環境刺激に応答する液胞膜タンパク質の構造解析

响应环境刺激的液泡膜蛋白的结构分析

• 批准号: 17J06203
• 负责人: 加藤 孝郁
• 金额: $ 1.79万
• 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: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J06203/
• 关键词: 構造生物学; 植物; 鉄イオンホメオスタシス; 液胞; 金属イオン輸送体

全ての生物において、鉄イオンは様々な生命現象に関わる必須の補因子である。一方で、過剰な鉄イオンは細胞毒性を示すことが知られている。したがって、細胞内の鉄イオン濃度は厳密な制御を受けている。この制御は鉄イオンの空間的な隔離・貯蔵によって実行されている。植物細胞では、細胞小器官の液胞がこの役割を担うことが知られていた。液胞膜局在のトランスポーターVacuolar Iron Transporter 1(VIT1)は液胞内腔へと鉄イオンを輸送する因子として同定されたが、既知のトランスポーターと配列相同性を示さない事ため輸送機構や立体構造などを含む詳細な分子基盤は未知なままであった。本研究はVIT1の立体構造をX線結晶構造解析によって解明し、人工脂質小胞リポソームを用いたアッセイによりその分子基盤の解明を目指した。幾つかのVIT1相同遺伝子から、ローズガム由来VIT1の全長構造を2つ、細胞質側に存在するドメイン構造を4つ、計6つの結晶構造を決定する事に成功した。VIT1は新規フォールドのトランスポーターであり、その構造は膜貫通ドメインと金属イオンが結合する細胞質ドメインによって構成されていた。膜貫通ドメインは親水性残基によって構成されたポケットがあり、結晶構造解析とリポソーム解析から基質金属イオンの通り道であることや輸送時にH+と共役する機構を解明した。H+との共役は液胞内外の環境に適するものである。また、細胞質ドメインは輸送基質を捕捉し、膜貫通ドメインによる輸送を補助する機構を解明した。本研究によって、VIT1が植物細胞において効率的に金属イオンを獲得する分子基盤の解明に成功した。本研究はVIT1の詳細を解明した世界初の研究であり、現在この研究を基に更なるVIT1の研究が報告されつつある。

All て <s:1> <s:1> living organisms にお にお て て, and iron <s:1> <s:1> <s:1> 々な similar 々な life phenomena に are related to わる must be supplemented by <s:1> factors である. One party で, the other party な, the iron <s:1>, <s:1>, <s:1>, <s:1> cytotoxicity を shows す, <s:1>, とが and られて, る る. Youdaoplaceholder0 たがって, intracellular <s:1> concentration of 厳 厳 厳 is controlled by な and を by けて る る. The な isolation and storage によって implementation of な る る る for the control of <s:1> iron <s:1> <s:1> <s:1> space. Plant cells で た, small cell organs <s:1> liquidocytes が <e:1> <s:1> corycoids を support う とが とが knowledge られて た た. The Vacuolar Iron Transporter is located in <s:1> トラ スポ スポ タ タ タ (1) VIT1 は vacuole lumen へ と iron objects イ オ ン を conveying す る factor と し て with fixed さ れ た が, both known の ト ラ ン ス ポ ー タ ー と match column of same-sex を shown さ な い matter た め transportation agency や three-dimensional structure な ど を detailed な molecules containing む base plate は unknown な ま ま で あ っ た. This study は VIT1 の three-dimensional structure を X-ray crystal structure parsing に よ っ て interpret し, artificial lipid vesicular リ ポ ソ ー ム を with い た ア ッ セ イ に よ り そ の molecular base plate の interpret を refers し た. Several つ か の VIT1 same heritage 伝 son か ら, ロ ー ズ ガ ム origin VIT1 の span structure を 2 つ exist, cytoplasmic side に す る ド メ イ ン tectonic を つ 4, 6 つ の crystal structure を decided す る matter に success し た. VIT1 は new rules フ ォ ー ル ド の ト ラ ン ス ポ ー タ ー で あ り, そ の tectonic は transmembrane ド メ イ ン と metal イ オ ン が combining す る cytoplasm ド メ イ ン に よ っ て constitute さ れ て い た. Transmembrane ド メ イ ン は hydrophilic residues に よ っ て constitute さ れ た ポ ケ ッ ト が あ り, crystal structure analytic と リ ポ ソ ー ム parsing か ら matrix metal イ オ ン の tong り way で あ る こ と や conveying に H + と す total service る institutions を interpret し た. The <s:1> environment inside and outside the H+と <s:1> co-active <s:1> liquid cell に is suitable for する <s:1> である である である. ま た, cytoplasmic ド メ イ ン は transmission matrix を capture し, transmembrane ド メ イ ン に よ る conveying を subsidies す る institutions を interpret し た. This study に よ っ て, VIT1 が plant cell に お い て sharper rate に metal イ オ ン を get す る molecular base plate の interpret に successful し た. This study は VIT1 の detailed を interpret し た world の early research で あ り, now こ の を に was studied more な る VIT1 の study が report さ れ つ つ あ る.

项目成果

植物の鉄トランスポーターVIT1の結晶構造

植物铁转运蛋白VIT1的晶体结构

• 发表时间: 2018
• 作者: Kato Takafumi;Kubo Aya;Nagayama Tatsuya;Kume Shinichiro;Tanaka Chikara;Nakayama Yoshitaka;Iida Kazuko;Iida Hidetoshi;加藤孝郁;加藤孝郁;加藤孝郁
• 通讯作者: 加藤孝郁

植物の新規鉄イオントランスポーターVIT1の構造解析

新型植物铁离子转运蛋白VIT1的结构分析

• 发表时间: 2018
• 作者: Kato Takafumi;Kubo Aya;Nagayama Tatsuya;Kume Shinichiro;Tanaka Chikara;Nakayama Yoshitaka;Iida Kazuko;Iida Hidetoshi;加藤孝郁;加藤孝郁;加藤孝郁;加藤孝郁
• 通讯作者: 加藤孝郁

植物の鉄トランスポーターの結晶構造解析

植物铁转运蛋白的晶体结构分析

• 发表时间: 2017
• 作者: Kato Takafumi;Kubo Aya;Nagayama Tatsuya;Kume Shinichiro;Tanaka Chikara;Nakayama Yoshitaka;Iida Kazuko;Iida Hidetoshi;加藤孝郁;加藤孝郁;加藤孝郁;加藤孝郁;加藤 孝郁
• 通讯作者: 加藤 孝郁

Crystal structure of plant vacuolar iron transporter VIT1

• DOI: 10.1038/s41477-019-0367-2
• 发表时间: 2019-03-01
• 期刊: NATURE PLANTS
• 影响因子: 18
• 作者: Kato, Takafumi;Kumazaki, Kaoru;Nureki, Osamu
• 通讯作者: Nureki, Osamu