow's Medicine"
    • 発表場所
      Lingotto Conference Centre (Torino, Italy)(招待講演)
    • 年月日
      2011-06-26
  • [学会発表] ギャップ結合チャネルの構造とその働き2011

    • 著者名/発表者名
      月原冨武
    • 学会等名
      日本生化学会北陸支部第29回大会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス(石川県金沢市角間町)(招待講演)
    • 年月日
      2011-05-28
  • [学会発表] Structure and functions of the gap junction channel2011

    • 著者名/発表者名
      Tomitake Tsukihara
    • 学会等名
      Cold Spring Harbor Conferences Asia
    • 発表場所
      the Suzhou Dushu Lake Conference Center (Suzhou, China)(招待講演)
    • 年月日
      2011-05-18
  • [学会発表] SPring-8生体超分子複合体構造解析ビームライン(大阪大学蛋白質研究所)BL44XUの現状2011

    • 著者名/発表者名
      山下栄樹
    • 学会等名
      第24回日本放射光学会年会放射光科学合同シンポジウム
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2011-01-10
  • [備考]

    • URL

      http://www.sci.u-hyogo.ac.jp/life/GCOE/japanese/pico_intro/tsukihara/tsukihara_lab/home.html

URL: 

公開日: 2013-06-26  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi