蛋白質結晶学研究室

Laboratory of Protein Crystallography

教授
栗栖 源嗣 (Genji KURISU)
mail gkurisu @ protein.osaka-u.ac.jp
准教授
田中 秀明 (Hideaki TANAKA)
mail tana @ protein.osaka-u.ac.jp
助教
川本 晃大 (Akihiro KAWAMOTO)
mail kawamoto @ protein.osaka-u.ac.jp
研究分野

蛋白質機能学

所属

蛋白質研究所

ロケーション

吹田地区

研究内容

 我々は,蛋白質結晶学とクライオ電子顕微鏡の手法で複合体蛋白質の立体構造を解析し,立体構造に基づいて生命機能を理解しようという研究室です。精製・結晶化した蛋白質の構造を解析することで,全ての生命現象を理解できるとは思いませんが,生命が持つ基本的なシステム,例えば「呼吸」,「光合成」,「生体運動」などに限って考えた場合,その働きは複合体蛋白質の結晶構造を基に理解することができます。研究対象は主として蛋白質の複合体と膜蛋白質であり、「光合成生物」「分子モーター」「生体超分子」をキーワードに構造研究を進めています。

光合成生物のエネルギー変換反応,レドックス代謝ネットワーク

 エネルギー変換膜に存在する膜蛋白質複合体やその周辺の蛋白質を結晶化し、構造解析することにより、生体膜とリンクした機能発現機構の解明を目指しています。具体的には、光化学系I複合体からフェレドキシンを介して窒素同化酵素に還元力が分配される仕組みや,チトクロムb6f複合体に電子が循環する仕組み,さらには光合成色素合成やヒドロゲナーゼ(水素発生酵素)の光駆動など、複合体状態の結晶構造を基に理解したいと考えています。

巨大な生体分子モーターであるダイニンの構造-機能相関の解明

 モーター蛋白質は,ヌクレオチド状態に依存してその立体構造を変化させることにより運動活性を発生しています。我々は、微小管系モーター蛋白質であるダイニンの運動機構を完全に理解することを目指して,細胞質ダイニンと軸糸ダイニンの結晶構造解析を目指しています。ダイニンは巨大な分子サイズを持つタンパク質複合体なので,まずは機能単位ごとに組換え体を調整し結晶解析を目指します。特に,ストークと呼ばれる長いコイルドーコイル構造をとる領域の構造解析を先行して進めています。

金属蛋白質の無損傷・精密構造解析

 生体中には鉄や銅などの金属を酸化還元中心にもつ金属蛋白質が存在しています。高輝度放射光を用いることで,様々な金属蛋白質の構造が明らかになってきましたが,一方で放射線損傷や測定中のX線照射による還元など,化学的に厳密な構造解析をすることができない状況でした。X線自由電子レーザーや中性子構造解析法を適用することで,redox状態を厳密にコントロールしながらより精密な構造解析を行っています。

図0 光化学系Iとフェレドキシンの複合体構造 (H.Kubota-Kawai et al., 2018 Nature Plants)

図1 細胞質ダイニンモータードメインの結晶構造 (T.Kon et al., 2012 Nature)

図2 緑藻由来フェレドキシンの0.9Å分解能の結晶構造 (Y.Ohnishi et al., 2020 J. Biochem.)

参考文献

Toda, A. et al., The complex of outer-arm dynein light chain-1 and the microtubule-binding domain of the γ heavy chain shows how axonemal dynein tunes ciliary beating J. Biol. Chem. 295 , 3982 - 3989 (2020)

Charoenwattanasatien, R. et al., Calcium Sensing via EF-hand 4 Enables Thioredoxin Activity in the Sensor-Responder Protein Calredoxin in the Green Alga Chlamydomonas reinhardtii J. Biol. Chem. 295 , 170 - 180 (2020)

Schuller, J.M. et al., Structural adaptations of photosynthetic complex I enable ferredoxin-dependent electron transfer Science 363 , 257 - 260 (2019)

Kon, T., Sutoh, K. Kurisu, G. X-ray structure of a functional full-length dynein motor domain. Nature Struct. Biol. 18 , 638 - 642 (2011)

Muraki, N. et al., X-ray crystal structure of the light-independent protochlorophyllide reductase Nature 465 , 110 - 114 (2010)

Kurisu, G. et al., Structure of the Cytochrome b6f complex of Oxygenic Photosynthesis: Tuning the cavity. Science 302 , 1009 - 1014 (2003)

Kurisu, G. et al., Structure of the electron transfer complex between ferredoxin and ferredoxin-NADP(+) reductase. Nature Struct. Biol. 8 , 117 - 121 (2001)

連絡先

<大阪大学蛋白質研究所>
〒567-0871
大阪府吹田市山田丘 3-2
TEL:06-6879-8605 FAX:06-6879-8606
gkurisu@protein.osaka-u.ac.jp

http://www.protein.osaka-u.ac.jp/crystallography/

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