平成１２年度未来開拓学術研究推進事業研究成果報告書概要


１．研究機関名　京都大学
　
２．研究領域　生命科学
　
３．研究分野　生体分子の構造と機能調節
　
４．研究期間　平成8年度〜平成12年度
　
５．研究プロジェクト番号　96L00502
　
６．研究プロジェクト名　生体分子間相互作用の構造生物学的研究

７．プロジェクト・リーダー
プロジェクト・リーダー名 フリガナ 所属部局名 職名
藤吉　好則 フジヨシ　ヨシノリ 大学院理学研究科 教授

８．コア・メンバー

コア・メンバー名 フリガナ 所属研究機関名・所属部局名 職名
佐藤　公道 サトウ　ヒロミチ 京都大学・大学院薬学研究科 教授

９．研究協力者

研究協力者名 フリガナ 所属研究機関名・所属部局名 職名
光岡　薫 ミツオカ　カオル 京都大学・大学院理学研究科 助手

１０．研究成果の概要

細胞の情報伝達などにおいて重要な機能を担っている膜蛋白質の構造を研究する新しい方法を開発するとともに、実際に重要なチャネル分子などの立体構造を解析することに焦点を当てて研究が進められた。主な成果として以下に示すような研究成果が得られた。
1)水チャネル（AQP-1）の6Å分解能の解析を行い（Nature, 387, 624-627 (1997).）、バクテリオロドプシンの3Åの解析で原子モデルを作製するとともに、電子線結晶学で電荷の移動が解析できることを示唆した。（Nature, 389, 206-211 (1997). & J. Mol. Biol., 286, 861-882 (1999).）。AQP-1については3.8Å分解能での解析に成功して原子モデルを作製した。この結果、長い間の疑問であった、i)水銀による可逆的な水の透過阻害の機構、ii)イオン排除機構、iii)高速の水選択透過機構、iv)プロトンの透過排除機構という疑問に答えることが出来た（Nature, 405, 599-605 (2000).）。
2)神経筋接合で中心的な役割を果たしているニコチン性アセチルコリン受容体の構造を4.6Åで解析した（J. Mol. Biol., 288, 765-786 (1999).）。
3)単粒子解析法を用いて、電気ウナギの発電器官から精製した電圧感受性ナトリウムチャネルを19Å分解能で立体構造を解析した（Nature, 409, 1047-1051 (2001).）。
4)文部省の民間等との共同研究で藤吉等が開発した極低温高分解能電子顕微鏡を改良して強力な研究手段とすることが出来た。
5)G蛋白質共役型受容体：GPCRの発現と精製のシステムを立ち上げ、受容体機能の研究を進めた（例えば、Biochemistry, 39, 686-692 (2000).等）。

１１．キーワード

(1)膜蛋白質、(2)立体構造、(3)水チャネル
(4)バクテリオロドプシン、(5)ニコチン性アセチルコリン受容体、(6)電圧感受性ナトリウムチャネル
(7)G蛋白質共役型受容体、(8)電子線結晶学、(9)極低温電子顕微鏡

１２．研究発表（印刷中も含む）

[雑誌論文]
著者名 論文標題
A. H. Iwane, I. Ikeda, Y. Kimura, Y. Fujiyoshi, K. Aitendorf and W. Epstein Two-Dimensional Crystal of the Kdp-ATPase of Escherichia coli.
雑誌名 巻 発行年 ページ
FEBS Letters 396 1996 172-176

著者名 論文標題
Y. M. Kiyosue, F. Vonderviszt, I. Yamashita, Y. Fujiyoshi and K. Namba. Direct Interaction of Flagellin Termini Essential for polymorphic Ability of Flagellar Filament.
雑誌名 巻 発行年 ページ
Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93 1996 15108-15113

著者名 論文標題
T. Walz, T. Hirai, K. Murata, B. L. Smith, J. B. Heymann, K. Mitsuoka, Y. Fujiyoshi, P. Agre and A. Engel Theree-Dimensional Structure of Aquaporin 1.
雑誌名 巻 発行年 ページ
Nature 387 1997 624-627

