2022/04/13 更新

写真a

ナリタ アキヒロ
成田 哲博
NARITA, Akihiro
所属
大学院理学研究科 理学専攻 生命理学 准教授
大学院担当
大学院理学研究科
学部担当
理学部
職名
准教授
連絡先
メールアドレス

学位 1

  1. 理学博士 ( 2001年3月   東京大学 ) 

研究キーワード 1

  1. アクチン、微小管等の細胞骨格に関する蛋白質複合体の、電子顕微鏡による三次元構造決定

研究分野 3

  1. その他 / その他  / 生物物理学

  2. その他 / その他  / 構造生物化学

  3. その他 / その他  / ナノ材料・ナノバイオサイエンス

経歴 1

  1. 名古屋大学   大学院理学研究科 生命理学専攻 超分子機能学   准教授

    2013年4月 - 現在

学歴 2

  1. 東京大学   理学研究科   物理学

    1998年4月 - 2001年3月

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    国名: 日本国

  2. 東京大学   理学部   物理

    - 1996年3月

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    国名: 日本国

所属学協会 2

  1. 日本顕微鏡学会

    2015年5月 - 現在

  2. 日本生物物理学会

委員歴 11

  1. 日本生物物理学会   分野別専門委員  

    2021年10月 - 現在   

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    団体区分:学協会

  2. 生体運動研究合同班会議   代表  

    2020年5月 - 2021年1月   

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    団体区分:その他

  3. 日本顕微鏡学会   和文誌「顕微鏡」編集委員  

    2019年1月 - 現在   

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    団体区分:学協会

  4. 日本顕微鏡学会学術講演会実行委員会   生物系プログラム副委員長  

    2018年5月 - 2019年5月   

  5. 日本顕微鏡学会関西支部   幹事  

    2015年5月 - 2019年5月   

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    団体区分:学協会

  6. 日本顕微鏡学会理事会   理事  

    2015年5月 - 2017年5月   

  7. 日本顕微鏡学会第71回学術講演会実行委員会   プログラム委員  

    2014年10月 - 2015年5月   

  8. 顕微鏡学会第57回シンポジウム実行委員会   プログラム委員  

    2012年11月 - 2013年11月   

  9. 第50回日本生物物理学会年会実行委員会   プログラム担当実行委員  

    2011年9月 - 2012年9月   

  10. 日本顕微鏡学会第66回学術講演会実行委員会   実行委員アジア若手シンポジウム担当  

    2009年5月 - 2010年5月   

  11. 生物物理若手の会   会長  

    1998年8月 - 1999年8月   

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受賞 4

  1. 文部科学大臣表彰若手科学賞

    2008年4月   文部科学省  

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    受賞国:日本国

  2. 風戸研究奨励賞

    2008年2月   風戸研究奨励会  

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    受賞国:日本国

  3. 論文賞 

    2019年5月   日本顕微鏡学会  

  4. 論文賞 

    2018年5月   日本顕微鏡学会  

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    受賞区分:学会誌・学術雑誌による顕彰 

 

論文 65

  1. Structure and dynamics of Odinarchaeota tubulin and the implications for eukaryotic microtubule evolution 査読有り 国際共著

    Caner Akıl, Samson Ali, Linh T Tran, Jérémie Gaillard, Wenfei Li, Kenichi Hayashida, Mika Hirose, Takayuki Kato, Atsunori Oshima, Kosuke Fujishima, Laurent Blanchoin, Akihiro Narita, Robert C Robinson

    Science Advances   8 巻 ( 12 ) 頁: 2225   2022年5月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1126/sciadv.abm2225

  2. A cryo-TSEM with temperature cycling capability allows deep sublimation of ice to uncover fine structures in thick cells. 査読有り

    Usukura J, Narita A, Matsumoto T, Usukura E, Sunaoshi T, Watanabe S, Tamba Y, Nagakubo Y, Mizuo T, Azuma J et al

    Scientific reports   11 巻   頁: 21406   2021年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  3. Structure of a Minimal alpha-Carboxysome-Derived Shell and Its Utility in Enzyme Stabilization. 査読有り 国際共著

    Tan YQ, Ali S, Xue B, Teo WZ, Ling LH, Go MK, Lv H, Robinson RC, Narita A, Yew WS

    Biomacromolecules   22 巻 ( 10 ) 頁: 4095 - 4109   2021年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  4. Structural insights into the regulation of actin capping protein by twinfilin C-terminal tail 査読有り

    Shuichi Takeda, Ryotaro Koike, IkukoFujiwara, AkihiroNarita, Makoto Miyata, MotonoriOta, Yuichiro Maéda

    Journal of Molecular Biology   433 巻 ( 9 )   2021年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmb.2021.166891

  5. Crystal structure of human V-1 in the apo form 査読有り

    Takeda Shuichi, Koike Ryotaro, Nagae Takayuki, Fujiwara Ikuko, Narita Akihiro, Maeda Yuichiro, Ota Motonori

    ACTA CRYSTALLOGRAPHICA SECTION F-STRUCTURAL BIOLOGY COMMUNICATIONS   77 巻   頁: 13 - 21   2021年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1107/S2053230X20016829

    Web of Science

  6. Improved unroofing protocols for cryo-electron microscopy, atomic force microscopy and freeze-etching electron microscopy and the associated mechanisms 査読有り

    Morone Nobuhiro, Usukura Eiji, Narita Akihiro, Usukura Jiro

    MICROSCOPY   69 巻 ( 6 ) 頁: 350 - 359   2020年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1093/jmicro/dfaa028

    Web of Science

  7. Principal component analysis of data from NMR titration experiment of uniformly N-15 labeled amyloid beta (1-42) peptide with osmolytes and phenolic compounds 査読有り

    Iwaya Naoko, Goda Natsuko, Matsuzaki Mizuki, Narita Akihiro, Shigemitsu Yoshiki, Tenno Takeshi, Abe Yoshito, Hoshi Minako, Hiroaki Hidekazu

    ARCHIVES OF BIOCHEMISTRY AND BIOPHYSICS   690 巻   2020年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.abb.2020.108446

    Web of Science

  8. アクチンの機能を構造から理解する 招待有り 査読有り

    成田哲博

    生体の科学   71 巻 ( 4 ) 頁: 304 - 309   2020年8月

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    担当区分:筆頭著者, 最終著者, 責任著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  9. D-Loop Mutation G42A/G46A Decreases Actin Dynamics 査読有り

    Matsuzaki Mizuki, Fujiwara Ikuko, Kashima Sae, Matsumoto Tomoharu, Oda Toshiro, Hayashi Masahito, Maeda Kayo, Takiguchi Kingo, Maeda Yuichiro, Narita Akihiro

    BIOMOLECULES   10 巻 ( 5 )   2020年5月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.3390/biom10050736

    Web of Science

  10. ADF/cofilin regulation from a structural viewpoint 招待有り 査読有り

    Narita Akihiro

    JOURNAL OF MUSCLE RESEARCH AND CELL MOTILITY   41 巻 ( 1 ) 頁: 141 - 151   2020年3月

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    担当区分:筆頭著者, 最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1007/s10974-019-09546-6

    Web of Science

  11. Rsph4a is essential for the triplet radial spoke head assembly of the mouse motile cilia 査読有り

    Yoke Hiroshi, Ueno Hironori, Narita Akihiro, Sakai Takafumi, Horiuchi Kahoru, Shingyoji Chikako, Hamada Hiroshi, Shinohara Kyosuke

    PLOS GENETICS   16 巻 ( 3 )   2020年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1371/journal.pgen.1008664

    Web of Science

  12. Novel inter-domain Ca 2+-binding site in the gelsolin superfamily protein fragmin 査読有り

    Shuichi Takeda, Ikuko Fujiwara, Yasunobu Sugimoto, Toshiro Oda, Akihiro Narita, Yuichiro Maéda

    Journal of muscle research and cell motility   41 巻   頁: 153 - 162   2019年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: https://doi.org/10.1007/s10974-019-09571-5

  13. Dynamic Properties of Human alpha-Synuclein Related to Propensity to Amyloid Fibril Formation 査読有り

    JOURNAL OF MOLECULAR BIOLOGY   431 巻 ( 17 ) 頁: 3229 - 3245   2019年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.jmb.2019.05.047

    Web of Science

  14. Structural Polymorphism of Actin 査読有り

    Oda Toshiro, Takeda Shuichi, Narita Akihiro, Maeda Yuichiro

    JOURNAL OF MOLECULAR BIOLOGY   431 巻 ( 17 ) 頁: 3217 - 3228   2019年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.jmb.2019.05.048

    Web of Science

  15. The structure of a 15-stranded actin-like filament from Clostridium botulinum 査読有り 国際共著

    NATURE COMMUNICATIONS   10 巻   2019年6月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1038/s41467-019-10779-9

    Web of Science

  16. コフィリンによるアクチン線維切断とその制御 招待有り 査読有り

    成田哲博 田中康太郎

    生化学   91 巻 ( 1 ) 頁: 109 - 113   2019年

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: doi:10.14952/SEIKAGAKU.2019.910109

  17. Polymerization and depolymerization of actin with nucleotide states at filament ends 査読有り

    Ikuko Fujiwara, Shuichi Takeda, Toshiro Oda, Hajime Honda, Akihiro Narita, Yuichiro Maéda

    Biophysical reviews   10 巻 ( 6 ) 頁: 1513 - 1519   2018年11月

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    記述言語:英語  

  18. The trans isomer of Tau peptide is prone to aggregate, and the WW domain of Pin1 drastically decreases its aggregation 査読有り

    Ikura Teikichi, Tochio Naoya, Kawasaki Ryosuke, Matsuzaki Mizuki, Narita Akihiro, Kikumoto Mahito, Utsunomiya-Tate Naoko, Tate Shin-ichi, Ito Nobutoshi

    FEBS LETTERS   592 巻 ( 18 ) 頁: 3082-3091   2018年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1002/1873-3468.13218

    Web of Science

  19. Helical rotation of the diaphanous-related formin mDia1 generates actin filaments resistant to cofilin 査読有り

    Mizuno Hiroaki, Tanaka Kotaro, Yamashiro Sawako, Narita Akihiro, Watanabe Naoki

    PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA   115 巻 ( 22 ) 頁: E5000-E5007   2018年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1073/pnas.1803415115

    Web of Science

  20. Structural basis for cofilin binding and actin filament disassembly 査読有り

    Tanaka Kotaro, Takeda Shuichi, Mitsuoka Kaoru, Oda Toshiro, Kimura-Sakiyama Chieko, Maeda Yuichiro, Narita Akihiro

    NATURE COMMUNICATIONS   9 巻   2018年5月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1038/s41467-018-04290-w

    Web of Science

  21. クライオ電子顕微鏡法によるアクチン線維の構造解析 招待有り 査読有り

    成田哲博

    実験医学   5月号 巻   2018年5月

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    担当区分:筆頭著者, 最終著者, 責任著者   記述言語:日本語  

  22. Advances in Structural Biology and the Application to Biological Filament Systems 査読有り 国際共著

    Popp David, Koh Fujiet, Scipion Clement P. M., Ghoshdastider Umesh, Narita Akihiro, Holmes Kenneth C., Robinson Robert C.

