過渡的な超分子複合体によるタンパク質膜透過・膜組み込み過程の解明

通过瞬时超分子复合物阐明蛋白质膜渗透和膜整合过程

• 批准号: 15J08235
• 负责人: 古川 新
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Nara Institute of Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J08235/
• 关键词: SecDF; Secトランスロコン; タンパク質膜透過; X線結晶構造解析; モータータンパク質; SecYEG

今年度の実験計画に基づき、バクテリアタンパク質膜透過装置Sec膜タンパク質複合体の結晶構造を明らかにするための実験を進行させた。特に、プロトンの濃度勾配を利用しタンパク質膜透過を促進するSecDF複合体に注目して研究を進めた。SecDF は膜貫通領域とペリプラズム側の可溶性ドメインである PI-head、 PI-head と膜貫通領域をつなぐP1-base及びP4から構成される。 SecDFは機能サイクルの中でP1-headが細胞膜に近づいた「F型」、P1-headが細胞膜から遠ざかった「I型」と呼ばれる 2つの異なるコンフォメーションを取るとされてきた。 F型、I型ではP1-baseとP4は6本のベータシートから構成される安定な構造体に見えていたが、機能解析の結果から、この構造が変化する可能性が示された。そこでこの部位の形状が異なる新規構造の解明を目指した。これまでとは異なる結晶化条件においてSecDFの結晶を取得し、結果としてSecDFの新規構造を分解能2.8オングストロームで決定することができた。この構造は、 P1-head領域がF型よりも細胞膜に近づいた状態であったため、「超F型」と名付けた。超F型SecDFでは、 F型およびI型ではベータシートであったbase領域がベータバレルに組変わっていた。この構造変化のメカニズムを明らかとすべく、生化学的な実験を行った。その結果、超F型でのみ相互作用が確認された膜貫通領域の保存されたアルギニンとアスパラギン酸を置換すると、生体内で超F型構造を形成しなかった。この結果から、膜貫通領域の相互作用が細胞外領域の構造変化を制御する「リモートカップリング機構」が強く支持された。これらの構造情報と機能解析の結果をまとめ、SecDFの連続した一連の構造変化が駆動するタンパク質膜透過現象の作業仮説を提唱し、論文として報告した。

This year's projects include Hikari's and Hakko's Plasma Membrane Permeability Device Sec Membrane The crystal structure of the タンパク compound is を明らかにするための実験を carried out させた. Special attention has been paid to the research on the SecDF complex that utilizes the concentration-coordinated concentration of peptides to promote plasma membrane permeability. SecDF is a membrane-penetrating field that contains a soluble fiber on the side of the membrane. PI-head, a membrane-penetrating field that is composed of P1-base and P4. SecDF's function is in the middle of P1-head's cell membrane, which is close to the cell membrane. 2つのなるコンフォメーションをtakeるとされてきた. F type, I type, P1-base, P4, 6 original structure, stable structure The structure is revealed, the result of the functional analysis is revealed, and the possibility of the structure is revealed.そこでこのPart's のShape が なるNew Rules Structure の Explain を Eye refers to した.これまでとはdifferentなるCrystallization conditionsにおいてSecDFのcrystallizationをobtainedし、ResultとしてThe new structure of SecDF can be resolved with a decomposition capacity of 2.8ストロームでdetermination.このstructure は, P1-head field よりもcell membrane にNearly づいたstate であったため, "Super F-type" とnamesuke けた. Super F-type SecDF では, F-type SecDF I-type ではベータシートであったbase field がベータバレルに组変わっていた.このstructural change のメカニズムを明らかとすべく, biochemistry な実験を行った.そのResults, super F type でのみ interaction がconfirmation されたmembrane penetration area のsaving されたアルギIt is a super-F-type structure that is formed in the body by replacing the ニンとアスパラギン acid をすると. The results of the interaction, the interaction of the membrane penetration area, the structure change of the extracellular area, and the control of the "リモートカップリング mechanism" are strong and supported. The results of the structural information and functional analysis of SecDF The work of changing the phenomenon of plasma membrane permeability and the thesis report.

项目成果

Structures of Membrane Protein Insertase YidC

膜蛋白插入酶 YidC 的结构

• 发表时间: 2015
• 作者: Tomoya Tsukazaki;Kaoru Kumazaki;Shinobu Chiba;Mizuki Takemoto;Arata Furukawa;Toshiki Kishimoto;Yasunori Sugano;Takaharu Mori;Yoshiki Tanaka;Yuji Sugita;Koreaki Ito;Ryuichiro Ishitani;Osamu Nureki
• 通讯作者: Osamu Nureki

Structure and dynamics of Sec protein-conducting channel

Sec蛋白传导通道的结构和动力学

• 发表时间: 2015
• 作者: Yasunori Sugano;Yoshiki Tanaka;Mizuki Takemoto;Takaharu Mori;Takamitsu Haruyama;Arata Furukawa;Tsukasa Kusakizako;Kaoru Kumazaki;Ayako Kashima;Ryuichiro Ishitani;Hiroki Konno;Yuji Sugita;Osamu Nureki;Tomoya Tsukazaki
• 通讯作者: Tomoya Tsukazaki

タンパク質膜透過を駆動するプロトン駆動型モータータンパク質SecDFの驚くべき構造変化

质子驱动的运动蛋白 SecDF 驱动蛋白膜渗透的惊人结构变化

• 发表时间: 2018
• 作者: 古川新;中山慎太郎;吉海江国仁;田中良樹;塚崎智也
• 通讯作者: 塚崎智也

Tunnel Formation Inferred from the I-Form Structures of the Proton-Driven Protein Secretion Motor SecDF

• DOI: 10.1016/j.celrep.2017.04.030
• 发表时间: 2017-05-02
• 期刊: CELL REPORTS
• 影响因子: 8.8
• 作者: Furukawa, Arata;Yoshikaie, Kunihito;Tsukazaki, Tomoya
• 通讯作者: Tsukazaki, Tomoya

Cytoplasmic insights of the protein-conducting channel implied by crystal structures of SecYEG

SecYEG 晶体结构暗示的蛋白质传导通道的细胞质见解

• 发表时间: 2017
• 作者: Furukawa A;Tanaka Y;Sugano Y;Takemoto M;Mori T;Kusakizako T;Kumazaki K;Kashima A;Ishitani R;Sugita Y;Nureki O;Tsukazaki T.
• 通讯作者: Tsukazaki T.