蛋白質アクチンの高分解能構造とATP加水分解反応メカニズムの解明 ～地球上の生命の最も重要な化学反応の一つの理解の前進～
東海国立大学機構、名古屋大学、広島大学、岡山大学、広島市立大学、東海学院大学、横浜市立大学、長岡技術科学大学、九州工業大学、東京薬科大学、豊田理化学研究所、あいちシンクロトロン光センターの共同研究成果です！
2022（令和4）年 10月 23日
国立大学法人岡山大学
https://www.okayama-u.ac.jp/
＜発表のポイント＞
◆概 要
国立大学法人東海国立大学機構 名古屋大学大学院理学研究科の前田 雄一郎 特任教授（研究当時。現在は、名古屋大学大学院情報学研究科客員教授）、国立大学法人広島大学大学院先進理工系科学研究科の兼松 佑典 助教、および国立大学法人岡山大学異分野基礎科学研究所の武田 修一 特任助教を中心とした研究チームは、蛋白質F型アクチンの1.15 Å 分解能の結晶構造を得て、それに基づき量子化学計算法であるQM/MM計算法を用いて、ATP加水分解反応のメカニズムを解明しました。
ATPは地球上の生命のエネルギー通貨です。ATPの化学エネルギーは、ATPアーゼ蛋白質と呼ばれる多くの蛋白質によって、力学的仕事や情報に変換され、種々の細胞機能の発現に利用されますが、蛋白質分子の構造情報の不足によりそのメカニズムはよくわかっていませんでした。
本研究では、F型アクチンの構造を反応の始状態と終状態の双方で、他のいかなるATPアーゼ蛋白質で得られていた構造情報より高精細な1.15 Åという高分解能で得て、この問題を解決しました。解明されたATP加水分解反応メカニズムは、これまで提案されていた反応モデルと基本的に一致し、地球上のATPアーゼ蛋白質が共通のメカニズムで働くことを強く示唆します。
今回解明されたのはATPアーゼ過程全体の前半部分（加水分解反応過程）のみであり、後半部分（Pi解離過程）は、未解明です。今後はPi解離過程の研究が進むことが期待されます。
本研究成果は、2022年10月18日付アメリカ科学雑誌「米国科学アカデミー紀要（PNAS）」のオンライン速報版に掲載されました。
◆論文情報
雑誌名：Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA
（米国科学アカデミー紀要）
論文タイトル：”Structures and Mechanisms of the actin ATP hydrolysis”
著 者：前田 雄一郎（まえだ・ゆういちろう）名古屋大学大学院・情報学研究科、客員教授
兼松 佑典（かねまつ・ゆうすけ）広島大学・大学院先進理工系科学研究科、助教
武田 修一（たけだ・しゅういち）岡山大学異分野基礎科学研究所、特任助教
成田哲博（なりた・あきひろ）名古屋大学大学院・理学研究科・生命理学専攻、准教授
小田俊郎（おだ・としろう） 東海学院大学・健康福祉学部・総合福祉学科、教授
小池亮太郎（こいけ・りょうたろう）名古屋大学大学院・情報学研究科・複雑系科学専攻、助教
太田元規（おおた・もとのり）名古屋大学大学院・情報学研究科・複雑系科学専攻、教授
鷹野優（たかの・ゆう）広島市立大学大学院・情報科学研究科・医用情報科学専攻、教授
森次圭（もりつぐ・けい）横浜市立大学・生命医科学研究科、特任准教授
藤原郁子（ふじわら・いくこ）長岡技術科学大学・技学研究院・物質生物系、准教授
田中康太郎（たなか・こうたろう）名古屋大学大学院・細胞生理学研究センター・構造生理学分野、助教
小松英幸（こまつ・ひでゆき）九州工業大学・大学院情報工学研究院 ・生命化学情報工学研究系、准教授
永江峰幸（ながえ・たかゆき）東京薬科大学・薬学部・医療衛生薬学科、助教
故 渡邉信久（わたなべ・のぶひさ）名古屋大学・シンクロトロン光研究センター、教授 (2019.3.26没)
岩佐充貞（いわさ・みつさだ）名古屋大学大学院・情報学研究科・複雑系科学専攻、協力研究員
DOI：10.1073/pnas.2122641119
URL：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2122641119
◆研究資金
本研究は、日本学術振興会・科学研究費補助金（科研費）、日本医療研究開発機構（AMED)、豊田理化学研究所、武田科学振興財団、大幸財団、アクチン研究会の支援のもとで行われたものです。
◆詳しい研究内容について
