2026/03/11 更新

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カナマル　シュウジ
金丸　周司
KANAMARU SHUJI
所属
生命理工学院 助教
職名
助教
外部リンク

学位

  • 博士(理学) （ 1999年   東京工業大学 ）

  • 薬学修士 （ 1996年   九州大学 ）

研究キーワード

  • Bacteriophage

  • 構造生物学

  • 生物物理学

研究分野

  • ライフサイエンス / 生物物理学

  • ライフサイエンス / 構造生物化学

学歴

  • 東京工業大学   生命理工学研究科

    1996年4月 - 1999年9月

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    国名： 日本国

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  • 九州大学   大学院薬学府

    1994年4月 - 1996年3月

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  • 九州大学   薬学部   薬学科

    1989年4月 - 1994年3月

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    国名： 日本国

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経歴

  • 東京科学大学   生命理工学院   助教

    2004年7月 - 現在

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  • 東京工業大学   大学院・生命理工学研究科   21世紀COE助手

    2003年 - 2004年

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  • パーデュー大学   生物科学科   研究員

    2002年 - 2003年

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    国名：アメリカ合衆国

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  • パーデュー大学   生物科学科   ポスドク研究員

    1999年 - 2002年

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    国名：アメリカ合衆国

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所属学協会

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論文

  • Structural and functional insights into the interaction between a PP01 phage gp38 tail fiber tip and an Escherichia coli OmpC receptor. 国際誌

    Haruka Terasaki, Aleksandar Zdravković, Tatsuya Niwa, Ayaka Washizaki, Marina Kawaguchi, Tetsuro Yonesaki, Shuji Kanamaru, Yuichi Otsuka

    mBio   e0211025   2026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）  

    Bacteriophages exhibit strict host specificity, primarily determined by adsorption to bacterial surface receptors. However, the molecular basis underlying this specificity remains incompletely understood. Here, we investigate the interaction between outer membrane protein C (OmpC) of Escherichia coli O157 and gp38, the receptor-binding protein located at the tip of the long tail fibers of phage PP01. We determined the crystal structure of the receptor-binding domain (RBD) of gp38PP01 at 2.1 Å resolution. The structure reveals a lattice of poly-glycine type II helices with protruding receptor recognition loops, resembling that of gp38 from Salmonella phage S16. To identify interaction sites, we performed site-specific photo-crosslinking using p-benzoyl-L-phenylalanine (pBPA), followed by liquid chromatography-tandem mass spectrometry. Two critical contacts were identified: Gly208 in loop-D of gp38PP01 crosslinked to Ser225 and Pro226 in extracellular loop-5 of OmpCO157, and Tyr230 in loop-E of gp38PP01 to the Val304-Arg308 region in loop-7 of OmpCO157. A structural model of the gp38PP01-OmpCO157 complex was constructed using distance-constrained prediction and validated by targeted mutagenesis. Our findings demonstrate that PP01 phage specificity is governed by loop-E of gp38PP01 engaging a cleft formed by loops -5 and -7 of OmpCO157. These structural and functional insights enhance our understanding of phage-host recognition and may inform the rational design of engineered bacteriophages with altered host ranges.IMPORTANCEBacteriophages must precisely recognize and bind to specific molecules on the surface of their bacterial hosts to initiate infection, but the details of these interactions are often unclear. In this study, we examined how phage PP01 targets Escherichia coli O157. Using structural analysis of the phage tail fiber and a technique to capture contact points between the phage and a bacterial surface protein, we mapped the molecular basis of host recognition. We also developed a simple test system using a modified phage to identify which parts of the tail fiber are essential for binding. These methods can be broadly applied to other phages to better understand how they select their hosts. This work provides valuable insights and tools that could aid the design of phages with customized host specificity for therapeutic or biotechnological applications.