    BIOESSAYS   40 巻 ( 4 )   2018年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1002/bies.201700213

    Web of Science

  23. F-Form Actin Crystal Structures: Mechanisms of Actin Assembly and F-Actin ATP-Hydrolysis

    Takeda Shuichi, Narita Akihiro, Oda Toshiro, Tanaka Kotaro, Koike Ryotaro, Ota Motonori, Fujiwara Ikuko, Watanabe Nobuhisa, Maeda Yuichiro

    BIOPHYSICAL JOURNAL   114 巻 ( 3 ) 頁: 381A-381A   2018年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

    Web of Science

  24. Keeping the focus on biophysics and actin filaments in Nagoya: A report of the 2016 "now in actin" symposium 招待有り 査読有り

    Fujiwara Ikuko, Narita Akihiro

    CYTOSKELETON   74 巻 ( 12 ) 頁: 450-464   2017年12月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1002/cm.21384

    Web of Science

  25. A Cryosectioning Technique for the Observation of Intracellular Structures and Immunocytochemistry of Tissues in Atomic Force Microscopy (AFM). 査読有り

    Usukura E, Narita A, Yagi A, Sakai N, Uekusa Y, Imaoka Y, Ito S, Usukura J

    Scientific reports   7 巻 ( 1 ) 頁: 6462   2017年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1038/s41598-017-06942-1

    PubMed

  26. Development of a new type of low-voltage cryo-electron microscope enabling simultaneous imaging of STEM and SEM in biological samples. 招待有り 査読有り

    Usukura J., Narita A., Matsumoto T., Usukura E., Sunaoshi T., Tamba Y., Azuma J., Nagakubo Y., Mizuo T., Osumi M., Nimura K., Tamochi R., Ose Y.

    Scientific Instrument News   2018 Vol10 巻   頁: .   2017年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Web of Science

  27. A new approach for the direct visualization of the membrane cytoskeleton in cryo-electron microscopy: a comparative study with freeze-etching electron microscopy. 査読有り

    Makihara M, Watanabe T, Usukura E, Kaibuchi K, Narita A, Tanaka N, Usukura J

    Microscopy (Oxford, England)   65 巻 ( 6 ) 頁: 488-498   2016年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1093/jmicro/dfw037

    PubMed

  28. Structural complexity of filaments formed from the actin and tubulin folds. 査読有り 国際共著

    Jiang S, Ghoshdastider U, Narita A, Popp D, Robinson RC

    Communicative & integrative biology   9 巻 ( 6 ) 頁: e1242538   2016年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1080/19420889.2016.1242538

    PubMed

  29. Direct observation of the actin filament by tip-scan atomic force microscopy. 査読有り

    Microscopy (Oxford, England)   65 巻 ( 4 ) 頁: 370-7   2016年8月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1093/jmicro/dfw017

    PubMed

  30. An Unroofing Method to Observe the Cytoskeleton Directly at Molecular Resolution Using Atomic Force Microscopy. 査読有り

    Usukura E, Narita A, Yagi A, Ito S, Usukura J

    Scientific reports   6 巻   頁: 27472   2016年6月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1038/srep27472

    PubMed

  31. Nuclear magnetic resonance evidence for the dimer formation of beta amyloid peptide 1-42 in 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol. 査読有り

    Shigemitsu Y, Iwaya N, Goda N, Matsuzaki M, Tenno T, Narita A, Hoshi M, Hiroaki H

    Analytical biochemistry   498 巻   頁: 59-67   2016年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.ab.2015.12.021

    PubMed

  32. Novel actin filaments from Bacillus thuringiensis form nanotubules for plasmid DNA segregation. 査読有り 国際共著

    Jiang S, Narita A, Popp D, Ghoshdastider U, Lee LJ, Srinivasan R, Balasubramanian MK, Oda T, Koh F, Larsson M, Robinson RC

    Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America   113 巻 ( 9 ) 頁: E1200-5   2016年3月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1073/pnas.1600129113

    PubMed

  33. Dynactin 3D Structure: Implications for Assembly and Dynein Binding 査読有り

    Hiroshi Imai, Akihiro Narita, Yuichiro Maéda, Trina A. Schroer

    Journal of Molecular Biology   426 巻 ( 19 ) 頁: 3262-3271   2014年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  34. Electron Tomography and Simulation of Baculovirus Actin Comet Tails Support a Tethered Filament Model of Pathogen Propulsion 査読有り

    Mueller, J, Pfanzelter, J, Winkler, C, Narita, A, Clainche, CL, Nemethova, M, Carlier, M, Maeda, Y, Welch, MD, Ohkawa, T, Schmeiser, C, Resch, GP, Small, JV

    PLOS Biology     2014年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: doi/10.1371/journal.pbio.1001765

  35. 電子線トモグラフィーによる細胞内アクチンフィラメント構造解析 招待有り 査読有り

    成田 哲博

    顕微鏡   148 巻 ( 2 ) 頁: 78-83   2013年8月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:日本語  

    近年電子線トモグラフィーにより細胞内構造の可視化が急速に進展している一方で、細胞内蛋白質構造のような微細構造の解析は未だ難しい。主な原因は、1:細胞内構造のS/Nの悪さ、2:ミッシングエッジやミッシングピラミッドなどの、データが存在しない逆空間領域の取り扱いの二つである。筆者らは、細胞の中で膜構造に次いで顕著な構造物である線維状蛋白質構造、特にアクチンフィラメント網構造の解析に的を絞り、共同研究者のJohn Victor Smallらが1の問題を負染色法によって部分的に解決、筆者らが2の問題を回避する方策を考案することによって、ある程度有用な細胞内構造解析技術を構築することができた。本項ではその技術を概説する。

  36. Role of the Actin Ala-108–Pro-112 Loop in Actin Polymerization and ATPase Activities 査読有り

    Journal of Biological Chemistry   287 巻 ( 52 ) 頁: 43270 - 43276   2012年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  37. Microtubule-like Properties of the Bacterial Actin Homolog ParM-R1 査読有り 国際共著

    Popp, D. Narita, A. Lee, L. J. Larsson, M. Robinson, R. C.

    J Biol Chem   287 巻 ( 44 ) 頁: 37078-88   2012年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    In preparation for mammalian cell division, microtubules repeatedly probe the cytoplasm to capture chromosomes and assemble the mitotic spindle. Critical features of this microtubule system are the formation of radial arrays centered at the centrosomes and dynamic instability, leading to persistent cycles of polymerization and depolymerization. Here, we show that actin homolog, ParM-R1 that drives segregation of the R1 multidrug resistance plasmid from Escherichia coli, can also self-organize in vitro into asters, which resemble astral microtubules. ParM-R1 asters grow from centrosome-like structures consisting of interconnected nodes related by a pseudo 8-fold symmetry. In addition, we show that ParM-R1 is able to perform persistent microtubule-like oscillations of assembly and disassembly. In vitro, a whole population of ParM-R1 filaments is synchronized between phases of growth and shrinkage, leading to prolonged synchronous oscillations even at physiological ParM-R1 concentrations. These results imply that the selection pressure to reliably segregate DNA during cell division has led to common mechanisms within diverse segregation machineries.

  38. Direct determination of actin polarity in the cell 査読有り 国際共著

    Narita, A. Mueller, J. Urban, E. Vinzenz, M. Small, J. V. Maeda, Y.

    Journal of molecular biology   419 巻 ( 5 ) 頁: 359-68   2012年6月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Actin filaments are polar structures that exhibit a fast growing plus end and a slow growing minus end. According to their organization in cells, in parallel or antiparallel arrays, they can serve, respectively, in protrusions or in contractions. The determination of actin filament polarity in subcellular compartments is therefore required to establish their local function. Myosin binding has previously been the sole method of polarity determination. Here, we report the first direct determination of actin filament polarity in the cell without myosin binding. Negatively stained cytoskeletons of lamellipodia were analyzed by adapting electron tomography and a single particle analysis for filamentous complexes. The results of the stained cytoskeletons confirmed that all actin filament ends facing the cell membrane were the barbed ends. In general, this approach should be applicable to the analysis of actin polarity in tomograms of the actin cytoskeleton.

  39. Novel actin-like filament structure from Clostridium tetani 査読有り 国際共著

    Popp, D. Narita, A. Lee, L. J. Ghoshdastider, U. Xue, B. Srinivasan, R. Balasubramanian, M. K. Tanaka, T. Robinson, R. C.

