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Studies on muscle contraction Mechanism based on molecular structure of mutant motor proteins

Studies on muscle contraction Mechanism based on molecular structure of mutant motor proteins
基于突变运动蛋白分子结构的肌肉收缩机制研究
批准号:
02102009
负责人:
WAKABAYASHI Takeyuki
金额:
$129.22万
依托单位:
依托单位国家:
日本
项目类别:
Grant-in-Aid for Specially Promoted Research
财政年份:
1990
资助国家:
日本
项目状态:
已结题
起止时间:
1990 至 1993

项目摘要

项目成果

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中文摘要
翻译
我们的目标是在蛋白质原子结构的基础上了解运动蛋白的分子机制。首先,我们开发了电子显微镜的新技术。利用我们开发的一种新技术,即位点定向重原子标记电子显微镜(SHALEM),我们仅用电子显微镜就确定了肌球蛋白5^< >氨基酸的位置。同时,我们重建了肌肉在等距收缩过程中的三维结构。其次,利用电子显微镜、x射线小角散射和x射线衍射检测ATP水解过程中肌球蛋白的结构变化。这是对ATP水解过程中肌球蛋白结构变化的首次观察。第三,用低温电镜观察了钙离子加入后细丝的结构变化。最后,我们利用蛋白工程技术在肌动蛋白亚结构域-1上找到了肌凝蛋白-肌动蛋白相互作用位点。我们还发现了肌凝蛋白的运动结构域。这部分对于肌动蛋白的滑动运动和力的产生是必不可少的。此外,我们利用蛋白质工程产生突变的肌动蛋白,以高度合作的方式激活肌球蛋白atp酶。我们发现,在Ca^<2+>-诱导的atp酶活化中,仅替换3个氨基酸残基就能引起高协同性。当Ca存在时,该区域也是原肌凝蛋白的结合位点之一。
英文摘要
Our goal is to understand the molecular mechanism of motor proteins on the basis of atomic structure of proteins.First we developed new techniques for electron microscopy. Using one of new techniques we developed, that is, the site-directed heavy atom labelling electron microscopy (SHALEM), we decided the position of the 5^<th> amino acid of myosin only by electron microscopy. Also, we reconstructed three-dimensional structure of muscle during isometric contraction.Second, we detected the structural change of myosin during ATP hyrdrolysis by electron microscopy, small angle X-ray scattering, and crystallography using X-ray diffraction. This is the first observation of detection of myosin structural change during ATP hydrolysis.Third, we observed the structural change of thin filaments in the addition of Ca ions by cryo-electron microscopy.Last, we found the myosin-actin interaction sites on the subdomain-1 of actin using protein engineering techniques. Also we found the motor domain of myosin. This part is essential for sliding movement of actin and production of force. Furthermore, we use protein engineering to produce the mutant actins, which activate myosin ATPase in a highly cooperative manner. We found that the replacement of only 3 amino acid residues cause the high cooperativity in Ca^<2+>-induced activation of ATPase. This region is also one of the binding sites of tropomyosin in the presence of Ca.
期刊论文(53)
专著(0)
科研奖励(0)
会议论文
M.Johara et al.: "Charge-reversion mutagenesis of Dictyostelium actin to map the surface recognized by myosin during ATP-driven sliding motion" Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.90. 2127-2131 (1993)
M.Johara 等人:“盘基网柄菌肌动蛋白的电荷反转诱变,以绘制 ATP 驱动的滑动运动期间肌球蛋白识别的表面”Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.90。
DOI: --
发表时间:
期刊:
影响因子: --
作者: []
通讯作者:
K.Sutoh: "A Transformation Vector for Dictyostelium discoideum with a New Selectable Marker bsr" Plasmid. 30. 150-154 (1993)
K.Sutoh:“带有新的可选择标记 bsr 的盘基网柄菌转化载体”质粒。
DOI: --
发表时间:
期刊:
影响因子: --
作者: []
通讯作者:
N.C.J.Strynadka et al.: "Molecular structure of the acyl-enzyme intermediate in β-lactam hydrolysis at 1.7 A resolution" Nature. 359. 700-705 (1992)
N.C.J.Strynadka 等人:“1.7 A 分辨率下 β-内酰胺水解中酰基酶中间体的分子结构”Nature 359. 700-705 (1992)。
DOI: --
发表时间:
期刊:
影响因子: --
作者: []
通讯作者:
共 52 条
    Structural basis of regulation of striated muscle using electron cryo-microscopy
    • 批准号:
      15K07032
    • 项目类别:
      Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
    • 资助金额:
      $2.91万
    • 财政年份:
      2015
    • 负责人:
      WAKABAYASHI Takeyuki
    • 依托单位:
    High-through put isolation of functional mutants of actin using Dictyostelium expression system
    • 批准号:
      22570163
    • 项目类别:
      Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
    • 资助金额:
      $2.91万
    • 财政年份:
      2010
    • 负责人:
      WAKABAYASHI Takeyuki
    • 依托单位:
    Regulatory Mechanism of Muscle Contraction using Electron cryo-microscopy and NMR spectroscopy
    Study of functions of motor protein by protein engineering and holographic electron cryo-microscopy
    • 批准号:
      09102006
    • 项目类别:
      Grant-in-Aid for Specially Promoted Research
    • 资助金额:
      $164.48万
    • 财政年份:
      1997
    • 负责人:
      WAKABAYASHI Takeyuki
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金
    探索肌球蛋白(myosin)成员在马铃薯纺锤形块茎类病毒(PSTVd)细胞内运动中的作用
    • 批准号:
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      50万元
    • 批准年份:
      2024
    • 负责人:
      吴健
    • 依托单位:
    抗磷脂综合征新型致病性抗体-抗Myosin5A抗体临床价值的多中心验证研究
    肌球蛋白Myosin VI调节自噬影响ER阳性乳腺癌进展和他莫昔芬治疗敏感性的机制研究
    • 批准号:
    • 项目类别:
      省市级项目
    • 资助金额:
      15.0万元
    • 批准年份:
      2024
    • 负责人:
      周珏宇
    • 依托单位:
    Myosin19乳酰化致线粒体内嵴结构重排在脓毒症心脏功能障碍中的作用机制