    DOI： 10.1128/mbio.02110-25

    PubMed

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  • The Swi5-Sfr1 complex regulates Dmc1- and Rad51-driven DNA strand exchange proceeding through two distinct three-stranded intermediates by different mechanisms. 国際誌

    Kentaro Ito, Takahisa Maki, Shuji Kanamaru, Masayuki Takahashi, Hiroshi Iwasaki

    Nucleic acids research   52 ( 20 )   12517 - 12533   2024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： 10.1093/nar/gkae841

    Web of Science

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  • Examination of yield, bacteriolytic activity and cold storage of linker deletion mutants based on endolysin S6_ORF93 derived from Staphylococcus giant bacteriophage S6. 国際誌

    Sosuke Munetomo, Jumpei Uchiyama, Iyo Takemura-Uchiyama, Thamonwan Wanganuttara, Yumiko Yamamoto, Toshihiro Tsukui, Hideharu Hagiya, Shuji Kanamaru, Hideyuki Kanda, Osamu Matsushita

    PloS one   19 ( 10 )   e0310962   2024年

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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.pone.0310962

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  • Rapid and sensitive SARS-CoV-2 detection using a homogeneous fluorescent immunosensor Quenchbody with crowding agents. 国際誌

    Bo Zhu, Nobuyuki Nosaka, Shuji Kanamaru, Jinhua Dong, Yancen Dai, Akihito Inoue, Yinghui Yang, Kaori Kobayashi, Tetsuya Kitaguchi, Hiroshi Iwasaki, Ryuji Koike, Kenji Wakabayashi, Hiroshi Ueda

    The Analyst   147 ( 22 )   4971 - 4979   2022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： 10.1039/d2an01051h

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  • Cell-free protein crystallization for nanocrystal structure determination. 国際誌

    Satoshi Abe, Junko Tanaka, Mariko Kojima, Shuji Kanamaru, Kunio Hirata, Keitaro Yamashita, Ayako Kobayashi, Takafumi Ueno

    Scientific reports   12 ( 1 )   16031 - 16031   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）  

    DOI： 10.1038/s41598-022-19681-9

    Web of Science

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  • Heterogeneous IgE reactivities to Staphylococcus pseudintermedius strains in dogs with atopic dermatitis, and the identification of DM13-domain-containing protein as a bacterial IgE-reactive molecule. 国際誌

    Iyo Takemura-Uchiyama, Hiroki Tsurui, Hidekatsu Shimakura, Tadahiro Nasukawa, Ichiro Imanishi, Jumpei Uchiyama, Tomoki Fukuyama, Shuji Sakamoto, Keiko Morisawa, Masato Fujimura, Hironobu Murakami, Shuji Kanamaru, Kenji Kurokawa, Keiko Kawamoto, Keita Iyori, Masahiro Sakaguchi

    FEMS microbiology letters   369 ( 1 )   2022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： 10.1093/femsle/fnac019

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  • A conserved Ctp1/CtIP C-terminal peptide stimulates Mre11 endonuclease activity. 国際共著 国際誌

    Aleksandar Zdravković, James M Daley, Arijit Dutta, Tatsuya Niwa, Yasuto Murayama, Shuji Kanamaru, Kentaro Ito, Takahisa Maki, Bilge Argunhan, Masayuki Takahashi, Hideo Tsubouchi, Patrick Sung, Hiroshi Iwasaki

    Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America   118 ( 11 )   e2016287118 - e2016287118   2021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： 10.1073/pnas.2016287118

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    その他リンク： https://syndication.highwire.org/content/doi/10.1073/pnas.2016287118

  • Structure and Function of the T4 Spackle Protein Gp61.3. 国際誌

    Shuji Kanamaru, Kazuya Uchida, Mai Nemoto, Alec Fraser, Fumio Arisaka, Petr G Leiman

    Viruses   12 ( 10 )   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： 10.3390/v12101070

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  • Oxidation of aromatic and aliphatic aldehydes to carboxylic acids by Geotrichum candidum aldehyde dehydrogenase

    Tomoyasu Hoshino, Emi Yamabe, Muhammad Arisyi Hawari, Mayumi Tamura, Shuji Kanamaru, Keisuke Yoshida, Afifa Ayu Koesoema, Tomoko Matsuda

    TETRAHEDRON   76 ( 33 )   2020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.tet.2020.131387

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  • Real-time tracking reveals catalytic roles for the two DNA binding sites of Rad51. 国際誌

    Kentaro Ito, Yasuto Murayama, Yumiko Kurokawa, Shuji Kanamaru, Yuichi Kokabu, Takahisa Maki, Tsutomu Mikawa, Bilge Argunhan, Hideo Tsubouchi, Mitsunori Ikeguchi, Masayuki Takahashi, Hiroshi Iwasaki

