植物の栄養分配に関わる膜輸送体タンパク質の構造機能解析

参与植物养分分配的膜转运蛋白的结构和功能分析

• 批准号: 16J07405
• 负责人: 李 勇燦
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J07405/
• 关键词: 輸送体; 膜タンパク質; 結晶化; 葉緑体

TPTの高分解能での構造解析を目指し、結晶化条件の改善を試みた。まずは、昨年度に結晶が得られた高熱性紅藻類由来のTPTタンパク質に関して、基質との共結晶化スクリーニングを行うことにより、リン酸、あるいは3-ホスホグリセリン酸の存在下で良質な共結晶を得た。次に、これらの結晶を最適化し、放射光施設においてX線回折実験を行うことで、高分解能の回折像を得ることに成功した。これらのデータに関して、階層的クラスタリングを用いたデータ処理と、分子置換法を用いた位相決定を行うことにより、それぞれ分解能2.1 A、2.2 Aでの構造決定に成功した。決定した構造から、基質の結合並びに輸送に関わる残基を特定し、それらの残基に関する変異体を、リポソームを用いた基質輸送アッセイにより解析した。その結果、基質結合部位に存在する正電荷を帯びたアミノ酸残基が基質の結合と輸送に重要であることを見出した。この結果に基づき、負の電荷を帯びた基質と正の電荷を帯びたアミノ酸残基との静電的相互作用によって、輸送体の構造変化が引き起こされるというモデルを立案した。このモデルを検証するため、分子動力学シミュレーションにより、TPTタンパク質の脂質二重膜中での挙動を解析した。分子動力学シミュレーションの結果、基質の結合に依存した構造変化が見受けられ、静電的相互作用に基づくコンフォメーション変化のモデルが裏付けられた。これらの結果から、TPTによる交換輸送機構に関するモデルを提唱した。

The structural analysis of TPT with high decomposition energy and the improvement of crystallization conditions were studied. In the past year, crystallization was obtained in the presence of TPT, the origin of high thermal red algae, and the co-crystallization of matrix. Second, the crystal optimization, radiation design, X-ray reflection, high-resolution reflection, successful. For example, the molecular substitution method can be used to determine the phase of the structure. The decomposition energy is 2.1 A and 2.2 A. Determination of structure, binding and transport of residues, and analysis of residues related to matrix transport As a result, the presence of positive charges in the matrix binding sites and the importance of acid residues in matrix binding and transport have been identified. As a result, the structure of the carrier is changed from base to negative charge, from matrix to positive charge, from acid residue to electrostatic interaction. Molecular dynamics analysis of the motion in lipid bilayer membranes The results of molecular dynamics, the structural changes of matrix binding, and electrostatic interactions are discussed in detail. As a result of these results, many people involved in switching and transporting mechanisms in TPT are mentioned.

项目成果

Crystallographic analysis of the triose-phosphate/phosphate translocator in complex with two counter-substrates.

与两种反底物复合的丙糖磷酸/磷酸转位子的晶体学分析。

• 发表时间: 2017
• 作者: Lee Yongchan;Nishizawa Tomohiro;Takemoto Mizuki;Kumazaki Kaoru;Yamashita Keitaro;Hirata Kunio;Minoda Ayumi;Nagatoishi Satoru;Tsumoto Kouhei;Ishitani Ryuichiro;Nureki Osamu
• 通讯作者: Nureki Osamu

Structure and mechanism of the chloroplast triose-phosphate/phosphate translocator

叶绿体磷酸丙糖/磷酸转运蛋白的结构和机制

• 发表时间: 2017
• 作者: Lee Yongchan;Nishizawa Tomohiro;Takemoto Mizuki;Kumazaki Kaoru;Yamashita Keitaro;Hirata Kunio;Minoda Ayumi;Nagatoishi Satoru;Tsumoto Kouhei;Ishitani Ryuichiro;Nureki Osamu
• 通讯作者: Nureki Osamu

プロテオリポソームを用いたリン酸輸送体の活性測定｜蛋白質科学会アーカイブ

使用蛋白脂质体测量磷酸盐转运蛋白活性 | 蛋白质科学学会档案

Crystallographic analysis of the triose-phosphate/phosphate translocator in complex with two counter-substrates

与两种反底物复合的丙糖磷酸/磷酸转位子的晶体学分析

• 发表时间: 2017
• 作者: 李勇燦;西澤知宏;武本瑞貴;熊崎薫;山下恵太郎;平田邦生;蓑田歩;長門石曉;津本浩平;石谷隆一郎;濡木理
• 通讯作者: 濡木理

結晶構造から明らかにされたトリオースリン酸/リン酸輸送体における基質特異性の基盤

从晶体结构揭示磷酸丙糖/磷酸转运蛋白底物特异性的基础