著者名 論文標題
Y. Kimura, D. G. Vassylyev, A. Miyazawa, A. Kidera, M. Matsushima, K. Mitsuoka, K. Murata, T. Hirai and Y. Fujiyoshi Surface of bacteriorhodopsin revealed by high resolution electron crystallography.
雑誌名 巻 発行年 ページ
Nature 389 1997 206-211

著者名 論文標題
H. Hebert, I. Schmidt-Krey, R. Morgenstem, K. Murata, T. Hirai, K. Mitsuoka and Y. Fujiyoshi The 3.0Å projection structure of microsomal glutathione transferase as determind by electron crystallography of p21212 two-dimenstional crystals.
雑誌名 巻 発行年 ページ
J. Mol. Biol. 271 1997 751-758

著者名 論文標題
Y. Kimura, D. G. Vassylyev, A. Miyazawa, A. Kidera, M. Matsushima, K. Mitsuoka, K. Murata, T. Hirai and Y. Fujiyoshi High resolution structure of bacteriorhodopsin determined by electron crystallography.
雑誌名 巻 発行年 ページ
Photochemistry and Photobiology 66 1997 764-767

著者名 論文標題
T. Doi, Y. Hioaki, I. Arimoto, Y. Fujiyoshi, T. Okamoto, M. Satoh and Y. Furichi Characterization of human endothelin ETB receptor and mutants expressed in insect cells.
雑誌名 巻 発行年 ページ
Eur. J. Biochem. 248 1997 139-148

著者名 論文標題
Y. Zhu, A. M. Hemmings, K. Iwasaki, Y. Fujiyoshi, B. Zhong, J. Yan, M. Isogai and T. Omura Details of the arrangement of the outer capsid of rice dwarf phytoreovirue as visualized by two-dimensional crystallograohy.
雑誌名 巻 発行年 ページ
J. Virol. 71 1997 8899-8901

著者名 論文標題
K. Mitsuoka, K. Murata, Y. Kimura, K. Namba and Y. Fujiyoshi Examination of the leafscan 45, a line-illuminating micro-densitometer for its use in electron crystallography.
雑誌名 巻 発行年 ページ
Uitramicroscopy 68 1997 109-121

著者名 論文標題
T. Ohtaki, K. Ogi, Y. Masudall, K. Mitsuoka, Y. Fujiyoshi, C. Kitada, H. Sawada, H. Oda and M. Fujino. Expression, purification and reconstitution of receptor for pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide.
雑誌名 巻 発行年 ページ
J. Bipl. Chem. 273 1998 15464-15473

著者名 論文標題
Y. M. Kiyosue, I. Yamashita, Y. Fujiyoshi, S. Yamaguchi and K. Namba Role of the outermost subdomain of salmonella flagelline in the filament structure revealed by electron cryomicroscopy.
雑誌名 巻 発行年 ページ
J. Mol. Biol. 284 1998 521-530

著者名 論文標題
Y. Fujiyoshi The structural study of membrance proteins by electron crystallography.
雑誌名 巻 発行年 ページ
Adv. Biophys. 35 1998 25-80

著者名 論文標題
I. Ikeda, T. Odahara, K. Mitsuoka, Y. Fujiyoshi and K. Murata Projection map of the reaction center-light harvesting complex from rhodopseudomanas viridis at 10 A resolution.
雑誌名 巻 発行年 ページ
FEBS Letters. 425 1998 505-508

著者名 論文標題
K. Mitsuoka, T. Hirai, K. Murata, A. Miyazawa, A. Kidera, Y. Kimura and Y. Fujiyoshi The structure of bacteriorhodopsin at 3.0 Å rsolution based on electron crystallography: Implication of the charge distribution.
雑誌名 巻 発行年 ページ
J. Mol. Biol. 286 1999 861-882

著者名 論文標題
Y. Hiroaki, K. Mitsuoka, Y. Cheng H. Hiroaki and Y. Fujiyoshi Influence of various nucleotides on the in situ crystallization of Ca2+ -ATPase.
雑誌名 巻 発行年 ページ
Biochemica et Biophysica Acta 1415 1999 361-368

