X線結晶解析・NMR分光・クライオ電子顕微鏡を統合した筋肉超分子構造決定法

结合X射线晶体学、核磁共振波谱和冷冻电子显微镜的肌肉超分子结构测定方法

基本信息

批准号：
18054031
负责人：
若林健之
金额：
$ 4.03万
依托单位：
Teikyo University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

クライオ電子顕微鏡像を単粒子解析し,20Å分解能でアクチン上でのトロポニンの位置とそのCa感受性移動を明らかにし,筋弛緩時にはトロポニンから分子質量が約6kDaのアーム状領域が突出しアクチンに結合していることを明らかにした(Narita, et. al., J.Mol.Biol., 2001)。トロポニンの3者複合体(TnT2, TnC, TnI)のNMR分光法を行い,トロポニンのアクチン結合領域の原子構造を明らかにした(Murakami, et. al., 2005)。この領域はTnIのC端領域(Lys131-Ser182)に対応する。この領域の原子構造をクライオ電子顕微鏡三次元密度マップにドッキングし,アクチン・フィラメントとトロポニンのアクチン結合領域の相互作用の原子モデルを初めて構築した。この結合インターフェイスのトロポニン側は家族性心筋症変異の多発部位であり,機能的・医学的な重要性が裏付けられた。さらに,トロポニンのコアドメインの結晶構造を電顕マップにドッキングし,トロポニン全体とアクチンの関係を示す原子モデルを構築した。このモデルによると筋弛緩時にトロポニンのコイルドコイル領域がトロポミオシンを押している。私達の単粒子解析によると,トロポニンはトロポミオシンのC端領域のみを押しており(Murakami, et. al., 2005),電顕からの結果(Narita, et. al., 2001)とも一致する。今回,カルシウム濃度に応じて生じるこのようなトロポミオシン分子のナノメータ・スケールの移動を分子レベルで明らかにするために,トロポミオシン断片・トロポニン断片の共結晶のX線解析を行い,トロポミオシン重合の分子機構を明らかにし,トロポニンがそれを如何に支援するかを明らかにした(Proe.Natn.Acad.Sci.U.S.A.,in press)。

冷冻电子显微镜图像的单粒子分析揭示了肌钙蛋白在肌动蛋白上的位置及其在 20 Å 分辨率下的 Ca 敏感运动。在肌肉松弛过程中，分子量约为 6 kDa 的臂形区域从肌钙蛋白突出并结合。肌动蛋白（Narita 等人，J.Mol.Biol.，2001）。我们对肌钙蛋白三元复合物（TnT2、TnC、TnI）进行了核磁共振波谱分析，揭示了肌钙蛋白肌动蛋白结合区域的原子结构（Murakami 等，2005）。该区域对应于 TnI 的 C 末端区域 (Lys131-Ser182)。通过将该区域的原子结构与冷冻电子显微镜三维密度图对接，我们首次构建了肌动蛋白丝与肌钙蛋白肌动蛋白结合区域之间相互作用的原子模型。该结合界面的肌钙蛋白侧是家族性心肌病突变的常见位点，支持其功能和医学重要性。此外，我们将肌钙蛋白核心结构域的晶体结构对接到电子显微镜图上，并构建了一个显示整个肌钙蛋白和肌动蛋白之间关系的原子模型。根据该模型，肌钙蛋白的卷曲螺旋区域在肌肉松弛期间推动原肌球蛋白。根据我们的单颗粒分析，肌钙蛋白仅推动原肌球蛋白的 C 末端区域 (Murakami, et. al., 2005)，这与电子显微镜的结果一致 (Narita, et. al., 2001)。在本研究中，为了在分子水平上阐明原肌球蛋白分子响应钙浓度而发生的纳米级运动，我们对原肌球蛋白片段和肌钙蛋白片段的共晶进行了X射线分析，以阐明原肌球蛋白分子机制聚合以及肌钙蛋白如何支持它（Proe. Natn. Acad. Sci. U.S.A.，出版中）。

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

トロボミオシン・ジャンクションのスイベルはアクチンフィラメント制御に必須である

肌球蛋白连接旋转对于肌动蛋白丝的调节至关重要

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
村上健次;M.;Stewart;若林健之
通讯作者：
若林健之

tructural basis for tropomyosin overlap in thin (actin) filaments and the generation of a molecular swivel by troponin-T.

原肌球蛋白在细（肌动蛋白）丝中重叠以及肌钙蛋白-T 产生分子旋转的结构基础。

DOI：
发表时间：
期刊：
Proc. Natn. Acad. Sci. U. S. A. (In press)
影响因子：
0
作者：
K.;Murakami・M.;Stewatr・K.;Nozawa・K.;Tomii・N.;Kudou・N.;Igarashi・Y.;Shirakaihara・S.;Wakatsuki・T.;Yasunaga・ & T.;Wakabayashi
通讯作者：
Wakabayashi

Structural basis for Ca^<2+>-regulated muscle relaxation of striated muscles at interaction sites of troponin with actin and tropomyosin.

Ca^2调节肌钙蛋白与肌动蛋白和原肌球蛋白相互作用位点的横纹肌肌肉松弛的结构基础。