研究課題
新規赤外分光法とＸＦＥＬ結晶構造解析の融合によるタンパク質の動的精密構造解析
- 氏名
- 久保 稔（クボ ミノル）
- 所属
- 理化学研究所 放射光科学総合研究センター
- 職位
- 専任研究員
タンパク質の機能発現機構を解明するためには、機能部位の化学反応を原子・電子レベルで追跡する必要があります。本研究では、フェムト秒赤外レーザーを用いた新規の時間分解赤外分光法とＸＦＥＬ（Ｘ線自由電子レーザー）を用いた時間分解Ｘ線結晶構造解析を組み合わせて、機能部位の構造および化学反応性を実時間で追跡できる基盤技術を開発します。この技術をチトクロム酸化酵素（酸素還元／プロトンポンプ反応）に応用し、この酵素の反応機構の全容を解明することにより、光合成系と並んで重要な呼吸系のエネルギー変換システムの解明と応用につなげます。
構造から迫る細胞内輸送マシナリー
- 氏名
- 昆 隆英（コン タカヒデ）
- 所属
- 大阪大学 大学院理学研究科 生物科学専攻
- 職位
- 教授
私たちの体を構成する細胞は，効率的な物質輸送システムを内包していて，その機能は生命活動に必須です．本研究では，多くの未解決問題が残されている細胞中心方向への輸送システムについて，その原子メカニズム解明を目指します．まず，心臓部である分子モーター『ダイニン』の力発生機構を原子レベルで決定します．さらに，輸送マシナリー全体の高次複合体構造を明らかにすることで輸送メカニズムの構造基盤解明を目指します．
Ｓｅｃタンパク質膜透過装置の次世代構造生物学
- 氏名
- 塚崎 智也（ツカザキ トモヤ）
- 所属
- 奈良先端科学技術大学院大学 バイオサイエンス研究科
- 職位
- 准教授
合成されたばかりのタンパク質を輸送するＳｅｃタンパク質膜透過装置は生命必須のマシナリーであり、ダイナミックな相互作用変化や構造変化を伴うとされていますが、その分子メカニズムの詳細は不明です。本研究では、このタンパク質膜透過機構を解明すべく、新たな研究手法を取り入れた構造生物学的解析を行います。本研究成果は、生体膜を越えたタンパク質の輸送のみならず薬剤など様々な物質輸送の理解の基盤となります。
アクチンフィラメント網動態の電子顕微鏡法による階層的理解
- 氏名
- 成田 哲博（ナリタ アキヒロ）
- 所属
- 名古屋大学 理学研究科構造生物学研究センター
- 職位
- 准教授
アクチンフィラメントは、細胞を動かし、細胞の形を決め、細胞同士を接着し、細胞を分裂させます。電子顕微鏡法を用いて、アクチンフィラメントの形成開始機構、分解機構の解明、細胞内におけるアクチンフィラメントとその結合蛋白質の空間分布の決定を行い、原子座標レベルから細胞レベルに至る広い階層における、アクチンフィラメントのダイナミクスとその制御機構を明らかにします。
ＡＴＰ作動性陽イオンチャネルＰ２Ｘ受容体の時空間ダイナミクスの解明と制御
- 氏名
- 服部 素之（ハットリ モトユキ）
- 所属
- 復旦大学 生命科学学院
- 職位
- プロフェッサー
ATPは生体内のエネルギー通貨として広く用いられています。その一方で、細胞外シグナル分子としてのATPの重要性が近年明らかになりつつあります。ATP作動性陽イオンチャネルP2X受容体は細胞外ATPシグナル伝達における主要なATP受容体であり、創薬ターゲットとして注目を集めています。本提案では、P2X受容体を対象とし、構造・機能解析とそのための技術開発を行い、そのダイナミクスの理解と受容体を標的とした創薬の実現を目指します。
革新的低温電顕単粒子像解析法による筋収縮制御機構の解明
- 氏名
- 藤井 高志（フジイ タカシ）
- 所属
- 理化学研究所 生命システム研究センター
- 職位
- 研究員
