2023/09/29 更新

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タナカ コウタロウ
田中 康太郎
TANAKA Kotaro
所属
細胞生理学研究センター 基礎生物学研究部門 助教
大学院担当
大学院創薬科学研究科
職名
助教
外部リンク

学位 1

  1. 博士(理学) ( 2019年2月   名古屋大学 ) 

研究分野 1

  1. ライフサイエンス / 構造生物化学

経歴 1

  1. 九州工業大学   大学院情報工学研究院   研究職員

    2019年4月 - 2021年5月

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    国名:日本国

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論文 5

  1. Structural basis of hydroxycarboxylic acid receptor signaling mechanisms through ligand binding 査読有り

    Shota Suzuki, Kotaro Tanaka, Kouki Nishikawa, Hiroshi Suzuki, Atsunori Oshima, Yoshinori Fujiyoshi

    Nature Communications   14 巻 ( 1 )   2023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)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    Abstract

    Hydroxycarboxylic acid receptors (HCA) are expressed in various tissues and immune cells. HCA2 and its agonist are thus important targets for treating inflammatory and metabolic disorders. Only limited information is available, however, on the active-state binding of HCAs with agonists. Here, we present cryo-EM structures of human HCA2-Gi and HCA3-Gi signaling complexes binding with multiple compounds bound. Agonists were revealed to form a salt bridge with arginine, which is conserved in the HCA family, to activate these receptors. Extracellular regions of the receptors form a lid-like structure that covers the ligand-binding pocket. Although transmembrane (TM) 6 in HCAs undergoes dynamic conformational changes, ligands do not directly interact with amino acids in TM6, suggesting that indirect signaling induces a slight shift in TM6 to activate Gi proteins. Structural analyses of agonist-bound HCA2 and HCA3 together with mutagenesis and molecular dynamics simulation provide molecular insights into HCA ligand recognition and activation mechanisms.

    DOI: 10.1038/s41467-023-41650-7

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    その他リンク: https://www.nature.com/articles/s41467-023-41650-7

  2. Structures and mechanisms of actin ATP hydrolysis. 査読有り 国際誌

    Yusuke Kanematsu, Akihiro Narita, Toshiro Oda, Ryotaro Koike, Motonori Ota, Yu Takano, Kei Moritsugu, Ikuko Fujiwara, Kotaro Tanaka, Hideyuki Komatsu, Takayuki Nagae, Nobuhisa Watanabe, Mitsusada Iwasa, Yuichiro Maéda, Shuichi Takeda

    Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America   119 巻 ( 43 ) 頁: e2122641119   2022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)  

    The major cytoskeleton protein actin undergoes cyclic transitions between the monomeric G-form and the filamentous F-form, which drive organelle transport and cell motility. This mechanical work is driven by the ATPase activity at the catalytic site in the F-form. For deeper understanding of the actin cellular functions, the reaction mechanism must be elucidated. Here, we show that a single actin molecule is trapped in the F-form by fragmin domain-1 binding and present their crystal structures in the ATP analog-, ADP-Pi-, and ADP-bound forms, at 1.15-Å resolutions. The G-to-F conformational transition shifts the side chains of Gln137 and His161, which relocate four water molecules including W1 (attacking water) and W2 (helping water) to facilitate the hydrolysis. By applying quantum mechanics/molecular mechanics calculations to the structures, we have revealed a consistent and comprehensive reaction path of ATP hydrolysis by the F-form actin. The reaction path consists of four steps: 1) W1 and W2 rotations; 2) PG-O3B bond cleavage; 3) four concomitant events: W1-PO3- formation, OH- and proton cleavage, nucleophilic attack by the OH- against PG, and the abstracted proton transfer; and 4) proton relocation that stabilizes the ADP-Pi-bound F-form actin. The mechanism explains the slow rate of ATP hydrolysis by actin and the irreversibility of the hydrolysis reaction. While the catalytic strategy of actin ATP hydrolysis is essentially the same as those of motor proteins like myosin, the process after the hydrolysis is distinct and discussed in terms of Pi release, F-form destabilization, and global conformational changes.