蛋白質アクチンの高分解能構造とATP加水分解反応メカニズムの解明～地球上の生命の最も重要な化学反応の一つの理解の前進～
https://www.okayama-u.ac.jp/up_load_files/press_r4/press20221020-1.pdf
◆本件お問い合わせ先
＜研究者連絡先＞
東海国立大学機構 名古屋大学大学院情報学研究科 客員教授 前田 雄一郎（まえだ ゆういちろう）
TEL：090-1912-2973, 052-789-2585
FAX：052-747-6473
広島大学大学院先進理工系科学研究科 助教 兼松 佑典（かねまつ ゆうすけ）
TEL/FAX：082-424-7726
岡山大学異分野基礎科学研究所 特任助教 武田 修一（たけだ しゅういち）
TEL/FAX：086-251-7820
＜報道連絡先＞
東海国立大学機構 名古屋大学広報室
TEL：052-789-3058
FAX：052-789-2019
広島大学 広報室
TEL：082-424-3749
FAX：082-424-6040
岡山大学総務・企画部広報課
TEL：086-251-7292
FAX：086-251-7294
東海学院大学入試広報部
TEL：058-389-2200
FAX：058-389-2205
広島市立大学 企画室
TEL：082-830-1666
FAX：082-836-1656
横浜市立大学 総務部広報課
TEL：045-787-2414
FAX：045-787-2048
長岡技術科学大学 大学戦略課企画・広報室
TEL：0258-47-9209
FAX：0258-47-9010
九州工業大学広報課
TEL：093-884-3008
FAX：093-884-3533
東京薬科大学総務部広報課
TEL：042-676-6711
FAX：042-674-1633
公益財団法人科学技術交流財団・あいちシンクロトロン光センター
TEL：0561-76-8331
FAX：0561-21-1652
公益財団法人豊田理化学研究所
TEL：0561-63-6141
FAX：0561-63-6327
＜岡山大学の産学官連携などに関するお問い合わせ先＞
岡山大学研究推進機構 産学官連携本部
〒700-8530 岡山県岡山市北区津島中1-1-1 岡山大学津島キャンパス 本部棟1階
TEL：086-251-8463
E-mail：sangaku◎okayama-u.ac.jp
https://www.orsd.okayama-u.ac.jp/
岡山大学メディア「OTD」（アプリ）：https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000011.000072793.html
岡山大学メディア「OTD」（ウェブ）：https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000215.000072793.html
岡山大学SDGsホームページ：https://sdgs.okayama-u.ac.jp/
岡山大学SDGs～地域社会の持続可能性を考える（YouTube）：https://youtu.be/Qdqjy4mw4ik
岡山大学Image Movie (YouTube)：https://youtu.be/pKMHm4XJLtw
「岡大TV」(YouTube)：https://www.youtube.com/channel/UCi4hPHf_jZ1FXqJfsacUqaw
産学共創活動「岡山大学オープンイノベーションチャレンジ」2022年10月期共創活動パートナー募集中：
https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000905.000072793.html
岡山大学『THEインパクトランキング2021』総合ランキング 世界トップ200位以内、国内同列１位!!
https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000070.000072793.html
岡山大学『大学ブランド・イメージ調査2021～2022』「SDGsに積極的な大学」中国・四国１位!!
https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000373.000072793.html
岡山大学『企業の人事担当者から見た大学イメージ調査2022年度版』中国・四国１位!!