    J Biol Chem   287 巻 ( 25 ) 頁: 21121-9   2012年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Eukaryotic F-actin is constructed from two protofilaments that gently wind around each other to form a helical polymer. Several bacterial actin-like proteins (Alps) are also known to form F-actin-like helical arrangements from two protofilaments, yet with varied helical geometries. Here, we report a unique filament architecture of Alp12 from Clostridium tetani that is constructed from four protofilaments. Through fitting of an Alp12 monomer homology model into the electron microscopy data, the filament was determined to be constructed from two antiparallel strands, each composed of two parallel protofilaments. These four protofilaments form an open helical cylinder separated by a wide cleft. The molecular interactions within single protofilaments are similar to F-actin, yet interactions between protofilaments differ from those in F-actin. The filament structure and assembly and disassembly kinetics suggest Alp12 to be a dynamically unstable force-generating motor involved in segregating the pE88 plasmid, which encodes the lethal tetanus toxin, and thus a potential target for drug design. Alp12 can be repeatedly cycled between states of polymerization and dissociation, making it a novel candidate for incorporation into fuel-propelled nanobiopolymer machines.

  40. Actin branching in the initiation and maintenance of lamellipodia 査読有り 国際共著

    Vinzenz, M. Nemethova, M. Schur, F. Mueller, J. Narita, A. Urban, E. Winkler, C. Schmeiser, C. Koestler, S. A. Rottner, K. Resch, G. P. Maeda, Y. Small, J. V.

    Journal of cell science   125 巻 ( 11 ) 頁: 2775-85   2012年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Using correlated live-cell imaging and electron tomography we found that actin branch junctions in protruding and treadmilling lamellipodia are not concentrated at the front as previously supposed, but link actin filament subsets in which there is a continuum of distances from a junction to the filament plus ends, for up to at least 1 mum. When branch sites were observed closely spaced on the same filament their separation was commonly a multiple of the actin helical repeat of 36 nm. Image averaging of branch junctions in the tomograms yielded a model for the in vivo branch at 2.9 nm resolution, which was comparable with that derived for the in vitro actin-Arp2/3 complex. Lamellipodium initiation was monitored in an intracellular wound-healing model and was found to involve branching from the sides of actin filaments oriented parallel to the plasmalemma. Many filament plus ends, presumably capped, terminated behind the lamellipodium tip and localized on the dorsal and ventral surfaces of the actin network. These findings reveal how branching events initiate and maintain a network of actin filaments of variable length, and provide the first structural model of the branch junction in vivo. A possible role of filament capping in generating the lamellipodium leaflet is discussed and a mathematical model of protrusion is also presented.

  41. Merits of the double-stranded form of the actin filament revealed by structures of the filament ends. 招待有り 査読有り

    Akihiro Narita

    Communicative and Integrative Biology   4 巻 ( 69 ) 頁: 692-695   2011年11月

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    担当区分:筆頭著者, 最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Actin forms a double-stranded filament, and the majority of actin filaments in the cell undergo the dynamic process of polymerization and depolymerization at both ends. Actin dynamics plays numerous important roles in eukaryotic cells. In order to understand actin dynamics, structural elucidation of the actin filament ends is particularly important because polymerization and depolymerization occurs only at the ends. We have developed original image analysis procedures to determine the structures of the actin filament ends from cryo-electron micrographs, and two structures have been determined. The structures revealed that the actin filament takes advantage of its double-stranded form to regulate its dynamics at both ends by a surprisingly simple mechanism.

  42. Minimum requirements for the actin-like treadmilling motor system 招待有り 査読有り

    Akihiro Narita

    Bioarchitecture   1 巻 ( 5 ) 頁: 205-208   2011年9月

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    担当区分:筆頭著者, 最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Actin is one of the most abundant proteins in eukaryote cells, which forms a double stranded filament. The actin filament is not only a main component of the cytoskeleton, but also acts as a motor protein which moves toward one specific end, the barbed end, driven by polymerization at the barbed end and depolymerization at the other end, the pointed end, without any associated proteins. This motor activity is referred to as "treadmilling" and it represents the simplest motor system known, consisting of only one 42 kDa protein, actin. Here we report the minimum requirements of the actin-like motor system elucidated by computer simulations: (1) Nucleotide binding and ATPase activity in the filament; (2) Polarity in the rates of polymerization and depolymerization between the two ends; and (3) The dependence of the subunit-subunit interactions on the bound nucleotide. These requirements are simple and this knowledge should facilitate the development of artificial molecular motor systems in the future.

  43. Structural basis for the slow dynamics of the actin filament pointed end. 査読有り

    Narita, A., Oda, T. & Maeda, Y.

    The EMBO Journal   30 巻   頁: 1230-7   2011年3月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The actin filament has clear polarity where one end, the pointed end, has a much slower polymerization and depolymerization rate than the other end, the barbed end. This intrinsic difference of the ends significantly affects all actin dynamics in the cell, which has central roles in a wide spectrum of cellular functions. The detailed mechanism underlying this difference has remained elusive, because high-resolution structures of the filament ends have not been available. Here, we present the structure of the actin filament pointed end obtained using a single particle analysis of cryo-electron micrographs. We determined that the terminal pointed end subunit is tilted towards the penultimate subunit, allowing specific and extra loop-to-loop inter-strand contacts between the two end subunits, which is not possible in other parts of the filament. These specific contacts prevent the end subunit from dissociating. For elongation, the loop-to-loop contacts also inhibit the incorporation of another actin monomer at the pointed end. These observations are likely to account for the less dynamic pointed end.

    DOI: doi:10.1038/emboj.2011.48

  44. Human Spire Interacts with the Barbed End of the Actin Filament 査読有り

    Ito, T., Narita, A., Hirayama, T., Taki, M., Iyoshi, S., Yamamoto, Y., Maeda, Y. & Oda, T.

    Journal of Molecular Biology   408 巻   頁: 26-39   2011年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Spire is an actin nucleator that initiates actin polymerization at a specific place in the cell. Similar to the Arp2/3 complex, spire was initially considered to bind to the pointed end of the actin filament when it generates a new actin filament. Subsequently, spire was reported to be associated with the barbed end (B-end); thus, there is still no consensus regarding the end with which spire interacts. Here, we report direct evidence that spire binds to the B-end of the actin filament, under conditions where spire accelerates actin polymerization. Using electron microscopy, we visualized the location of spire bound to the filament by gold nanoparticle labeling of the histidine-tagged spire, and the polarity of the actin filament was determined by image analysis. In addition, our results suggest that multiple spires, linked through one gold nanoparticle, enhance the acceleration of actin polymerization. The B-end binding of spire provides the basis for understanding its functional mechanism in the cell.

    DOI: doi:10.1016/j.jmb.2010.12.045

  45. Electron Microscopic Visualization of the Filament Binding Mode of Actin-Binding Proteins 査読有り

    Ito, T, Hirayama, T., Taki, M., Iyoshi, S., Dai, S., Takeda, S., Sakiyama, C. K., Oda, T., Yamamoto, Y., Maeda, Y. & Narita, A.

    Journal of Molecular Biology   408 巻   頁: 18-25   2011年

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    A large number of actin-binding proteins (ABPs) regulate various kinds of cellular events in which the superstructure of the actin cytoskeleton is dynamically changed. Thus, to understand the actin dynamics in the cell, the mechanisms of actin regulation by ABPs must be elucidated. Moreover, it is particularly important to identify the side, barbed-end or pointed-end ABP binding sites on the actin filament. However, a simple, reliable method to determine the ABP binding sites on the actin filament is missing. Here, a novel electron microscopic method for determining the ABP binding sites is presented. This approach uses a gold nanoparticle that recognizes a histidine tag on an ABP and an image analysis procedure that can determine the polarity of the actin filament. This method will facilitate future study of ABPs.

    DOI: 10.1016/j.jmb.2011.01.054

  46. Two distinct mechanisms for actin capping protein regulation--steric and allosteric inhibition 査読有り

    Takeda, S., Minakata, S., Koike, R., Kawahata, I., Narita, A., Kitazawa, M., Ota, M., Yamakuni, T., Maeda, Y. & Nitanai, Y.

    PLoS Biology   8 巻   頁: e1000416   2010年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The actin capping protein (CP) tightly binds to the barbed end of actin filaments, thus playing a key role in actin-based lamellipodial dynamics. V-1 and CARMIL proteins directly bind to CP and inhibit the filament capping activity of CP. V-1 completely inhibits CP from interacting with the barbed end, whereas CARMIL proteins act on the barbed end-bound CP and facilitate its dissociation from the filament (called uncapping activity). Previous studies have revealed the striking functional differences between the two regulators. However, the molecular mechanisms describing how these proteins inhibit CP remains poorly understood. Here we present the crystal structures of CP complexed with V-1 and with peptides derived from the CP-binding motif of CARMIL proteins (CARMIL, CD2AP, and CKIP-1). V-1 directly interacts with the primary actin binding surface of CP, the C-terminal region of the alpha-subunit. Unexpectedly, the structures clearly revealed the conformational flexibility of CP, which can be attributed to a twisting movement between the two domains. CARMIL peptides in an extended conformation interact simultaneously with the two CP domains. In contrast to V-1, the peptides do not directly compete with the barbed end for the binding surface on CP. Biochemical assays revealed that the peptides suppress the interaction between CP and V-1, despite the two inhibitors not competing for the same binding site on CP. Furthermore, a computational analysis using the elastic network model indicates that the interaction of the peptides alters the intrinsic fluctuations of CP. Our results demonstrate that V-1 completely sequesters CP from the barbed end by simple steric hindrance. By contrast, CARMIL proteins allosterically inhibit CP, which appears to be a prerequisite for the uncapping activity. Our data suggest that CARMIL proteins down-regulate CP by affecting its conformational dynamics. This conceptually new mechanism of CP inhibition provides a structural basis for the regulation of the barbed end elongation in cells.

  47. Filament structure, organization, and dynamics in MreB sheets. 査読有り

    Popp, D., Narita, A., Maeda, K., Fujisawa, T., Ghoshdastider, U., Iwasa, M., Maeda, Y. & Robinson, R. C.