著者名 論文標題
T. Doi, H. Sugimoto, I. Arimoto, Y. Hiroaki and Y. Fujiyoshi Interactions of endothelin receptor subtypes A and B with Gi, Go and Gq in reconstituted phospholipid vesicles.
雑誌名 巻 発行年 ページ
Biochemistry 38 1999 3090-3099

著者名 論文標題
Y. Fujiyoshi Electron crystallography of membrance proteins.
雑誌名 巻 発行年 ページ
G. protein-coupled receptors(CRC Press: Edited by T. Haga and G. Berstein) 　 1999 323-354

著者名 論文標題
A. Miyazawa, Y. Fujiyoshi, M. Stowell and N. Unwin Nicotinic Acetylcholine Receptor at 4.6Å Resolution: Transverse Tunnels in the Channel Wall.
雑誌名 巻 発行年 ページ
J. Mol. Biol. 288 1999 765-786

著者名 論文標題
T. Hirai, K. Murata, K. Mitsuoka, Y. Kimura and Y. Fujiyoshi Trehalose embedding technique for high-resolution electron crystallography.
雑誌名 巻 発行年 ページ
J. Electron Microsc. 48 1999 653-658

著者名 論文標題
Y. Fujiyoshi Molecular structure of proton pump revealed with electron crystallography.
雑誌名 巻 発行年 ページ
The FASEB Journal. 　 1999 S191-s194

著者名 論文標題
K. Mitsuoka, K. Murata, T. Walz, T. Hirai, P. Agre, J. B. Heymann, A. Engel and Y. Fujiyoshi. The Structure of Aquaporin-1 4.5Å Resolution Reveals Short α-Helices in the Center of the Monomer.
雑誌名 巻 発行年 ページ
J. Structure Biol. 128 1999 34-43

著者名 論文標題
F. Imamura, I. Arimoto, Y. Fujiyoshi and T. Doi W276 Mutation in the Endothelin Receptor subtype B Imaparis Gq Coupling but not Gi or Go Coupling.
雑誌名 巻 発行年 ページ
Biochemistry. 39 2000 686-692

著者名 論文標題
Y. Tahara, A. Oshima, T. Hirai, K. Mitsuoka, Y. fujiyoshi and Y. Hayashi. The 11Å resolution projection map of Na+/K+-ATPase calculated by application pf single particle anaysis to two-dimensional crystal images.
雑誌名 巻 発行年 ページ
J. Electron Microsc. 49 2000 583-587

著者名 論文標題
B. L. de Groot, J. B. Heymann, A. Engel, K. Mitsuoka, Y. Fujioshi and H. Grubmueller The fold of human aquaporinl
雑誌名 巻 発行年 ページ
J. Mol. Biol. 300 2000 987-994

著者名 論文標題
K. Murata, K. Mitsuoka, T. Hirai, T. Walz, P. Agre, J. B. Heymann, A. Engel and Y. Fujiyoshi Structure determinants of water permeation through aqaporin-1.
雑誌名 巻 発行年 ページ
Nature. 407 2000 599-605

著者名 論文標題
I. Schmidt-Krey, K. Mitsuoka, T. Hirai, K. Murata, Y. Cheng, Y. Fujiyoshi, R. Morgenstern and H. Hebert The three-dimensional map of microsomal glutathione transferase 1 at 6 Å resolution
雑誌名 巻 発行年 ページ
EMBO Journal. 19 2000 6311-6316

著者名 論文標題
C. Sato, Y. Ueno, K. Asai, K. Takahashi, M. Sato, A. Engel and Y. Fujiyoshi The voltage-sensitive sodium channel is a bell-shaped molecule with several cavities.
雑誌名 巻 発行年 ページ
Neture. 409 2001 1047-1051

著者名 論文標題
A. Engel, Y. Fujiyoshi and P. Age The Importance of Aquaporin Water Channel Protein structures
雑誌名 巻 発行年 ページ
EMBO J 19 2000 800-806

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