    Nature communications   11 ( 1 )   2950 - 2950   2020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）  

    DOI： 10.1038/s41467-020-16750-3

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  • Cooperative interactions facilitate stimulation of Rad51 by the Swi5-Sfr1 auxiliary factor complex. 国際誌

    Bilge Argunhan, Masayoshi Sakakura, Negar Afshar, Misato Kurihara, Kentaro Ito, Takahisa Maki, Shuji Kanamaru, Yasuto Murayama, Hideo Tsubouchi, Masayuki Takahashi, Hideo Takahashi, Hiroshi Iwasaki

    eLife   9   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： 10.7554/eLife.52566

    Web of Science

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  • Rad51 Interaction Analysis Reveals a Functional Interplay Among Recombination Auxiliary Factors

    Bilge Argunhan, Masayoshi Sakakura, Negar Afshar, Misato Kurihara, Kentaro Ito, Takahisa Maki, Shuji Kanamaru, Yasuto Murayama, Hideo Tsubouchi, Masayuki Takahashi, Hideo Takahashi, Hiroshi Iwasaki

    2019年8月

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    出版者・発行元：Cold Spring Harbor Laboratory  

    ABSTRACT

    Although Rad51 is the key protein in homologous recombination (HR), a major DNA double-strand break repair pathway, several auxiliary factors interact with Rad51 to promote productive HR. Here, we present an interdisciplinary characterization of the interaction between Rad51 and Swi5-Sfr1, a widely conserved auxiliary factor. NMR and site-specific crosslinking experiments revealed two distinct sites within the intrinsically disordered N-terminus of Sfr1 that cooperatively bind to Rad51. Although disruption of this binding severely impaired Rad51 stimulation in vitro, interaction mutants did not show any defects in DNA repair. Unexpectedly, in the absence of the Rad51 paralogs Rad55-Rad57, which constitute another auxiliary factor complex, these interaction mutants were unable to promote DNA repair. Our findings provide molecular insights into Rad51 stimulation by Swi5-Sfr1 and suggest that, rather than functioning in an independent subpathway of HR as was previously proposed, Rad55-Rad57 facilitates the recruitment of Swi5-Sfr1 to Rad51.

    DOI： 10.1101/738179

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  • RecA requires two molecules of Mg2+ ions for its optimal strand exchange activity in vitro 査読 国際誌

    Kim Raeyeong, Kanamaru Shuji, Mikawa Tsutomu, Prevost Chantal, Ishii Kentaro, Ito Kentaro, Uchiyama Susumu, Oda Masayuki, Iwasaki Hiroshi, Kim Seog K, Takahashi Masayuki

    Nucleic Acids Research   46 ( 5 )   2548 - 2559   2018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： 10.1093/nar/gky048

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    Scopus

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  • Crystal Structure of the Carboxy-Terminal Region of the Bacteriophage T4 Proximal Long Tail Fiber Protein Gp34. 国際誌

    Meritxell Granell, Mikiyoshi Namura, Sara Alvira, Shuji Kanamaru, Mark J van Raaij

    Viruses   9 ( 7 )   2017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）  

    DOI： 10.3390/v9070168

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  • Molecular assembly and structure of the bacteriophage T4 tail. 国際誌

    Fumio Arisaka, Moh Lan Yap, Shuji Kanamaru, Michael G Rossmann

    Biophysical reviews   8 ( 4 )   385 - 396   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）  

    The tail of bacteriophage T4 undergoes large structural changes upon infection while delivering the phage genome into the host cell. The baseplate is located at the distal end of the contractile tail and plays a central role in transmitting the signal to the tail sheath that the tailfibers have been adsorbed by a host bacterium. This then triggers the sheath contraction. In order to understand the mechanism of assembly and conformational changes of the baseplate upon infection, we have determined the structure of an in vitro assembled baseplate through the three-dimensional reconstruction of cryo-electron microscopy images to a resolution of 3.8 Å from electron micrographs. The atomic structure was fitted to the baseplate structure before and after sheath contraction in order to elucidate the conformational changes that occur after bacteriophage T4 has attached itself to a cell surface. The structure was also used to investigate the protease digestion of the assembly intermediates and the mutation sites of the tail genes, resulting in a number of phenotypes.