    The Journal of Biological Chemistry   285 巻   頁: 15858-65   2010年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    In vivo fluorescence microscopy studies of bacterial cells have shown that the bacterial shape-determining protein and actin homolog, MreB, forms cable-like structures that spiral around the periphery of the cell. The molecular structure of these cables has yet to be established. Here we show by electron microscopy that Thermatoga maritime MreB forms complex, several mum long multilayered sheets consisting of diagonally interwoven filaments in the presence of either ATP or GTP. This architecture, in agreement with recent rheological measurements on MreB cables, may have superior mechanical properties and could be an important feature for maintaining bacterial cell shape. MreB polymers within the sheets appear to be single-stranded helical filaments rather than the linear protofilaments found in the MreB crystal structure. Sheet assembly occurs over a wide range of pH, ionic strength, and temperature. Polymerization kinetics are consistent with a cooperative assembly mechanism requiring only two steps: monomer activation followed by elongation. Steady-state TIRF microscopy studies of MreB suggest filament treadmilling while high pressure small angle x-ray scattering measurements indicate that the stability of MreB polymers is similar to that of F-actin filaments. In the presence of ADP or GDP, long, thin cables formed in which MreB was arranged in parallel as linear protofilaments. This suggests that the bacterial cell may exploit various nucleotides to generate different filament structures within cables for specific MreB-based functions.

  48. Suprastructures and dynamic properties of mycobacterium tuberculosis FtsZ. 査読有り

    Popp, D., Iwasa, M., Erickson, H. P., Narita, A., Maeda, Y. & Robinson, R. C.

    The Journal of Biological Chemistry   285 巻   頁: 11281-9   2010年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Tuberculosis causes the most death in humans by any bacterium. Drug targeting of bacterial cytoskeletal proteins requires detailed knowledge of the various filamentous suprastructures and dynamic properties. Here, we have investigated by high resolution electron microscopy the assembly of cell division protein and microtubule homolog FtsZ from Mycobacterium tuberculosis (MtbFtsZ) in vitro in the presence of various monovalent salts, crowding agents and polycations. Supramolecular structures, including two-dimensional rings, three-dimensional toroids, and multistranded helices formed in the presence of molecular crowding, were similar to those observed by fluorescence microscopy in bacteria in vivo. Dynamic properties of MtbFtsZ filaments were visualized by light scattering and real time total internal reflection fluorescence microscopy. Interestingly, MtbFtsZ revealed a form of dynamic instability at steady state. Cation-induced condensation phenomena of bacterial cytomotive polymers have not been investigated in any detail, although it is known that many bacteria can contain high amounts of polycations, which may modulate the prokaryotic cytoskeleton. We find that above a threshold concentration of polycations which varied with the valence of the cation, ionic strength, and pH, MtbFtsZ mainly formed sheets. The general features of these cation-induced condensation phenomena could be explained in the framework of the Manning condensation theory. Chirality and packing defects limited the dimensions of sheets and toroids at steady state as predicted by theoretical models. In first approximation simple physical principles seem to govern the formation of MtbFtsZ suprastructures.

  49. Polymeric structures and dynamic properties of the bacterial actin AlfA 査読有り

    Popp, D., Narita, A., Ghoshdastider, U., Maeda, K., Maeda, Y., Oda, T., Fujisawa, T., Onishi, H., Ito, K. & Robinson, R. C.

    Journal of Molecular Biology   397 巻   頁: 1031-41   2010年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    AlfA is a recently discovered DNA segregation protein from Bacillus subtilis that is distantly related to actin and the bacterial actin homologues ParM and MreB. Here we show that AlfA mostly forms helical 7/3 filaments, with a repeat of about 180 A, that are arranged in three-dimensional bundles. Other polymorphic structures in the form of two-dimensional rafts or paracrystalline nets were also observed. Here AlfA adopted a 16/7 helical symmetry, with a repeat of about 387 A. Thin polymers consisting of several intertwining filaments also formed. Observed helical symmetries of AlfA filaments differed from those of other members of the actin family: F-actin, ParM, or MreB. Both ATP and guanosine 5'-triphosphate are able to promote rapid AlfA filament formation with almost equal efficiencies. The helical structure is only preserved under physiological salt concentrations and at a pH between 6.4 and 7.4, the physiological range of the cytoplasm of B. subtilis. Polymerization kinetics are extremely rapid and compatible with a cooperative assembly mechanism requiring only two steps: monomer activation followed by elongation, making AlfA one of the most efficient polymerizing motors within the actin family. Phosphate release lags behind polymerization, and time-lapse total internal reflection fluorescence images of AlfA bundles are consistent with treadmilling rather than dynamic microtubule-like instability. High-pressure small angle X-ray scattering experiments reveal that the stability of AlfA filaments is intermediate between the stability of ParM and the stability of F-actin. These results emphasize that actin-like polymerizing machineries have diverged to produce a variety of filament geometries with diverse properties that are tailored for specific biological processes.

  50. Structure and filament dynamics of the pSK41 actin-like ParM protein: implications for plasmid DNA segregation 査読有り 国際共著

      285 巻 ( 13 ) 頁: 10130 - 10140   2010年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  51. Molecular mechanism of bundle formation by the bacterial actin ParM. 査読有り

    Popp, D., Narita, A., Iwasa, M., Maeda, Y. & Robinson, R. C.

    Biochemical and Biophysical Research Communications   391 巻   頁: 1598-603   2010年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The actin homolog ParM plays a microtubule-like role in segregating DNA prior to bacterial cell division. Fluorescence and cryo-electron microscopy have shown that ParM forms filament bundles between separating DNA plasmids in vivo. Given the lack of ParM bundling proteins it remains unknown how ParM bundles form at the molecular level. Here we show using time-lapse TIRF microscopy, under in vitro molecular crowding conditions, that ParM-bundle formation consists of two distinct phases. At the onset of polymerization bundle thickness and shape are determined in the form of nuclei of short helically disordered filaments arranged in a liquid-like lattice. These nuclei then undergo an elongation phase whereby they rapidly increase in length. At steady state, ParM bundles fuse into one single large aggregate. This behavior had been predicted by theory but has not been observed for any other cytomotive biopolymer, including F-actin. We employed electron micrographs of ParM rafts, which are 2-D analogs of 3-D bundles, to identify the main molecular interfilament contacts within these suprastructures. The interface between filaments is similar for both parallel and anti-parallel orientations and the distribution of filament polarity is random within a bundle. We suggest that the interfilament interactions are not due to the interactions of specific residues but rather to long-range, counter ion mediated, electrostatic attractive forces. A randomly oriented bundle ensures that the assembly is rigid and that DNA may be captured with equal efficiency at both ends of the bundle via the ParR binding protein.

  52. 繊維状構造のための単粒子解析法 招待有り 査読有り

    成田 哲博

    生物物理   49 巻 ( 6 ) 頁: 314-317   2009年11月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:日本語  

    アクチンフィラメントや微小管などの繊維状タンパ
    ク質重合体は,真核生物における細胞骨格,細胞運
    動,接着,物質のとりこみ,排出,細胞分裂など非常
    に多岐にわたる現象において中心的な存在である.そ
    の時間的,空間的分布および機能は数多くの結合タン
    パク質によって厳密に制御されており,この制御のあ
    り方を知るためには,重合体に結合タンパク質が結合
    した状態での3 次元構造を知らなくてはならない.し
    かしながら,構造解析が難しいため,繊維状タンパク
    質重合体の機能および制御機構はわかっていないこと
    が多い.
    私たちはこの状況を打破するために,繊維状構造を
    決定するための独自の単粒子解析法の開発を進めてき
    た.最近この手法は軌道に乗り,さまざまな構造解析
    に適用できるようになった.本稿ではこの私たち独自
    の単粒子解析法を,その利点と問題点を含めて概説し
    たい

  53. Protofilament formation of ParM mutants. 査読有り

    Popp D, Iwasa M, Maeda K, Narita A, Oda T, Maéda Y

    J Mol Biol.   388 巻 ( 2 ) 頁: 209-17   2009年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    ParM, an actin homolog, forms left-handed two-start helical filaments that segregate DNA in bacteria prior to cell division. Our recent atomic model obtained from electron microscopy (EM) reconstructions of negatively stained ParM filaments implied that two salt bridges (Glu35-Lys258 and Asp63-Arg262) may be key inter-filament contacts that stabilize the left-handed ParM helix. We made mutations of these amino acids and probed the inter-strand interface of our model experimentally by EM and X-ray fiber diffraction. We found that several mutations, such as ParM single mutants Asp258 and Asp262 and double mutant Asp258/Arg262, were incapable of forming straight filaments in aqueous buffers and appeared ragged and unstructured. However, in the presence of crowding agents, straight filaments or filament bundles formed, which allowed us to elucidate the structure of these mutant filaments. Centrifugation of filaments also resulted in a pellet of straightened filaments that could be oriented in glass capillaries and gave detailed X-ray diffraction patterns. Both EM and X-ray diffraction showed that filaments formed from these ParM mutants were not double-stranded helical filaments but single protofilaments, indicating that these residues are important for formation of the ParM helix. Our data also confirm a major prediction of crowding theory, namely that molecular crowding shifts the equilibrium of even severely impaired, unstructured cytoskeletal polymers toward their structured native and functional state. ParM is the first example of a helical actin homolog that can be induced to form protofilaments.

  54. FtsZ condensates: An in vitro electron microscopy study. 査読有り

    Popp D, Iwasa M, Narita A, Erickson HP, Maéda Y.

