Elucidation of Molecular Sorting Mechanisms using Cryo-electron microscopy

使用冷冻电子显微镜阐明分子分选机制

基本信息

批准号：
21H02654
负责人：
小田賢幸
金额：
$ 11.15万
依托单位：
University of Yamanashi
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02654/
关键词：
クライオ電子顕微鏡繊毛ダイニン

项目摘要

緑藻Chlamydomonasを用いて繊毛タンパク質動態およびチューブリンの翻訳後修飾について2つの成果を得た。１．　pHショックによる鞭毛喪失後の鞭毛再構築過程で、鞭毛タンパク質を積極的に合成することを明らかにした。従来、新規合成鞭毛タンパク質の追跡には放射性同位体が用いられていたが、本研究では、抗生物質puromycinを新規合成ペプチドに取り込むことを利用した、非放射性のSUnSET法を開発した。SUnSET法を用いることで、Chlamydomonasにおける鞭毛への新規タンパク質取り込みを可視化する強力なツールが得られた。2. α-チューブリンとβ-チューブリンはC末端にグルタミン酸リッチな非構造領域（CTT）を持ち、その機能はまだ明らかでないが、繊毛の運動に影響を与える翻訳後修飾の部位として働いている。Chlamydomonasは、同一のタンパク質をコードする2つのα-チューブリン遺伝子と2つのβ-チューブリン遺伝子のみを持っている。この単純な遺伝子構造により、野生型チューブリンを変異型に完全に置き換えることが可能になる。本研究で、CRISPR/Cas9を用いて、CTTが修飾されたチューブリンを発現する変異株を作成した。α-チューブリンのCTTの4つのグルタミン酸残基がアラニンに置換された変異株では、ポリグルタミル化チューブリンがほぼ消失し、麻痺した繊毛を示した。対照的に、β-チューブリンのCTTのグルタミン酸リッチ領域を欠いた変異株は、中心装置を欠いた短い繊毛を形成した。この表現型は、β-チューブリンのCTTに依存するカタニンサブユニットの変異株と類似している。この研究により、α-およびβ-チューブリンのCTTが繊毛の形成と機能において異なる重要な役割を果たしていることが明らかになった。

使用绿藻衣藻，我们获得了关于纤毛蛋白动力学和微管蛋白翻译后修饰的两个结果。 1.我们发现，由于 pH 冲击导致鞭毛损失后，鞭毛蛋白在鞭毛重建过程中被积极合成。传统上，放射性同位素被用来追踪新合成的鞭毛蛋白，但在这项研究中，我们开发了一种非放射性 SUnSET 方法，该方法利用抗生素嘌呤霉素掺入新合成的肽中。 SUnSET 方法提供了一种强大的工具来可视化衣藻鞭毛中新蛋白质的摄取。 2. α-微管蛋白和β-微管蛋白的C末端有一个富含谷氨酸的非结构区（CTT），虽然其功能尚不清楚，但它作为影响纤毛运动的翻译后修饰位点存在。。衣藻只有两个编码相同蛋白质的α-微管蛋白基因和两个β-微管蛋白基因。这种简单的遗传结构使得突变型微管蛋白完全取代野生型微管蛋白成为可能。在这项研究中，我们使用 CRISPR/Cas9 创建了表达 CTT 修饰的微管蛋白的突变菌株。 α-微管蛋白CTT中的四个谷氨酸残基被丙氨酸取代的突变株几乎完全丧失了多谷氨酰化微管蛋白，并表现出纤毛麻痹。相反，缺乏β-微管蛋白CTT富含谷氨酸区域的突变体形成缺乏中央装置的短纤毛。该表型类似于 β-微管蛋白的 CTT 依赖性剑蛋白亚基的突变体。这项研究表明，α-和β-微管蛋白 CTT 在纤毛形成和功能中发挥着独特而重要的作用。

项目成果

期刊论文数量（9）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Univ Massachusetts Med Sch(米国)

马萨诸塞大学医学院（美国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Neural and behavioral control in Caenorhabditis elegans by a yellow-light?activatable caged compound

黄光激活笼状化合物对秀丽隐杆线虫的神经和行为控制

DOI：
10.1073/pnas.2009634118
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takahashi Hironori;Kamiya Mako;Kawatani Minoru;Umezawa Keitaro;Ukita Yoshiaki;Niwa Shinsuke;Oda Toshiyuki;Urano Yasuteru
通讯作者：
Urano Yasuteru

Cryo-electron tomography of Birbeck granules reveals the molecular mechanism of langerin lattice formation

Birbeck 颗粒的冷冻电子断层扫描揭示了 Langerin 晶格形成的分子机制