クライオ電顕を用いた鉄錯体輸送体の基質認識と輸送機構の解明

使用冷冻电镜阐明铁络合物转运蛋白的底物识别和转运机制

• 批准号: 22H02564
• 负责人: 山形 敦史
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02564/
• 关键词: クライオ電子顕微鏡; 膜タンパク質; 鉄錯体; トランスポーター; 鉄; 植物; ムギネ酸

クライオ電子顕微鏡を用いた単粒子解析法によってオオムギ由来の鉄錯体輸送体（Yellow stripe1; YS1）の立体構造を決定した。構造解析の結果、YS1はコレステロール類似物質（CHS: コレステロールヘミコハク酸）が仲介した二量体を形成していた。YS1プロトマー構造は基質結合に関わるコアドメインと二量体界面を形成する足場ドメインに分かれ、両ドメイン間にキャビティを形成していた。YS1がCHS依存的な二量体を形成することをサイズ排除クロマトグラフィーによって確認し、さらに蛍光を用いた熱変性解析によりCHSがYS1の熱安定性が向上することを確認した。次に、YS1と鉄錯体（ムギネ酸鉄; Fe-DMA）との複合体構造をクライオ電子顕微鏡単粒子解析法によって決定した。YS1は外向き開口構造を形成しており、Fe-DMAはキャビティ内の細胞外側近くの結合ポケットに結合していた。YS1は、鉄と結合したムギネ酸の骨格構造を認識していることを明らかにした。基質認識に関わる残基の変異体を作製した。放射性ラベルした鉄とムギネ酸との複合体の取り込みを昆虫細胞を用いたアッセイ系によって解析した結果、変異体で取り込み活性が失われ、構造解析で見られた相互作用が正しいことを証明した。さらに人為的なムギネ酸鉄類縁体（Fe-PDMA）との複合体構造も明らかにした。Fe-PDMAはFe-DMAと全く同じようにYS1と結合しており、PDMAがDMAの代替として働くことを示した。YS1は足場ドメインに対しコアドメインが剛体様に動いて、外向き開口から内向き開口構造に遷移することが示唆された。さらに、分子動力学計算によってキャビティ内の３つのアスパラギン酸残基のプロトン化が基質の輸送に必要な構造変化を引き起こすことを示した。

The three-dimensional structure of the iron complex transporter (Yellow stripe1; YS1) was determined by electron microscopy. As a result of structural analysis, YS1 is an intermediate of two substances (CHS). YS1 structure matrix binding, two-dimensional interface formation, field separation, field separation, field separation YS1-dependent thermal stability analysis The structure of YS1 and Fe-DMA complexes was determined by electron microscope particle analysis. YS1 has an outward opening structure, Fe-DMA has an outward opening structure, and Fe-DMA has an outward opening structure. YS1, YS2, YS3, YS4, YS5, YS6, YS7, YS7, YS8, YS7, YS8, YS7, YS substrate recognition is relate to that control of heterogeneities of residue. The results of the analysis of the radioactive iron and iron complexes in insect cells show that the interaction between them is positive. The structure of artificial Fe-PDMA complex was studied. Fe-PDMA is the same as Fe-DMA. YS1 has a rigid body structure, an outward opening structure, and an inward opening structure. In addition, molecular dynamics calculations show that there are three kinds of organic compounds in the matrix, and the structure of organic compounds is necessary for the transport of organic compounds.

项目成果

Cryo-EM analyses of the amyloid fibrils causing neurodegenerative diseases

冷冻电镜分析引起神经退行性疾病的淀粉样原纤维

• 发表时间: 2022
• 作者: Mori Shoko;Nomura Kaoru;Fujikawa Kohki;Osawa Tsukiho;Shionyu Masafumi;Yoda Takao;Shirai Tsuyoshi;Tsuda Shugo;Yoshizawa-Kumagaye Kumiko;Masuda Shun;Nishio Hideki;Yoshiya Taku;Suzuki Sonomi;Muramoto Maki;Nishiyama Ken-ichi;Shimamoto Keiko;山形 敦史
• 通讯作者: 山形 敦史

理研・横浜事業所における In situ 構造生物への取り組み

RIKEN 横滨办事处的原位结构生物学举措

• 发表时间: 2022
• 作者: Fujimoto Shintaro;Tashiro Shinya;Tamura Yasushi;山形 敦史
• 通讯作者: 山形 敦史

Cryo-EM structure of a monomeric RC-LH1-PufX supercomplex with high-carotenoid content from Rhodobacter capsulatus

• DOI: 10.1016/j.str.2023.01.006
• 发表时间: 2023-03-02
• 期刊: STRUCTURE
• 影响因子: 5.7
• 作者: Bracun, Laura;Yamagata, Atsushi;Liu, Lu-Ning
• 通讯作者: Liu, Lu-Ning

Structural basis for the assembly and quinone transport mechanisms of the dimeric photosynthetic RC-LH1 supercomplex.

• DOI: 10.1038/s41467-022-29563-3
• 发表时间: 2022-04-13
• 期刊: Nature communications
• 影响因子: 16.6

Deadenylase-dependent mRNA decay of GDF15 and FGF21 orchestrates food intake and energy expenditure.

• DOI: 10.1016/j.cmet.2022.03.005
• 发表时间: 2022-04-05
• 期刊: CELL METABOLISM
• 影响因子: 29
• 作者: Katsumura, Sakie;Siddiqui, Nadeem;Goldsmith, Michael Rock;Cheah, Jaime H.;Fujikawa, Teppei;Minegishi, Genki;Yamagata, Atsushi;Yabuki, Yukako;Kobayashi, Kaoru;Shirouzu, Mikako;Inagaki, Takeshi;Huang, Tim H. -M.;Musi, Nicolas;Topisirovic, Ivan;Larsson, Ola;Morita, Masahiro
• 通讯作者: Morita, Masahiro