異物排出膜輸送体のX線結晶構造解析

异物排泄膜转运体的X射线晶体结构分析

• 批准号: 01J00443
• 负责人: 中島 良介
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01J00443/
• 关键词: 異物排出膜輸送体; X線結晶構造解析; SPring-8

研究目的)膜輸送という現象はもっとも基本的な生命現象の一つである。この膜を介した物質輸送の原理を理解するためには詳細な立体構造情報が必須である。本研究では、異物排出膜輸送体を素材として、世界に先駆けて膜輸送体の立体構造決定に成功した。さらに異物の認識・排出機構の解明を目指す。結果)結晶化条件の検討の結果、回折実験に使用できる異物排出膜輸送体の結晶(空間群 R32)を得た。これを用いた放射光施設SPring-8での回折実験の結果、3.5Åの分解能で分子モデリングと構造精密化に成功(共同研究者による)し、3個のプロトマーがクラゲの様な形に並んだ三量体構造が明らかになった。ペリプラズムに突き出した頭部と、膜に挿入された足のように見える膜貫通部からなっている。頭頂部には漏斗状の開口部があり、この部分でTolCと直接結合しているらしい。この結晶構造によって、ようやく多剤排出というメカニズムを現実の分子構造をもとに議論する出発点が得られた。これらの成果はnature (vol.419,10 oct 2002)に発表された。異物の認識・排出機構の解明には、基質となる異物との複合体の立体構造情報が不可欠である。そこで重原子を含む薬剤を用いて基質結合型結晶の調製を試みた。これまでに重原子を含む薬剤について、その存在下での結晶化を行い複数種類の薬剤で結晶を得ることに成功した。これらの結晶を用いて放射光施設SPring-8において回折データを収集した。今後これらの解析を進め、異物の認識・膜輸送機構の解明を目指す。

Objective) Membrane transport phenomenon is a fundamental life phenomenon. Detailed three-dimensional structure information is necessary to understand the principles of membrane transport This study was successful in determining the three-dimensional structure of the foreign matter discharge membrane transport material in the world. The understanding of foreign matter and the explanation of discharge mechanism are pointed out. Results) The results of the analysis of crystallization conditions and the use of the crystal (space group R32) of the foreign matter discharge film carrier were obtained. The results of retroflexion of SPring-8 by radiation in the middle of the experiment, the success of structural refinement with molecular decomposition energy of 3.5 μ m (co-investigator), and the success of three-dimensional structural refinement with molecular decomposition energy of 3.5 μ m (co-investigator). The head part of the membrane is protruding, and the foot part of the membrane is protruding. The top part of the head is funnel-shaped and the opening part is directly combined with the TolC. The crystal structure of this kind is very important. This work was published in Nature (vol. 419, 10 Oct 2002). The understanding of foreign bodies, the mechanism of expulsion, and the three-dimensional structure information of foreign bodies are indispensable. The modulation of matrix-bound crystals was studied in the presence of heavy atoms. In the presence of heavy atoms, the crystallization of a plurality of compounds is successful. The crystal is irradiated with light. SPring-8 is used to collect light. The future analysis, foreign body recognition, membrane transport mechanism explanation and guidance.

项目成果

S.Murakami, R.Nakashima, E.Yamashita, A.Yamaguchi: "Crystal structure of bacterial multidrug efflux transporter AcrB"nature. 419. 587-593 (2002)

S.Murakami，R.Nakashima，E.Yamashita，A.Yamaguchi：“细菌多药外排转运蛋白 AcrB 的晶体结构”性质。