【研究分野】生物物理学

【研究領域課題番号】24227004 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

X線結晶構造解析 / チャネル / トランスポーター / 遺伝学 / 電気生理学 / 膜輸送体 / リポソーム解析 / 計算機シミュレーション / 遺伝学解析 / パッチクランプ / 高分子構造・物性 / X線 / 生体分子 / タンパク質 / 薬理学

【研究成果の概要】

イオンチャネルに関しては，新規に同定したMg2+チャネルMgtE，TRICチャネル，P2Xチャネルに関して高分解能の結晶構造に基づき，基質認識機構，輸送制御機構を解明した.トランスポーターに関しては，Ca2+/H+交換輸送体CAX，Fe2+排出輸送体FPN，糖の排出輸送体SWEET，ペプチド輸送体POT，アミノ酸排出輸送体YddG，多剤排出輸送体MATE，膜蛋白質の膜組み込みに働くYidCの高分解能構造を決定し，基質認識機構，輸送機構を解明した.また，チャネルロドプシン，光駆動型Na+ポンプKR2の高分解能構造を決定し，光による輸送駆動機構を解明した.

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2012-05-31 - 2017-03-31

【配分額】217,880千円 (直接経費: 167,600千円、間接経費: 50,280千円)

【研究分野】生物物理学

【研究領域課題番号】20247015 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

X線結晶構造解析 / 計算機シュミレーヒョン / パッチクランプ / 遺伝学解析 / 二価イオン輸送体

【研究成果の概要】

申請課題のうち、マグネシウム輸送MgtEに開しては、界面活性剤を変えることで分解能を2.9Aまで向上させ、さらにコバルトを結晶に浸潤させることで、異常分散差フーリエによりコバルト(マグネシウム)の結合を確認した。また、MDシミュレーションにより、MgtE細胞質ドメインのマグネシウム依存的な構造変化を計算機中で再現し,Nドメインが閉構造を固定するクランプとして働くことを明らかにした。さらに,マグネシウム輸送体の大腸菌欠損株を作成し、多数の変異体HgtEによる相補性実験により輸送活性に重要なアミノ酸残基と輸送制御に重要なアミノ酸残基を見出した。さらに、変異体MgtEパッチクランプ解析によりマグネシウム輸送制御機構を解明した。これらにより、MgtEによる細胞のマグネシウムホメオスタシス機構を、構造解析、計算機解析、in vivoおよびin vitroの機能解析すべてで初めて実証することに成功した。本研究に関しては、引き続き基盤(S)にて研究を推進する。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2008

【配分額】17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)

【研究分野】構造生物化学

【研究領域課題番号】20227003 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

X 線結晶構造解析 / チャネル / トランスポーター / 電気生理学解析 / 遺伝学解析 / X線結晶構造解析 / 計算機シミュレーション / パッチクランプ / 膜輸送体 / 電気生理学 / 遺伝学

【研究成果の概要】

輸送体膜蛋白質は,金属イオン,糖,代謝産物,薬剤などの細胞内への取込みおよび細胞外への排出を厳密に制御し,細胞内の環境を適切に保っている.本研究では,マグネシウム輸送体,鉄輸送体および重金属輸送体などの金属イオン輸送体,光感受性陽イオンチャネル,蛋白質膜透過輸送体,ペプチド輸送体,多剤排出輸送体に関して,(1)X線結晶構造解析による構造的基盤の解明,(2)分子動力学(MD)シミュレーションによる動的側面の解明,(3)in vivo/vitroにおける機能解析による実験的な検証の3つの手法を協奏的に駆使し,(A)その機能本体である輸送の機構,(B)輸送基質の選択機構,(C)輸送の制御機構の3点に着目し、膜輸送体が生命活動を維持するメカニズムを解明した.特に、様々な種類の基質に特異的な膜輸送体の作動機構を比較・統合することにより、膜輸送の本質的なメカニズムを明らかにした。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2008-05-12 - 2013-03-31

【配分額】207,870千円 (直接経費: 159,900千円、間接経費: 47,970千円)