時分割X線結晶構造解析によるアクチンATP加水分解反応の活写

通过时间分辨 X 射线晶体学对肌动蛋白 ATP 水解反应进行成像

• 批准号: 20K06522
• 负责人: 武田 修一
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K06522/
• 关键词: アクチン; ATP加水分解; 時分割結晶構造解析; 細胞骨格; X線結晶構造解析

アクチン繊維は、ATP加水分解によってダイナミックに重合・脱重合を繰り返すことで、細胞運動の駆動力を産む。繊維中のアクチン分子は単量体とは異なるF（filament）型コンフォメーションを取り（Oda, Nature, 2009）、ATP加水分解はF型アクチンのみで起こる。近年のクライオ電子顕微鏡技術の発展によって、3.1オングストローム分解能のアクチン繊維構造が報告されている（Merino, Nat Struct Mol Biol, 2018; Chou, PNAS, 2019）。しかしこれらの“近原子分解能”構造では、加水分解反応の肝である水分子は同定できない。タンパク質中の水分子位置の判別にはX線結晶構造解析が適しているが、その不定長の繊維に会合する性質ゆえ、これまでアクチン繊維の単結晶化は不可能であった。申請者は最近アクチン結合タンパク質との共結晶化によって、F型アクチンの高分解能結晶構造を決定することに成功した。本研究ではこの系を用いて、時分割X線結晶構造解析法によってアクチンATP加水分解を結晶中で捉えることを目標とする。ATPは生体内で最も普遍的に利用されているエネルギー通貨であり、その加水分解反応機構の解明はアクチン研究分野に留まらず、物質代謝や核酸合成など、細胞内で起こるATPをエネルギー源とする化学反応全般を理解する上で非常に重要である。本年度においては、フラグミンF１ドメインの溶液中における活性の詳細、アクチンとの結合アフィニティやヌクレオチド交換促進能、ATP加水分解活性を測定した。

ア ク チ ン 繊 は, ATP hydrolysis に よ っ て ダ イ ナ ミ ッ ク に overlap, to take off the overlap を Qiao り return す こ と で, cell movement の 駆 を む production power. 繊 d の ア ク チ ン molecular は 単 quantity body と は different な る F (filament) コ ン フ ォ メ ー シ ョ ン を take り (Oda, Nature, 2009), ATP hydrolysis は F type ア ク チ ン の み で up こ る. In recent years, の ク ラ イ オ electronic 顕 micro mirror technology の 発 exhibition に よ っ て, 3.1 オ ン グ ス ト ロ ー ム can decompose の ア ク チ ン 繊 dimension structure が report さ れ て い る (Merino, Nat Struct Mol Biol, 2018, Chou, PNAS, 2019). The "near-atom decomposition energy" structure of <s:1>, the addition of water to decompose the reverse 応 <e:1>, the liver である water molecule <e:1> is determined by で な な な な. タ ン パ ク mass position の の water molecules in the discriminant に は X-ray crystal structure parsing が optimum し て い る が, そ の u の 繊 d meet に す る nature ゆ え, こ れ ま で ア ク チ ン 繊 d の 単 crystallization は impossible で あ っ た. Applicants は recently ア ク チ ン combining タ ン パ ク qualitative と の total crystallization に よ っ て, F type ア ク チ ン の high decomposition can crystal structure を decided す る こ と に successful し た. This study で は こ の is を with い て, division of the X-ray crystal structure analytic method に よ っ て ア ク チ ン ATP hydrolysis を crystallization of で catch え る こ と を target と す る. ATP は で も most common に born the body using さ れ て い る エ ネ ル ギ ー inflation で あ り, そ の hydrolytic decomposition の 応 authorities interpret は ア ク チ ン research eset に leave ま ら ず や nucleic acid synthesis, substance metabolism な ど, intracellular で こ る ATP を エ ネ ル ギ ー source と す る chemical anti 応 all を understand す る で very important で に あ る. This year's に お い て は, フ ラ グ ミ ン F1 ド メ イ ン の solution に お け る active の detailed, ア ク チ ン と の combining ア フ ィ ニ テ ィ や ヌ ク レ オ チ ド exchange can promote, determination of ATP hydrolysis activity を し た.

项目成果

ツインフィリン C末端尾部によるアクチンキャッピングタンパク質制御機構

twinfilin C末端尾部对肌动蛋白加帽蛋白的控制机制

• 发表时间: 2022
• 作者: 武田 修一;小池 亮太郎;藤原 郁子;成田 哲博;宮田 真人;太田元規;前田 雄一郎
• 通讯作者: 前田 雄一郎

Crystal structure of human V-1 in the apo form

apo 形式的人 V-1 的晶体结构

• DOI: 10.1107/s2053230x20016829
• 发表时间: 2021
• 期刊: Acta Crystallogr F Struct Biol Commun
• 作者: Shuichi Takeda;Ryotaro Koike;Takayuki Nagae;Ikuko Fujiwara;Akihiro Narita;Yuichiro Maeda;Motonori Ota
• 通讯作者: Motonori Ota

Structural insights into the regulation of actin capping protein by twinfilin C-terminal tail

Twinfilin C 末端尾部对肌动蛋白加帽蛋白的调节的结构见解

• DOI: 10.1016/j.jmb.2021.166891
• 发表时间: 2021
• 期刊: J Mol Biol
• 影响因子: 5.6
• 作者: Shuichi Takeda;Ryotaro Koike;Ikuko Fujiwara;Akihiro Narita;Makoto Miyata;Motonori Ota and Yuichiro Maeda
• 通讯作者: Motonori Ota and Yuichiro Maeda

F型アクチン結晶構造解析から明らかとなったATP加水分解機構

F型肌动蛋白晶体结构分析揭示ATP水解机制

• 发表时间: 2022
• 作者: 4.兼松 佑典, 成田 哲博, 小田 俊郎, 小池 亮太郎, 太田 元規, 鷹野 優, 森次 圭, 藤原 郁子, 田中 康太郎;小松 英幸, 永江 峰幸, 渡邉 信久, 岩佐 充貞, 前田 雄一郎, 武田 修一
• 通讯作者: 小松 英幸, 永江 峰幸, 渡邉 信久, 岩佐 充貞, 前田 雄一郎, 武田 修一

X線小角散乱および単結晶解析で探るアクチン繊維切断タンパク質フラグミンの作用機序

利用小角 X 射线散射和单晶分析探索肌动蛋白纤维切断蛋白法安明的作用机制

• 发表时间: 2022
• 作者: 武田修一;杉本泰信;小田俊郎
• 通讯作者: 小田俊郎