    Biopolymers   91 巻 ( 5 ) 頁: 340-50   2009年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    In vivo cell division protein FtsZ from E. coli forms rings and spirals which have only been observed by low resolution light microscopy. We show that these suprastructures are likely formed by molecular crowding which is a predominant factor in prokaryotic cells and enhances the weak lateral bonds between proto-filaments. Although FtsZ assembles into single proto-filaments in dilute aqueous buffer, with crowding agents above a critical concentration, it forms polymorphic supramolecular structures including rings and toroids (with multiple protofilaments) about 200 nm in diameter, similar in appearance to DNA toroids, and helices with pitches of several hundred nm as well as long, linear bundles. Helices resemble those observed in vivo, whereas the rings and toroids may represent a novel energy minimized state of FtsZ, at a later stage of Z-ring constriction. We shed light on the molecular arrangement of FtsZ filaments within these suprastructures using high resolution electron microscopy.

  55. The nature of the globular- to fibrous-actin transition. 査読有り

    Oda T, Iwasa M, Aihara T, Maéda Y, Narita A.

    Nature   457 巻   頁: 441-5   2009年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Actin plays crucial parts in cell motility through a dynamic process driven by polymerization and depolymerization, that is, the globular (G) to fibrous (F) actin transition. Although our knowledge about the actin-based cellular functions and the molecules that regulate the G- to F-actin transition is growing, the structural aspects of the transition remain enigmatic. We created a model of F-actin using X-ray fibre diffraction intensities obtained from well oriented sols of rabbit skeletal muscle F-actin to 3.3 A in the radial direction and 5.6 A along the equator. Here we show that the G- to F-actin conformational transition is a simple relative rotation of the two major domains by about 20 degrees. As a result of the domain rotation, the actin molecule in the filament is flat. The flat form is essential for the formation of stable, helical F-actin. Our F-actin structure model provides the basis for understanding actin polymerization as well as its molecular interactions with actin-binding proteins.

  56. Dual roles of Gln137 of actin revealed by recombinant human cardiac muscle alpha-actin mutants. 招待有り 査読有り

    Iwasa M, Maeda K, Narita A, Maéda Y, Oda T.

    J.Biol.Chem.   283 巻 ( 39 ) 頁: 21045-53   2008年7月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The actin filament is quite dynamic in the cell. To determine the relationship between the structure and the dynamic properties of the actin filament, experiments using actin mutants are indispensable. We focused on Gln(137) to understand the relationships between two activities: the conformational changes relevant to the G- to F-actin transition and the activation of actin ATPase upon actin polymerization. To elucidate the function of Gln(137) in these activities, we characterized Gln(137) mutants of human cardiac muscle alpha-actin. Although all of the single mutants, Q137E, Q137K, Q137P, and Q137A, as well as the wild type were expressed by a baculovirus-based system, only Q137A and the wild type were purified to high homogeneity. The CD spectrum of Q137A was similar to that of the wild type, and Q137A showed the typical morphology of negatively stained Q137A F-actin images. However, Q137A had an extremely low critical concentration for polymerization. Furthermore, we found that Q137A polymerized 4-fold faster, cleaved the gamma-phosphate group of bound ATP 4-fold slower, and depolymerized 5-fold slower, as compared with the wild-type rates. These results suggest that Gln(137) plays dual roles in actin polymerization, in both the conformational transition of the actin molecule and the mechanism of ATP hydrolysis.

  57. Molecular structure of the ParM polymer and the mechanism leading to its nucleotide-driven dynamic instability. 査読有り

    Popp D, Narita A, Oda T, Fujisawa T, Matsuo H, Nitanai Y, Iwasa M, Maeda K, Onishi H, Maéda Y.

    EMBO J.   27 巻 ( 3 ) 頁: 570-9   2008年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    ParM is a prokaryotic actin homologue, which ensures even plasmid segregation before bacterial cell division. In vivo, ParM forms a labile filament bundle that is reminiscent of the more complex spindle formed by microtubules partitioning chromosomes in eukaryotic cells. However, little is known about the underlying structural mechanism of DNA segregation by ParM filaments and the accompanying dynamic instability. Our biochemical, TIRF microscopy and high-pressure SAX observations indicate that polymerization and disintegration of ParM filaments is driven by GTP rather than ATP and that ParM acts as a GTP-driven molecular switch similar to a G protein. Image analysis of electron micrographs reveals that the ParM filament is a left-handed helix, opposed to the right-handed actin polymer. Nevertheless, the intersubunit contacts are similar to those of actin. Our atomic model of the ParM-GMPPNP filament, which also fits well to X-ray fibre diffraction patterns from oriented gels, can explain why after nucleotide release, large conformational changes of the protomer lead to a breakage of intra- and interstrand interactions, and thus to the observed disintegration of the ParM filament after DNA segregation.

  58. Three-dimensional structure of cytoplasmic dynein bound to microtubules. 査読有り

    Mizuno N, Narita A, Kon T, Sutoh K, Kikkawa M.

    Proc Natl Acad Sci U S A.   104 巻 ( 52 ) 頁: 20832-7   2007年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Cytoplasmic dynein is a large, microtubule-dependent molecular motor (1.2 MDa). Although the structure of dynein by itself has been characterized, its conformation in complex with microtubules is still unknown. Here, we used cryoelectron microscopy (cryo-EM) to visualize the interaction between dynein and microtubules. Most dynein molecules in the nucleotide-free state are bound to the microtubule in a defined conformation and orientation. A 3D image reconstruction revealed that dynein's head domain, formed by a ring-like arrangement of AAA+ domains, is located approximately 280 A away from the center of the microtubule. The order of the AAA+ domains in the ring was determined by using recombinant markers. Furthermore, a 3D helical image reconstruction of microtubules with a dynein's microtubule binding domain [dynein stalk (DS)] revealed that the stalk extends perpendicular to the microtubule. By combining the 3D maps of the dynein-microtubule and DS-microtubule complexes, we present a model for how dynein in the nucleotide-free state binds to microtubules and discuss models for dynein's power stroke.

  59. Molecular determination by electron microscopy of the dynein-microtubule complex structure. 査読有り

    Narita A, Mizuno N, Kikkawa M, Maéda Y.

    J. Mol. Biol.   372 巻 ( 5 ) 頁: 1320-36   2007年10月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Dynein is a minus-end-directed microtubule (MT) motor that is responsible for the wide range of MT-based motility in eukaryotic cells. Detailed mechanism of the dynein chemomechanical conversion is still unknown, partly because the structure of dynein is not studied at high resolution. To address this problem and reconstruct the dynein-MT complex at higher resolution, we have developed new procedures based on single particle analysis. To accurately determine the orientation of the dynein-MT complex, we introduced a "dynein track model" to restrict the possible dynein positions on the images. We tested our procedures by reconstructing structures from simulated dynein-MT complex images. Starting from the simulated noisy images generated using three different models of the dynein-MT complex, we have successfully recovered the original three-dimensional (3-D) structure. We also showed that our procedure is robust against fluctuation of the dynein molecules and can determine the structure even when the dynein position fluctuates to a certain extent. Convergence of the final 3-D structure can be tested with a "two-dimensional (2-D) agreement value," which we introduced to see whether the final structure is a result of overfit from fluctuating dynein or not. When the procedures did not work well due to the fluctuation, we could recognize the failure by this 2-D agreement value. Finally, the actual structure of the dynein-MT complex was determined from actual cryoelectron micrographs of Dictyostelium cytoplasmic dynein-MT complex. This method has revealed the detailed 3-D structures of the dynein-MT complex and will shed light on the motor mechanism of the dynein molecule.

  60. アクチンフィラメント端の伸長制御機構 招待有り

    成田哲博

    月刊バイオニクス   ( 3月号 ) 頁: 62-69   2007年3月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:日本語  

    細胞運動や細胞分裂、細胞骨格など生命現象の根幹にかかわる機能を担うアクチン。
    その機能には、アクチンフィラメントの端でおこる重合、脱落が重要な役割を果たしているが、詳しいメカニズムは不明であった。アクチンフィラメント端とアクチンフィラメント端結合タンパク質CPの3次元構造の決定によって、謎の一端が明かされた。

  61. Concerning the dynamic instability of actin homolog ParM. 査読有り

    Popp D, Yamamoto A, Iwasa M, Narita A, Maeda K, Maéda Y.

    Biochem Biophys Res Commun.   353 巻 ( 1 ) 頁: 109-14   2007年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Using in vitro TIRF- and electron-microscopy, we reinvestigated the dynamics of native ParM, a prokaryotic DNA segregation protein and actin homolog. In contrast to a previous study, which used a cysteine ParM mutant, we find that the polymerization process of wild type ATP-ParM filaments consists of a polymerization phase and a subsequent steady state phase, which is dynamically unstable, like that of microtubules. We find that the apparent bidirectional polymerization of ParM, is not due to the intrinsic nature of this filament, but results from ParM forming randomly oriented bundles in the presence of crowding agents. Our results imply, that in the bacterium, ParM filaments spontaneously form bipolar bundles. Due to their intrinsic dynamic instability, ParM bundles can efficiently "search" the cytoplasmic lumen for DNA, bind it equally well at the bipolar ends and segregate it approximately symmetrically, by the insertion of ParM subunits at either end.

  62. Molecular determination by electron microscopy of the actin filament end structure. 査読有り

    Narita A, Maéda Y.

    J. Mol. Biol.   365 巻 ( 2 ) 頁: 480-501   2007年1月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    In eukaryotic cells, actin filaments play various crucial roles by altering their spatial and temporal distributions in the cell. The distribution of actin filaments is regulated by the binding of end-binding proteins, including capping protein (CapZ in muscle), the Arp2/3 complex, gelsolin, formin and tropomodulin, to the end of the actin filament. In order to determine the nature of these regulations, structural elucidations of actin filament-end-binding protein complexes are crucially important. Here, we have developed new procedures on the basis of single-particle analysis to determine the structure of the end of actin filaments from electron micrographs. In these procedures, the polarity of the actin filament image, as well as the azimuth orientation and the axial position of each actin protomer within a short stretch near the filament end, were determined accurately. This improved both the stability and accuracy of the structural determination dramatically. We tested our procedures by reconstructing structures from simulated filament images, which were obtained from 24 model structures for the actin-CapZ complex. These model structures were generated by random docking of the atomic structure of CapZ to the barbed end of an atomic model of the actin filament. Of the 24 model structures, 23 were recovered correctly by the present procedures. We found that our analysis was robust against local aberrations of the helical twist near the end of the actin filament. Finally, the procedures were applied successfully to determine the structure of the actin-CapZ complex from real cryo-electron micrographs of the complex. This is the first method for elucidating the detailed 3D structures at the end of the actin filament.