https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000122.000072793.html
国立大学法人岡山大学
https://www.okayama-u.ac.jp/
＜発表のポイント＞
- 蛋白質アクチンのF型の高分解能構造を解明。
- それら構造を基に量子化学の計算法を使ってATP加水分解反応注のメカニズムを解明。
- 地球上の生命維持にとって最も重要な化学反応の一つであるATP加水分解反応の共通メカニズムの理解を大きく進めた。
◆概 要
国立大学法人東海国立大学機構 名古屋大学大学院理学研究科の前田 雄一郎 特任教授（研究当時。現在は、名古屋大学大学院情報学研究科客員教授）、国立大学法人広島大学大学院先進理工系科学研究科の兼松 佑典 助教、および国立大学法人岡山大学異分野基礎科学研究所の武田 修一 特任助教を中心とした研究チームは、蛋白質F型アクチンの1.15 Å 分解能の結晶構造を得て、それに基づき量子化学計算法であるQM/MM計算法を用いて、ATP加水分解反応のメカニズムを解明しました。
ATPは地球上の生命のエネルギー通貨です。ATPの化学エネルギーは、ATPアーゼ蛋白質と呼ばれる多くの蛋白質によって、力学的仕事や情報に変換され、種々の細胞機能の発現に利用されますが、蛋白質分子の構造情報の不足によりそのメカニズムはよくわかっていませんでした。
本研究では、F型アクチンの構造を反応の始状態と終状態の双方で、他のいかなるATPアーゼ蛋白質で得られていた構造情報より高精細な1.15 Åという高分解能で得て、この問題を解決しました。解明されたATP加水分解反応メカニズムは、これまで提案されていた反応モデルと基本的に一致し、地球上のATPアーゼ蛋白質が共通のメカニズムで働くことを強く示唆します。
今回解明されたのはATPアーゼ過程全体の前半部分（加水分解反応過程）のみであり、後半部分（Pi解離過程）は、未解明です。今後はPi解離過程の研究が進むことが期待されます。
本研究成果は、2022年10月18日付アメリカ科学雑誌「米国科学アカデミー紀要（PNAS）」のオンライン速報版に掲載されました。
◆論文情報
雑誌名：Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA
（米国科学アカデミー紀要）
論文タイトル：”Structures and Mechanisms of the actin ATP hydrolysis”
著 者：前田 雄一郎（まえだ・ゆういちろう）名古屋大学大学院・情報学研究科、客員教授
兼松 佑典（かねまつ・ゆうすけ）広島大学・大学院先進理工系科学研究科、助教
武田 修一（たけだ・しゅういち）岡山大学異分野基礎科学研究所、特任助教
成田哲博（なりた・あきひろ）名古屋大学大学院・理学研究科・生命理学専攻、准教授
小田俊郎（おだ・としろう） 東海学院大学・健康福祉学部・総合福祉学科、教授
小池亮太郎（こいけ・りょうたろう）名古屋大学大学院・情報学研究科・複雑系科学専攻、助教
太田元規（おおた・もとのり）名古屋大学大学院・情報学研究科・複雑系科学専攻、教授
鷹野優（たかの・ゆう）広島市立大学大学院・情報科学研究科・医用情報科学専攻、教授
森次圭（もりつぐ・けい）横浜市立大学・生命医科学研究科、特任准教授
藤原郁子（ふじわら・いくこ）長岡技術科学大学・技学研究院・物質生物系、准教授
田中康太郎（たなか・こうたろう）名古屋大学大学院・細胞生理学研究センター・構造生理学分野、助教
小松英幸（こまつ・ひでゆき）九州工業大学・大学院情報工学研究院 ・生命化学情報工学研究系、准教授
永江峰幸（ながえ・たかゆき）東京薬科大学・薬学部・医療衛生薬学科、助教
故 渡邉信久（わたなべ・のぶひさ）名古屋大学・シンクロトロン光研究センター、教授 (2019.3.26没)
岩佐充貞（いわさ・みつさだ）名古屋大学大学院・情報学研究科・複雑系科学専攻、協力研究員
DOI：10.1073/pnas.2122641119
URL：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2122641119
◆研究資金
本研究は、日本学術振興会・科学研究費補助金（科研費）、日本医療研究開発機構（AMED)、豊田理化学研究所、武田科学振興財団、大幸財団、アクチン研究会の支援のもとで行われたものです。
◆詳しい研究内容について
蛋白質アクチンの高分解能構造とATP加水分解反応メカニズムの解明～地球上の生命の最も重要な化学反応の一つの理解の前進～
https://www.okayama-u.ac.jp/up_load_files/press_r4/press20221020-1.pdf