    DOI: 10.1073/pnas.2122641119

    PubMed

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  3. Structural insight into the activation mechanism of MrgD with heterotrimeric Gi-protein revealed by cryo-EM 査読有り 国際誌

    Shota Suzuki, Momoko Iida, Yoko Hiroaki, Kotaro Tanaka, Akihiro Kawamoto, Takayuki Kato, Atsunori Oshima

    Communications Biology   5 巻 ( 707 ) 頁: 707 - 707   2022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)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    Abstract

    MrgD, a member of the Mas-related G protein-coupled receptor (MRGPR) family, has high basal activity for Gi activation. It recognizes endogenous ligands, such as β-alanine, and is involved in pain and itch signaling. The lack of a high-resolution structure for MrgD hinders our understanding of whether its activation is ligand-dependent or constitutive. Here, we report two cryo-EM structures of the MrgD-Gi complex in the β-alanine-bound and apo states at 3.1 Å and 2.8 Å resolution, respectively. These structures show that β-alanine is bound to a shallow pocket at the extracellular domains. The extracellular half of the sixth transmembrane helix undergoes a significant movement and is tightly packed into the third transmembrane helix through hydrophobic residues, creating the active form. Our structures demonstrate a structural basis for the characteristic ligand recognition of MrgD. These findings provide a framework to guide drug designs targeting the MrgD receptor.

    DOI: 10.1038/s42003-022-03668-3

    PubMed

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    その他リンク: https://www.nature.com/articles/s42003-022-03668-3

  4. 巨大システムとしてのクライオ電子顕微鏡法の自動化から自働化への展開

    安永 卓生, 田中 康太郎, 岩嵜 彩夏, 塚本 崇文, 本多 康久

    顕微鏡   56 巻 ( 1 ) 頁: 43 - 47   2021年4月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  5. 単粒子解析におけるタンパク質構造分類のための深層学習アプローチの動向

    馬水 信弥, 田中 康太郎, 安永 卓生

    顕微鏡     2020年12月

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    記述言語:日本語  

書籍等出版物 1

  1. クライオ電子顕微鏡ハンドブック

    成田哲博, 田中康太郎( 担当: 分担執筆 ,  範囲: 第4章第2節 クライオ電子顕微鏡と単粒子解析による線維構造解析)

    (株)エヌ・ティー・エス  2023年1月  ( ISBN:978-4-86043-804-3

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    総ページ数:460   担当ページ:127-135   記述言語:日本語 著書種別:学術書

講演・口頭発表等 1

  1. クライオ電子顕微鏡法によるタンパク質構造決定におけるスーパーコンピュータ「不老」の活用検討 招待有り

    田中康太郎

    第4回スーパーコンピュータ「不老」ユーザ会  2023年9月6日 

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    開催年月日: 2023年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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科研費 3

  1. 脂質が寄与するlarge pore channelの膜透過機構の解明

    研究課題/研究課題番号:23H02418  2023年4月 - 2027年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    大嶋 篤典, 田中 康太郎, 田中 康太郎

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    担当区分:研究分担者 

    large pore channelに属する膜タンパク質の、脂質膜再構成条件下におけるクライオ電子顕微鏡高分解能構造解析(cryo-EM)を行い、脂質が寄与するチャネルの膜透過機構を解明する。ギャップ結合チャネルを含むlarge pore channelのナノディスク再構成を行い、構造解析によってタンパク質―脂質間相互作用を明らかにする。またリポソーム再構成にも取り組み、脂質膜環境下で膜タンパク質を構造解析するためのcryo-EMの試料調製技術開発を目指す。

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  2. クライオ電子顕微鏡像の構造多型・揺らぎ解析によるギャップ結合チャネル開閉機構解明

    研究課題/研究課題番号:23K14135  2023年4月 - 2026年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究

    田中 康太郎

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:4680000円 ( 直接経費:3600000円 、 間接経費:1080000円 )

    コネキシンは脊索動物が持つギャップ結合チャネルで、隣接する2つの細胞の細胞質間をトンネルのように直接接続する膜タンパク質複合体である。本研究はヒト由来コネキシンの脂質二重膜中における立体構造をクライオ電子顕微鏡法により解析し、チャネル開閉の構造基盤を解明することを目指す。チャネル開閉に重要な細胞質側領域はフレキシブルなため、開閉機構を理解するにはその構造多形・揺らぎの可視化が重要である。近年は機械学習・統計的データ分析により電顕画像からタンパク質の構造多型・揺らぎを抽出・可視化する構造解析手法群が発展しつつあり、本研究ではそれらを駆使したコネキシンの構造多形・揺らぎの高分解能可視化に挑戦する。

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  3. クライオ電子顕微鏡法による タンパク質構造決定におけるスーパーコンピュータ不老の活用検討

    2022年4月 - 2023年3月

    名古屋大学, JHPCN  HPC計算科学連携研究プロジェクト(HPC人材育成課題), JHPCN萌芽型共同研究 

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    担当区分:研究代表者 

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