Structural physiology of channels based on development of cryo-electron microscopy

基于冷冻电子显微镜发展的通道结构生理学

• 批准号: 20H00451
• 负责人: 藤吉 好則
• 金额: $ 25.88万
• 依托单位: Tokyo Medical and Dental University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H00451/
• 关键词: 構造生理学; 膜タンパク質; 水チャネル; クライオ電子顕微鏡法; 単粒子解析法

クライオ電子顕微鏡を用いて、ヒトの体の恒常性を保つ上でカギとなる水分子を中心とする生理機能を、関連する膜タンパク質等の立体構造から詳細に理解することを本研究の目的として研究を進めている。中でもほとんどが脂質膜内に埋まっている水チャネルはクライオ電子顕微鏡を用いた単粒子解析が困難な標的であり、実際に、長年努力したにもかかわらず、単粒子解析法では構造解析が出来なかった。この水チャネルについても、独自に開発した第8世代のクライオ電子顕微鏡を用いることによって、構造解析が出来るようになった。それゆえ、水チャネルの構造と機能研究を研究課題の中心としつつ、さらにシグナル伝達機構の理解にとって重要な新たなGPCRsの構造と機能研究も加えて、以下の6課題の研究を進めた。1) クローディン-18の構造解析を目指して発現・精製・結晶化を進めたが、結晶性が不十分なので、それを向上させる検討を進めた。　2) TJについて、我々のdouble-row modelを検証するために、クライオ電子線トモグラフィーデータを取得し立体構造の解析を行った。　3) 炎症性疾患と代謝性障害などに関わるG蛋白質共役型受容体であるヒドロキシカルボン酸受容体のHCA2とHCA3の2種類のGPCRとGiとの複合体の構造解析に成功した。　4) hAC9とGsとの複合体の発現と精製を行い、クライオ電子顕微鏡のデータ収集も行い、hAC9-Gs複合体の構造解析を行った。　5) 水チャネルAQP2の大量発現と精製に成功し、lipid nanodiscへの再構成にも成功し、クライオ電子顕微鏡を用いた構造解析についに成功した。　6) 5）の課題の成功を受けて、多くのヒト由来の水チャネル、そして比較検討するためにヒト由来ではない水チャネルGlpFなどの構造解析にも挑戦し、これらの構造解析に成功した。

The purpose of this study is to further the understanding of the three-dimensional structure of water molecules, such as their physiological functions, their relationship with each other, and their physical constancy In the middle of the day, the structure of the lipid membrane was analyzed by electron microscopy. The 8th generation of electronic micromirrors was developed independently. The research on the structure and function of GPCRs is the focus of the research topic. The research on the structure and function of GPCRs is important for the understanding of GPCRs. The research on the following six topics is progressing. 1)The structural analysis of CR18 indicates the development, refinement and crystallization of CR18, and the crystallization of CR18 is not very high. 2)TJ, double-row model detection, electronic line detection, three-dimensional structure analysis 3)The structural analysis of GPCR and Gi complexes of HCA2 and HCA3 receptors related to inflammatory diseases and metabolic disorders was successful. 4)hAC9-Gs complex development and refinement, electronic micro-mirror data collection, hAC9-Gs complex structure analysis 5)A large number of aqua aqua 6)5) The success of the project is due to the success of the structural analysis of the structural analysis.

项目成果

東京医科歯科大学 高等研究院卓越研究部門 細胞構造生理学研究室 ホームページ

东京医科齿科大学，高等研究所，卓越部，细胞结构生理学实验室，主页

クライオ電子顕微鏡が激変させたタンパク質の立体構造解析技術

冷冻电子显微镜极大地改变了蛋白质结构分析技术

• 发表时间: 2020
• 作者: 稲波修 ;安井博宣;Miho Murayama;藤吉好則
• 通讯作者: 藤吉好則

クライオ電子顕微鏡法の発展と展望

冷冻电镜技术的发展与展望

• 发表时间: 2022
• 作者: Nishizawa Mayu;Walinda Erik;Morimoto Daichi;Kohn Benjamin;Scheler Ulrich;Shirakawa Masahiro;Sugase Kenji;阿部 竜;藤吉 好則
• 通讯作者: 藤吉 好則

試料作製方法および支持膜

样品制备方法及支撑膜

• 发表时间: 2020

Crystal structure of a human plasma membrane phospholipid flippase

• DOI: 10.1074/jbc.ra120.014144
• 发表时间: 2020-07-24
• 期刊: JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY
• 影响因子: 4.8
• 作者: Nakanishi, Hanayo;Irie, Katsumasa;Abe, Kazuhiro
• 通讯作者: Abe, Kazuhiro