  63. Structural basis of actin filament capping at the barbed-end: a cryo-electron microscopy study. 査読有り

    Narita A, Takeda S, Yamashita A, Maéda Y.

    EMBO J.   25 巻 ( 23 ) 頁: 5626-33   2006年11月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The intracellular distribution and migration of many protein complexes and organelles is regulated by the dynamics of the actin filament. Many actin filament end-binding proteins play crucial roles in actin dynamics, since polymerization and depolymerization of actin protomers occur only at the filament ends. We present here an EM structure of the complex of the actin filament and hetero-dimeric capping protein (CP) bound to the barbed-end at 23 A resolution, by applying a newly developed methods of image analysis to cryo-electron micrographs. This structure was fitted by the crystal structure of CP and the proposed actin filament structure, allowing us to construct a model that depicts two major binding regions between CP and the barbed-end. This binding scheme accounted for the results of newly performed and previously published mutation experiments, and led us to propose a two-step binding model. This is the first determination of an actin filament end structure.

  64. Two-dimensional averaged images of the dynactin complex revealed by single particle analysis. 査読有り

    Imai H, Narita A, Schroer TA, Maéda Y.

    J. Mol. Biol.   359 巻 ( 4 ) 頁: 833-9   2006年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The dynactin complex interacts with dynein and numerous other proteins to provide for a wide range of subcellular transport functions. A detailed understanding of the structure and subunit organization of dynactin should yield new insights into its function. In the present study, we used single particle analysis to obtain a two-dimensional averaged image of dynactin isolated from chick embryo brains and visualized by negative stain electron microscopy (EM). Each individual image, consisting of the shoulder/sidearm and the rod, closely resembled the previously published quick-freeze deep-etch rotary-shadow electron micrographs. However, the averaged image revealed novel structural features that may have functional significance. The bulky shoulder complex has a triangular shape and is 13 nm wide and 8 nm high. The rod, with an overall length of 40 nm, consists of clearly defined lobes that are apparently grouped into three parts, the pointed-end complex, the middle segment, and the extra lobes at the barbed end. The pointed-end complex reveals the characteristic protrusions and clefts that were previously observed only in the isolated pointed-end complex. In the middle segment, the seven lobes are fitted to the helical symmetry of F-actin. A narrow but prominent gap separates the previously unidentified extra three lobes at the barbed end from the middle segment. The averaged image we obtained contrasts dramatically with the simple Arp1 polymer that was previously reported by single particle analysis of bovine brain dynactin. These apparent structural differences are probably due to the greater stability and integrity of the chick embryo brain dynactin preparation. We propose a new structural model for dynactin, based on our observations.

  65. Ca(2+)-induced switching of troponin and tropomyosin on actin filaments as revealed by electron cryo-microscopy. 査読有り

    Narita A, Yasunaga T, Ishikawa T, Mayanagi K, Wakabayashi T.

    J. Mol. Biol.   308 巻 ( 2 ) 頁: 241-261   2001年4月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Muscle contraction is regulated by the intracellular Ca(2+ )concentration. In vertebrate striated muscle, troponin and tropomyosin on actin filaments comprise a Ca(2+)-sensitive switch that controls contraction. Ca(2+ )binds to troponin and triggers a series of changes in actin-containing filaments that lead to cyclic interactions with myosin that generate contraction. However, the precise location of troponin relative to actin and tropomyosin and how its structure changes with Ca(2+ )have been not determined. To understand the regulatory mechanism, we visualized the location of troponin by determining the three-dimensional structure of thin filaments from electron cryo-micrographs without imposing helical symmetry to approximately 35 A resolution. With Ca(2+), the globular domain of troponin was gourd-shaped and was located over the inner domain of actin. Without Ca(2+), the main body of troponin was shifted by approximately 30 A towards the outer domain and bifurcated, with a horizontal branch (troponin arm) covering the N and C-terminal regions of actin. The C-terminal one-third of tropomyosin shifted towards the outer domain of actin by approximately 35 A supporting the steric blocking model, however it is surprising that the N-terminal half of tropomyosin shifted less than approximately 12 A. Therefore tropomyosin shifted differentially without Ca(2+). With Ca(2+), tropomyosin was located entirely over the inner domain thereby allowing greater access of myosin for force generation. The interpretation of three-dimensional maps was facilitated by determining the three-dimensional positions of fluorophores labelled on specific sites of troponin or tropomyosin by applying probabilistic distance geometry to data from fluorescence resonance energy transfer measurements.

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書籍等出版物 1

  1. ライフサイエンス顕微鏡学ハンドブック

    成田哲博( 担当: 分担執筆 ,  範囲: 負染色顕微鏡法の項)

    2018年 

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    担当ページ:191-194   記述言語:日本語

講演・口頭発表等 4

  1. クライオ電子顕微鏡による細胞骨格構造解析 招待有り

    成田哲博

    第6回TRSシンポジウム  2022年2月14日  AMED

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    開催年月日: 2022年2月

    記述言語:日本語   会議種別:シンポジウム・ワークショップ パネル(指名)  

    開催地:オンライン  

  2. タンパク質を⾒る⽅法 −クライオ法、負染⾊法からの情報抽出− 招待有り

    成田哲博

    2021年度日本顕微鏡学会ソフトマテリアル研究会講演会  2021年9月9日  日本顕微鏡学会ソフトマテリアル研究会

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    開催年月日: 2021年9月

    記述言語:日本語   会議種別:シンポジウム・ワークショップ パネル(指名)  

    開催地:オンライン  

  3. アクチン線維構造と運動マシナリー 招待有り

    成田哲博

    第43回分子生物学会年会  2020年12月3日  日本分子生物学会

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    開催年月日: 2020年12月

    記述言語:日本語   会議種別:シンポジウム・ワークショップ パネル(指名)  

    開催地:オンライン  

  4. 細胞運動のしくみ解明に挑戦する構造生物学 ~アクチン線維の精密解析~ 招待有り

    成田哲博

    未来に挑戦する構造生物科学  2020年6月5日  細胞生理学研究センター

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    開催年月日: 2020年6月

    記述言語:日本語   会議種別:シンポジウム・ワークショップ パネル(指名)  

    開催地:オンライン  

Works(作品等) 1

  1. プレス発表“細胞が形状を変えながら移動する謎の一端を解明 - アクチンフィラメント端での伸縮制御メカニズムが明らかに –“

    2006年11月

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    発表場所:日本経済新聞、日経産業新聞、日刊工業新聞、中日新聞、科学新聞の5紙に掲載  

共同研究・競争的資金等の研究課題 4

  1. フォトカソードを使用した、クライオ電子顕微鏡法に適したパルス電子銃の開発

    2012年11月 - 2013年10月

    研究成果最適展開支援プログラムA-STEP 

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    資金種別:競争的資金

    蛋白質やウィルス、細胞を溶液ごと急速凍結して観察するクライオ電子顕微鏡法は、対象を真に生理的な条件で観察できるため、現在の生物学において必要不可欠なツールである。しかし、100 K以下の低温下で観察するため、温度ドリフトが起こりやすく、スループットと高分解能観察を制約している。一方、半導体フォトカソードを用いた電子光源は、単色性、平面性にすぐれ、励起にパルスレーザーを用いることで容易にパルス電子源を作ることができる。パルス電子源を用いれば、温度ドリフトの問題の大半は解決できる。本研究では、クライオ電子顕微鏡法に用いることができるフォトカソード電子銃を開発することを目標とする。

  2. アクチンフィラメント網動態の電子顕微鏡法による階層的理解

    2012年10月 - 2016年3月

    さきがけ 

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    資金種別:競争的資金

    側鎖から細胞にいたるアクチンフィラメント動態の全貌解明のための礎を、電子顕微鏡法を用いて構築する。そのために、①アクチン-コフィリン複合体の3.5Å分解能構造解析により、側鎖まで直接可視化、コフィリンによるフィラメント脱重合、切断機構の解明、②フィラメント端に結合した状態のフォルミン三次元構造決定による、アクチン重合開始機構の解明、の二つを通じて、アクチンフィラメント動態制御蛋白質による動態制御機構を明らかにする。さらに、その動態制御の結果細胞内でどのようにフィラメント網が形成されるかを、③細胞内アクチンフィラメント網電子トモグラフィー解析による、(ミオシンや抗体に依らない)アクチンフィラメント細胞内極性決定、およびフィラメント結合蛋白質の細胞内分布決定、によって理解する。挑戦的ではあるが、技術的な検証の多くはすでになされており、十分に実現可能である。

  3. 独自の電子顕微鏡法による、アクチンフィラメント形成開始機構、脱重合促進機構の解明

    2010年10月 - 2012年3月

    大幸財団学術研究助成 

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    資金種別:競争的資金

    クライオ電子顕微鏡法によって、アクチン-フォルミン複合体、アクチン-コフィリン複合体の三次元構造決定を行う。

  4. ATP状態アクチンフィラメントの高分解能構造決定

    2008年4月 - 2009年3月

    風戸研究奨励賞 

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    資金種別:競争的資金

    クライオ電子顕微鏡法と独自の画像解析法を用いてATP状態アクチンフィラメントの高分解能構造決定を行う

科研費 5

  1. パルス電子顕微鏡による生体分子動態の直接観察

    研究課題/研究課題番号:21H02440  2021年4月 - 現在

    日本学術振興会  科学研究費補助金  基盤B

    成田哲博

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:6500000円 ( 直接経費:5000000円 、 間接経費:1500000円 )