    DOI： 10.1007/s12551-016-0230-x

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  • Purification and characterization of fluorinated ketone reductase from Geotrichum candidum NBRC 5767 (vol 76, pg 13, 2013)

    Chen Cao, Takuro Fukae, Takuro Yamamoto, Shuji Kanamaru, Tomoko Matsuda

    BIOCHEMICAL ENGINEERING JOURNAL   93   309 - 310   2015年1月

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  • NADH oxidase and alkyl hydroperoxide reductase subunit C (peroxiredoxin) from Amphibacillus xylanus form an oligomeric assembly. 国際誌

    Toshiaki Arai, Shinya Kimata, Daichi Mochizuki, Keita Hara, Tamotsu Zako, Masafumi Odaka, Masafumi Yohda, Fumio Arisaka, Shuji Kanamaru, Takashi Matsumoto, Shunsuke Yajima, Junichi Sato, Shinji Kawasaki, Youichi Niimura

    FEBS open bio   5   124 - 31   2015年

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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.fob.2015.01.005

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  • Intracellular Protein Delivery System with Protein Needle–GFP Construct 査読

    Hiroshi Inaba, Nusrat J, M. Sanghamitra, Toshihiro Fukai, Takahiro Matsumoto, Kaname Nishijo, Shuji Kanamaru, Fumio Arisaka, Susumu Kitagawa, Takafumi Ueno

    Chemistry Letters   43 ( 9 )   1505 - 1507   2014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： 10.1246/cl.140481

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  • Plasma membrane translocation of a protein needle based on a triple-stranded β-helix motif 査読 国際誌

    Nusrat J, M. Sanghamitra, Hiroshi Inaba, Fumio Arisaka, Dan Ohtan Wang, Shuji Kanamaru, Susumu Kitagawa, Takafumi Ueno

    Molecular BioSystems   10 ( 10 )   2677 - 2683   2014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： 10.1039/C4MB00293H

    DOI： 10.1039/c4mb00293h

    Web of Science

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  • Crystallization of the carboxy-terminal region of the bacteriophage T4 proximal long tail fibre protein gp34. 国際誌

    Meritxell Granell, Mikiyoshi Namura, Sara Alvira, Carmela Garcia-Doval, Abhimanyu K Singh, Irina Gutsche, Mark J van Raaij, Shuji Kanamaru

    Acta crystallographica. Section F, Structural biology communications   70 ( Pt 7 )   970 - 5   2014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： 10.1107/S2053230X14010449

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  • Structure and properties of the C-terminal beta-helical domain of VgrG protein from Escherichia coli O157 査読 国際誌

    Kazuya Uchida, Petr G. Leiman, Fumio Arisaka, Shuji Kanamaru

    JOURNAL OF BIOCHEMISTRY   155 ( 3 )   173 - 182   2014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： 10.1093/jb/mvt109

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  • Intermolecular interactions and conformation of antibody dimers present in IgG1 biopharmaceuticals 査読 国際誌

    Takafumi Iwura, Jun Fukuda, Katsuyoshi Yamazaki, Shuji Kanamaru, Fumio Arisaka

    JOURNAL OF BIOCHEMISTRY   155 ( 1 )   63 - 71   2014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： 10.1093/jb/mvt095

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  • Acetophenone reductase with extreme stability against a high concentration of organic compounds or an elevated temperature. 国際誌

    Takuro Yamamoto, Yasuo Nakata, Chen Cao, Yosuke Sugiyama, Yoshihisa Asanuma, Shuji Kanamaru, Tomoko Matsuda

    Applied microbiology and biotechnology   97 ( 24 )   10413 - 21   2013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： 10.1007/s00253-013-4801-5

    Web of Science

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  • Purification and characterization of fluorinated ketone reductase from Geotrichum candidum NBRC 5767

    Chen Cao, Takuro Fukae, Takuro Yamamoto, Shuji Kanamaru, Tomoko Matsuda

    BIOCHEMICAL ENGINEERING JOURNAL   76   13 - 16   2013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： 10.1016/j.bej.2013.04.005

    Web of Science

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  • Protein interactions in the assembly of the tail of bacteriophage T4. 国際誌