◆本件お問い合わせ先
＜研究者連絡先＞
東海国立大学機構 名古屋大学大学院情報学研究科 客員教授 前田 雄一郎（まえだ ゆういちろう）
TEL：090-1912-2973, 052-789-2585
FAX：052-747-6473
広島大学大学院先進理工系科学研究科 助教 兼松 佑典（かねまつ ゆうすけ）
TEL/FAX：082-424-7726
岡山大学異分野基礎科学研究所 特任助教 武田 修一（たけだ しゅういち）
TEL/FAX：086-251-7820
＜報道連絡先＞
東海国立大学機構 名古屋大学広報室
TEL：052-789-3058
FAX：052-789-2019
広島大学 広報室
TEL：082-424-3749
FAX：082-424-6040
岡山大学総務・企画部広報課
TEL：086-251-7292
FAX：086-251-7294
東海学院大学入試広報部
TEL：058-389-2200
FAX：058-389-2205
広島市立大学 企画室
TEL：082-830-1666
FAX：082-836-1656
横浜市立大学 総務部広報課
TEL：045-787-2414
FAX：045-787-2048
長岡技術科学大学 大学戦略課企画・広報室
TEL：0258-47-9209
FAX：0258-47-9010
九州工業大学広報課
TEL：093-884-3008
FAX：093-884-3533
東京薬科大学総務部広報課
TEL：042-676-6711
FAX：042-674-1633
公益財団法人科学技術交流財団・あいちシンクロトロン光センター
TEL：0561-76-8331
FAX：0561-21-1652
公益財団法人豊田理化学研究所
TEL：0561-63-6141
FAX：0561-63-6327
＜岡山大学の産学官連携などに関するお問い合わせ先＞
岡山大学研究推進機構 産学官連携本部
〒700-8530 岡山県岡山市北区津島中1-1-1 岡山大学津島キャンパス 本部棟1階
TEL：086-251-8463
E-mail：sangaku◎okayama-u.ac.jp
https://www.orsd.okayama-u.ac.jp/
岡山大学メディア「OTD」（アプリ）：https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000011.000072793.html
岡山大学メディア「OTD」（ウェブ）：https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000215.000072793.html
岡山大学SDGsホームページ：https://sdgs.okayama-u.ac.jp/
岡山大学SDGs～地域社会の持続可能性を考える（YouTube）：https://youtu.be/Qdqjy4mw4ik
岡山大学Image Movie (YouTube)：https://youtu.be/pKMHm4XJLtw
「岡大TV」(YouTube)：https://www.youtube.com/channel/UCi4hPHf_jZ1FXqJfsacUqaw
産学共創活動「岡山大学オープンイノベーションチャレンジ」2022年10月期共創活動パートナー募集中：
https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000905.000072793.html
岡山大学『THEインパクトランキング2021』総合ランキング 世界トップ200位以内、国内同列１位!!
https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000070.000072793.html
岡山大学『大学ブランド・イメージ調査2021～2022』「SDGsに積極的な大学」中国・四国１位!!
https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000373.000072793.html
岡山大学『企業の人事担当者から見た大学イメージ調査2022年度版』中国・四国１位!!
https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000122.000072793.html
国立大学法人岡山大学は、国連の「持続可能な開発目標（SDGs）」を支援しています。また、政府の第1回「ジャパンSDGsアワード」特別賞を受賞しています
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