  2. パルス電子顕微鏡のための液体試料観察法の開発

    研究課題/研究課題番号:19K22384  2019年6月 - 2021年3月

    科学研究費補助金  挑戦的研究(萌芽)

    成田 哲博

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:6500000円 ( 直接経費:5000000円 、 間接経費:1500000円 )

    開発中のパルス電子顕微鏡を用いると1ミリ秒以下の露光時間で一枚の電子顕微鏡写真が撮れる。パルス間隔を開けることでダメージを抑えながら長時間動態観察することもできる。本研究では、このパルス電子顕微鏡によって液中の蛋白質動態を直接観察するための液体試料観察法の開発を行う。より具体的には、1: 電子顕微鏡観察に向いた溶液条件の探索、2:従来よりコントラストの高い溶液チャンバー作成法の開発を行う。
    2019年度は、タンパク質溶液を電子顕微鏡で観察するためのホルダの開発を行った。まず、市販のホルダK-kitを用いて評価を行った。電子顕微鏡の溶液ホルダは窒化シリコンの膜の窓ではさんだ溶液を観察するのが基本コンセプトだが、K-kitは窓の厚さが両面合わせて200 nmもある。十分なコントラストが得られず、自分達でホルダを作成する方針をとった。窓厚40 nmの窒化シリコンの窓をもったグリッドをNTT advanced technologyにつくってもらい、これを貼り合わせることで溶液ホルダを作成した。貼り合わせ方を工夫することで、5割以上の成功率での作成に成功。溶液の厚さも抑えることができ、非常に高いコントラストで40 nmの金コロイドが、溶液中をブラウン運動で動き回る姿を直接観察できた。2020年度前半に溶液観察が可能な70kV以上の加速電圧を持った第二世代のパルス電子顕微鏡が立ち上がる予定であり、それまでにリポソームやアクチンバンドル、微小管などを観察する条件を、通常の電子顕微鏡の動画撮影を用いて検討する。
    溶液ホルダがほぼ完成、現在試料の封入の仕方を工夫しているところであり、おおむね予定通りの進捗である。
    2020年度前半に立ち上がる第二世代パルス電子顕微鏡を用いて、実際にタンパク質動態の観察を始める。

  3. 実環境下の損傷敏感試料に微細領域の動態観測技術をもたらす半導体電子ビーム源

    研究課題/研究課題番号:19H00666  2019年4月 - 2022年3月

    科学研究費補助金 

    西谷 智博

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    担当区分:研究分担者 

    次世代の電子顕微鏡技術には、電子線損傷に敏感な試料だけでなく、液中など実環境下でその動態や反応へ観測機能を拡張させることが求められている。このような要求に応えるには、従来を遥かに超える電流密度と単色性だけでなく、既存技術にはない高密度電子パルス特性が電子源に必要不可欠である。本課題では、既存とは異なる電子放出原理の光電効果を利用し半導体から電子ビームを取り出す半導体フォトカソードに着目し、半導体の材料・構造・表面の追求と半導体フォトカソードに適した電子銃装置の研究開発により、電子顕微鏡の観測機能の拡張に適した低単色・高密度のパルス電子ビーム生成の実現を目指す。
    本研究では、電子線による損傷が制御され、ドリフトやブラウン運動が原因の像ブレを解消するだけでなく、ナノ秒領域までの試料の動態や反応の時間分解能までの観測を実現するため、2019年度の実施研究は設定した目標に対して、半導体材料とその表面処理方法の追究、および電子銃・電子顕微鏡の整備と共に液中試料セルの開発と試料・溶液の条件追究を次の通り行った。
    半導体材料の追及:InGaN半導体では、量子効率の電子を生成する半導体層の膜厚との相関から最適化を行い、これまでの開発で最高となる量子効率20%を達成した。AlGaAs半導体では、量子効率を損なわず小さな電子エネルギー分散の実現が可能な超格子構造をエネルギーバンド計算から見積もり、超格子半導体を作成し、量子効率の励起エネルギー依存性の結果から量子閉じ込め効果を確認し、尚且つ生成した電子ビームをソレノイドスキャン法によるエミッタンス測定から最小で電子のエネルギー分散50meVの達成を確認した。表面処理方法の追究:あいちSR、理科大での表面観測を通して得た表面アニール・NEA処理過程に対する量子効率・仕事関数の相関の結果から表面機能がより長時間維持する高耐久化手法を見出した。電子銃・電子顕微鏡整備・液中試料ホルダー:要件を満たすために電子銃と電子顕微鏡との間に縮小ビームオプティクス・ビームシフト・真空作動排気を兼ねた取り合いを設計・作成を行った。かつ独自に考案した液中試料セルを用い、溶液条件最適化により水溶液中の金コロイドの観測に成功した。
    本年度は、半導体、表面、電子銃・電子顕微鏡の何も設計や整備、条件だし・最適化を計画し、次に詳細を示す通り“最終目標に対する達成度“が70%と概ね予定をクリアした。
    半導体材料(達成度70%):(1) AlGaAs系、GaN系半導体の結晶成長作成条件である成長層の膜厚、組成およびp型濃度をパラメータとした半導体構造の結晶成長した-達成度100%-。(2) 作成した半導体の表面にセシウムを蒸着することで負電子親和力表面処理を施し、量子効率とその寿命測定を評価した-達成度100%-。(3) (2)で得られた実験結果を半導体構造設計へフィードバックし、①②を行程として、高い量子効率と速い応答性、高耐久を兼ねる半導体フォトカソードを実現する-達成度50%-。(4) (3)までの行程で有望と判定した半導体フォトカソード素子を名古屋大学所有の半導体フォトカソード電子銃を搭載した透過型電子顕微鏡による像観測により、可干渉性を評価する-達成度50%-。(5) (4)で得られた評価結果を、更に各半導体構造の設計へとフィードバックし、より可干渉性の良い電子ビーム発生に優れた半導体を作成する-達成度50%-。
    表面処理方法(達成度70%): (1) NEA表面処理過程、表面劣化状態について表面観測を行い-達成度100%-、(2) 高量子効率かつ高耐久な表面処理方法を見出し-達成度60%-、また(3) 第一原理計算を用いた表面構造・ポテンシャルモデル追求を開始-達成度60%-した。
    電子銃・電子顕微鏡整備・液中試料セル(達成度70%):電子銃は電子ビームの縮小・シフトを行うビームオプティクスを設計・製作を行い-達成度80%-、名古屋大学および大阪大学所有の電子顕微鏡の設置およびカメラの整備-達成度80%-、独自考案した液中試料セルを製作し水溶液中の金ナノコロイドの観測まで至った-達成度50%-。
    本研究の最終目的である“電子線による損傷が制御され、ドリフトやブラウン運動が原因の像ブレを解消し、ナノ秒領域までの試料の動態や反応の時間分解能までの観測の実現“に向けた効率的推進策として、2019年度に得られた研究成果と進捗を利用して、従前のマイルストーン目標から次の通り焦点を更に絞り実施する。
    A)電界放出型電子源と同等の単色性と1000倍以上の高い電流引出し(>1mA)。
    B)凍結試料のドリフト(~10nm/s)に対しては1ミリ秒、液中試料のブラウン運動(~10μm/s)に対しては100ナノ秒以下の速い撮像が必要のため、パルス幅は100ナノ~1ミリ秒の範囲で調整可能であること。
    C)パルス繰返し周波数は最小1パルス生成から100マイクロ秒以下の間隔で生成し、かつ検出器やカメラと同期が可能であること。
    今後の実施研究は、A)~C)を満たす半導体とその表面処理の追究、A)~C)に対応した実験が可能な電子銃と電子顕微鏡の開発・整備を進め、最終目的に不可欠な試料セルと試料溶媒条件の追究を遂行していく。

  4. クライオ電子顕微鏡法と少数構造生物学によるアクチン線維動態の構造的理解

    研究課題/研究課題番号:18H02410  2018年4月 - 2021年3月

    科学研究費補助金  科学研究費補助金

    成田 哲博

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:17680000円 ( 直接経費:13600000円 、 間接経費:4080000円 )

    本研究は、歪みの無い走査透過型電子顕微鏡像を用いて、像の数を集めるのが難しい対象の構造解析を行うことを目指している。2018年度は、アクチン-フォルミン複合体、アクチン線維端、アクチン線維上のコフィリン結合クラスタ境界の構造解析のための負染色法による条件検討を行った。通常の透過型電子顕微鏡よりも像のひずみがすくなく、構造解析が小数の像で済むことはわかっているが、アクチン-フォルミン複合体はフォルミンの形が一定でないことが確認され、走査透過型電子顕微鏡をもってしてもかなり多くの像が必要であることがわかった。アクチン線維端については良好な条件が得られつつある。コフィリン結合クラスタについては、結合クラスタのB端側境界は、コフィリン結合の影響はコフィリン結合領域に限られそうであるという感触を得ることが出来た。一方P端側境界は多く観察することができず、コフィリンによる線維切断が起きにくいといわれている低pH条件でも、結合クラスタP端側境界はほぼ切断されていることが示唆された。得られた少数の像については、コフィリンの結合が、コフィリン非結合領域まで構造変化をもたらしているらしい様子が見られたが、まだ3例しかなく、観測条件の更なる検討が必要である。また、同時に走査透過型電子顕微鏡のクライオ法への適用に挑戦している。日立ハイテクとの共同研究で、クライオホルダの開発を行っているが、温度ドリフトが大きい。当面は、ホルダの開発とともに、高速データ取込によるドリフトの影響の軽減を目指している。
    2018年度の目標は各対象の条件検討であった。これについてはさらなる検討が必要ではあるが、おおむね予定通りに進んでいる。
    アクチン線維端については、高分解能構造解析を目指す。他の対象についてはもう少し条件検討が必要であり、今後も継続する。

  5. アクチンフィラメントの構造と動態:特にカルシウム調節のメカニズムの解明

    2008年4月 - 2012年3月

    科学研究費補助金  基盤研究(S)