革新的低温電子顕微鏡法を駆使することにより筋肉の収縮制御を担う”細いフィラメント”の構造を高分解能で解明します。これにより、カルシウムイオンが細いフィラメントに結合することによりどのような構造変化がおきるかを原子レベルで可視化します。本研究により、遺伝性心筋症の原因が原子レベルで明らかになると考えられ、創薬などの開発戦略に役立つことが期待されます。
立体構造に基づく化学プローブ設計とタンパク質の機能制御・局在イメージング
- 氏名
- 堀 雄一郎（ホリ ユウイチロウ）
- 所属
- 大阪大学 大学院工学研究科
- 職位
- 准教授
細胞内のタンパク質は、外部刺激に応じてさまざまなシグナルを他の異なるタンパク質に伝えることが知られており、その伝達様式は、複雑なネットワークを形成しています。本研究では、タンパク質標識法と化学プローブを利用して、このネットワーク状のシグナル伝達様式を一つ一つに分解して解明する技術を開発します。また、タンパク質の細胞内における機能と動態を同時に蛍光可視化する方法を開発し、疾病時におけるシグナル伝達異常の把握と創薬ターゲットの探索に貢献します。
顕微鏡による膜タンパク質１分子の３次元構造変化・機能マッピング
- 氏名
- 政池 知子（マサイケ トモコ）
- 所属
- 東京理科大学 理工学部応用生物科学科
- 職位
- 講師
膜に組み込まれた蛋白質の「写真を動画に」することが本研究の目標です。光学顕微鏡を用いて、ダイナミックに変わる各部位のコンフォメーションと機能の関係を明らかにしたいと考えました。そこで、膜蛋白質とその基質に目印の蛍光分子を結合し、蛋白質が働いている最中の３次元での向きを１分子でリアルタイムに観察します。研究対象としてまず、複数の状態の結晶構造が明らかにされているCa2+-ATPaseを選びました。
ＤＮＡ複製フォーク複合体の構築原理及び遷移・制御機構の解明
- 氏名
- 真柳 浩太（マヤナギ コウタ）
- 所属
- 九州大学 生体防御医学研究所
- 職位
- 助教
遺伝情報の継承の根幹をなすＤＮＡの複製には、多数の蛋白質因子が関わり、巨大な超分子複合体を形成して、綿密な制御を通じてその機能を発揮します。本研究では、このような複雑な系に対して、単粒子解析、電顕トモグラフィー技術、結晶解析、変異体解析、計算機によるモデリング技術等の、多角的なアプローチと要素技術の開発により、未だ解明されていない複製フォーク複合体の構築様式や反応機構についての統合的知見の獲得を目指します。
膜超分子モーターの相関構造解析による分子メカニズムの解明
- 氏名
- 村田 武士（ムラタ タケシ）
- 所属
- 千葉大学 大学院理学研究科
- 職位
- 教授
V-ATPaseはATP依存のプロトンポンプとして機能する膜超分子モーターで、骨粗鬆症やがん等の疾病にも関与しています。本研究では、これまでに得たV-ATPaseの研究結果とノウハウを土台にして、X線結晶構造解析、計算機シミュレーション、単一分子回転計測、質量分析等の複数手法をつなげる相関構造解析を行い、V-ATPaseの詳細な分子メカニズムを解明することにより、関連する疾病原因の理解と治療法開発に貢献します。
クロマチン構築に連携した転写ｄｙｎａｍｉｃｓの構造解明
- 氏名
- 山田 和弘（ヤマダ カズヒロ）
- 所属
- 科学技術振興機構(マックスプランク研究機構 ハイデルベルグ医学研究所) さきがけ研究者
- 職位
DNAにヒストンが結合したヌクレオソーム構造は、RNAポリメラーゼの転写に物理的障壁となり、この排除にクロマチンリモデル因子やヒストンシャペロン因子との協調が必要とされます。最新の研究でPAF1c複合体が、これら因子とポリメラーゼを束ねるハブ(hub)の役目を持つことが示されました。本研究では、このPAF1cの結晶解析を基に、ヌクレオソームを排除する本巨大マシナリーの構造機構解明を目的とします。