    前田雄一郎

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    担当区分:研究分担者 

 

担当経験のある科目 (本学) 28

  1. コンピュータ実習

    2021

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    pythonによるプログラミング実習

  2. 生物学基礎Ⅰ

    2020

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    情報学部向けの生物学概論。生物におけるエネルギーについて講義。

  3. 現代の生命科学

    2020

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    4回担当。文系向け生命科学概論。

  4. コンピュータ実習

    2020

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    pythonを使ったプログラミング実習

  5. 生物学基礎Ⅰ

    2019

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    情報学部向け生物学概論。

  6. 分子生理学II

    2019

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    アクチンを中心とした生理学

  7. コンピュータ実習

    2019

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    pythonをつかったプログラミング実習

  8. 生物学基礎Ⅰ

    2018

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    情報文化むけ生物学概論。

  9. 分子生理学II

    2018

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    アクチンを中心にした生理学

  10. コンピュータ実習

    2018

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    pythonを使ったプログラミング実習

  11. 生物化学実験1

    2017

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    pythonを用いたプログラミング実習

  12. 分子生理学II (12回中5回を担当)

    2017

     詳細を見る

    本講義では、「生物における情報・エネルギー変換機構」を分子生理学的に理解することを目的とする。生物は、外的環境を素早く感知し、適切に情報処理することで環境中を生き抜いている。ここでは、[1] 光受容分子による外部シグナル認識・処理機構、[2] MAPキナーゼによる細胞内シグナル伝達機構、[3] アクチン細胞骨格のエネルギー変換による行動制御機構、に着目する。近年、長らく謎であった分子レベルでの情報・エネルギー変換機構が解明されつつある。講義では分子の発見から分子機構の解明に至るさまざまな研究を紹介する。そこでは、生理学的方法による現象の解析、分子遺伝学的解析による原因分子の同定、生化学的解析による変換機構の解明、生物物理学的手法による計測、構造生物学的手法を用いた可視化などを紹介し、生命現象の理解に向けた様々な方法を理解することを目指す。これらについて、小テストで理解度を深めるとともに期末試験を行う。講義途中・講義後の発言・質問も歓迎する。全12回のうち、5回を担当

  13. 生物化学実験1

    2016

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    pythonを用いたプログラミング実習

  14. 分子生理学II (12回中5回を担当)

    2016

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    本講義では、「生物における情報・エネルギー変換機構」を分子生理学的に理解することを目的とする。生物は、外的環境を素早く感知し、適切に情報処理することで環境中を生き抜いている。ここでは、[1] 光受容分子による外部シグナル認識・処理機構、[2] MAPキナーゼによる細胞内シグナル伝達機構、[3] アクチン細胞骨格のエネルギー変換による行動制御機構、に着目する。近年、長らく謎であった分子レベルでの情報・エネルギー変換機構が解明されつつある。講義では分子の発見から分子機構の解明に至るさまざまな研究を紹介する。そこでは、生理学的方法による現象の解析、分子遺伝学的解析による原因分子の同定、生化学的解析による変換機構の解明、生物物理学的手法による計測、構造生物学的手法を用いた可視化などを紹介し、生命現象の理解に向けた様々な方法を理解することを目指す。これらについて、小テストで理解度を深めるとともに期末試験を行う。講義途中・講義後の発言・質問も歓迎する。全12回のうち、5回を担当

  15. 分子生理学II (12回中5回を担当)

    2016

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    本講義では、「生物における情報・エネルギー変換機構」を分子生理学的に理解することを目的とする。生物は、外的環境を素早く感知し、適切に情報処理することで環境中を生き抜いている。ここでは、[1] 光受容分子による外部シグナル認識・処理機構、[2] MAPキナーゼによる細胞内シグナル伝達機構、[3] アクチン細胞骨格のエネルギー変換による行動制御機構、に着目する。近年、長らく謎であった分子レベルでの情報・エネルギー変換機構が解明されつつある。講義では分子の発見から分子機構の解明に至るさまざまな研究を紹介する。そこでは、生理学的方法による現象の解析、分子遺伝学的解析による原因分子の同定、生化学的解析による変換機構の解明、生物物理学的手法による計測、構造生物学的手法を用いた可視化などを紹介し、生命現象の理解に向けた様々な方法を理解することを目指す。これらについて、小テストで理解度を深めるとともに期末試験を行う。講義途中・講義後の発言・質問も歓迎する。全12回のうち、5回を担当

  16. 生物化学実験1

    2015

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    pythonを用いたプログラミング実習

  17. 分子生理学II (12回中5回を担当)

    2015

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    本講義では、「生物における情報・エネルギー変換機構」を分子生理学的に理解することを目的とする。生物は、外的環境を素早く感知し、適切に情報処理することで環境中を生き抜いている。ここでは、[1] 光受容分子による外部シグナル認識・処理機構、[2] MAPキナーゼによる細胞内シグナル伝達機構、[3] アクチン細胞骨格のエネルギー変換による行動制御機構、に着目する。近年、長らく謎であった分子レベルでの情報・エネルギー変換機構が解明されつつある。講義では分子の発見から分子機構の解明に至るさまざまな研究を紹介する。そこでは、生理学的方法による現象の解析、分子遺伝学的解析による原因分子の同定、生化学的解析による変換機構の解明、生物物理学的手法による計測、構造生物学的手法を用いた可視化などを紹介し、生命現象の理解に向けた様々な方法を理解することを目指す。これらについて、小テストで理解度を深めるとともに期末試験を行う。講義途中・講義後の発言・質問も歓迎する。全12回のうち、5回を担当

  18. 分子生理学II (12回中4回を担当)

    2014

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    本講義では、「生物における情報・エネルギー変換機構」を分子生理学的に理解することを目的とする。生物は、外的環境を素早く感知し、適切に情報処理することで環境中を生き抜いている。ここでは、[1] 光受容分子による外部シグナル認識・処理機構、[2] MAPキナーゼによる細胞内シグナル伝達機構、[3] アクチン細胞骨格のエネルギー変換による行動制御機構、に着目する。近年、長らく謎であった分子レベルでの情報・エネルギー変換機構が解明されつつある。講義では分子の発見から分子機構の解明に至るさまざまな研究を紹介する。そこでは、生理学的方法による現象の解析、分子遺伝学的解析による原因分子の同定、生化学的解析による変換機構の解明、生物物理学的手法による計測、構造生物学的手法を用いた可視化などを紹介し、生命現象の理解に向けた様々な方法を理解することを目指す。これらについて、小テストで理解度を深めるとともに期末試験を行う。講義途中・講義後の発言・質問も歓迎する。全12回のうち、4回を担当

  19. プレセミナー

    2014

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    セミナーのテーマ:ディベートを通じた学問の基礎技術の向上
    ディベートとは、ある主題に対して異なる立場に分かれ、それぞれの主張を戦わせるもので、古代ギリシャから教育目的に行われている。ディベートを通じて、資料の収集、解釈、プレゼンテーション、論理的な議論のしかた、有効な反論のしかたなど多くのことを学ぶことができる。本セミナーでは、参加者をグループに分け、遺伝子組み換え、農薬、原発、ネットゲームなど賛否が分かれる主題についてディベートを行い、楽しみながらこれらの基礎技術を学んでもらうことを目標とする。

  20. 生物化学実験1

    2014

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    pythonを用いたプログラミング実習

  21. biochemistryIII (1/10)

    2014

  22. biochemistryIII (1/10)

    2013

  23. 分子生理学II (12回中4回を担当)

    2013

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    本講義では、「生物における情報・エネルギー変換機構」を分子生理学的に理解することを目的とする。生物は、外的環境を素早く感知し、適切に情報処理することで環境中を生き抜いている。ここでは、[1] 光受容分子による外部シグナル認識・処理機構、[2] MAPキナーゼによる細胞内シグナル伝達機構、[3] アクチン細胞骨格のエネルギー変換による行動制御機構、に着目する。近年、長らく謎であった分子レベルでの情報・エネルギー変換機構が解明されつつある。講義では分子の発見から分子機構の解明に至るさまざまな研究を紹介する。そこでは、生理学的方法による現象の解析、分子遺伝学的解析による原因分子の同定、生化学的解析による変換機構の解明、生物物理学的手法による計測、構造生物学的手法を用いた可視化などを紹介し、生命現象の理解に向けた様々な方法を理解することを目指す。これらについて、小テストで理解度を深めるとともに期末試験を行う。講義途中・講義後の発言・質問も歓迎する。全12回のうち、4回を担当

  24. 生物化学実験1

    2013

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    pythonを用いたプログラミング実習

  25. 生物化学実験1

    2012

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    pythonを用いたプログラミング実習

  26. 生物化学実験1

    2011

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    pythonを用いたプログラミング実習

  27. 生物化学実験I

    2010

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    pythonを使ったプログラミング実習

  28. 生物化学実験I

    2009

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    pythonを使ったプログラミング実習

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担当経験のある科目 (本学以外) 3

  1. 電子顕微鏡と構造生物学

    2020年9月 大阪大学)

  2. 電子顕微鏡と構造生物学

    2020年7月 京都大学)

  3. 透過型電子顕微鏡法による構造生物学 

    2019年9月 岐阜大学)

 

社会貢献活動 1

  1. 科学三昧in愛知

    役割:実演

    岡崎高校SSH  2020年12月

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    対象: 高校生

    種別:セミナー・ワークショップ

学術貢献活動 3

  1. External Review Committee (ERC) for Shintake Unit, OIST 国際学術貢献

    役割:審査・評価

    2020年12月

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    種別:審査・学術的助言 

  2. ERATO胡桃坂プロジェクト分科会委員

    役割:審査・評価

    JST  2020年1月 - 現在

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    種別:審査・学術的助言 

  3. 「顕微鏡」編集委員

    役割:査読

    2019年4月 - 現在

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    種別:学会・研究会等