    Fumio Arisaka, Shuji Kanamaru

    Biophysical reviews   5 ( 2 )   79 - 84   2013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）  

    Protein interactions in the assembly of the baseplate have been investigated. The baseplate of the phage T4 tail consists of a hub and six wedges which surround the former. Both reversible and irreversible interactions were found. Reversible association includes gp5 and gp27 (gp: gene product) which form a complex in a pH-dependent manner and gp18 polymerization, i.e. the tail sheath formation depends on the ionic strength. These reversible interactions were followed by irreversible or tight binding which pulls the whole association reaction to complete the assembly. The wedge assembly is strictly ordered which means that if one of the seven wedge proteins is missing, the assembly proceeds to that point and the remaining molecules stay non-associated. The strictly sequential assembly pathway is suggested to be materialized by successive conformational change upon binding, which can be shown by proteolytic probe.

    DOI： 10.1007/s12551-013-0114-2

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  • The Molecular Architecture of the Bacteriophage T4 Neck 査読 国際誌

    Andrei Fokine, Zhihong Zhang, Shuji Kanamaru, Valorie D. Bowman, Anastasia A. Aksyuk, Fumio Arisaka, Venigalla B. Rao, Michael G. Rossmann

    JOURNAL OF MOLECULAR BIOLOGY   425 ( 10 )   1731 - 1744   2013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： 10.1016/j.jmb.2013.02.012

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  • Crystal structure of Cex1p reveals the mechanism of tRNA trafficking between nucleus and cytoplasm. 査読 国際誌

    Nozawa K, Ishitani R, Yoshihisa T, Sato M, Arisaka F, Kanamaru S, Dohmae N, Mangroo D, Senger B, Becker HD, Nureki O

    Nucleic acids research   41 ( 6 )   3901 - 3914   2013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： 10.1093/nar/gkt010

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  • Crystallographic Analysis Reveals Octamerization of Viroplasm Matrix Protein P9-1 of Rice Black Streaked Dwarf Virus 査読 国際誌

    Akita Fusamichi, Higashiura Akifumi, Shimizu Takumi, Pu Yingying, Suzuki Mamoru, Uehara-Ichiki Tamaki, Sasaya Takahide, Kanamaru Shuji, Arisaka Fumio, Tsukihara Tomitake, Nakagawa Atsushi, Omura Toshihiro

    Journal of Virology   86 ( 2 )   746 - 756   2012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： 10.1128/JVI.00826-11

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  • Semi-synthesis of an artificial scandium(iii) enzyme with a β-helical bio-nanotube 査読 国際誌

    Hiroshi Inaba, Shuji Kanamaru, Fumio Arisaka, Susumu Kitagawa, Takafumi Ueno

    Dalton Transactions   41 ( 37 )   11424 - 11427   2012年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1039/c2dt31030a

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  • Screw motion regulates multiple functions of T4 phage protein gene product 5 during cell puncturing. 査読 国際誌

    Nishima W, Kanamaru S, Arisaka F, Kitao A

    Journal of the American Chemical Society   133 ( 34 )   13571 - 13576   2011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： 10.1021/ja204451g

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    その他リンク： http://orcid.org/0000-0002-5221-0806

  • Dual modification of a triple-stranded β-helix nanotube with Ru and Re metal complexes to promote photocatalytic reduction of CO2 査読 国際誌

    Norihiko Yokoi, Yuki Miura, Chen-Yuang Huang, Nobuyuki Takatani, Hiroshi Inaba, Tomomi Koshiyama, Shuji Kanamaru, Fumio Arisaka, Yoshihito Watanabe, Susumu Kitagawa, Takafumi Ueno

    Chemical Communications   47 ( 7 )   2074 - 2076   2011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： 10.1039/c0cc03015e

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  • Morphogenesis of the T4 tail and tail fibers. 国際誌

    Petr G Leiman, Fumio Arisaka, Mark J van Raaij, Victor A Kostyuchenko, Anastasia A Aksyuk, Shuji Kanamaru, Michael G Rossmann

    Virology journal   7   355 - 355   2010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： 10.1186/1743-422X-7-355

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  • Construction of robust bio-nanotubes using the controlled self-assembly of component proteins of bacteriophage T4 査読 国際誌

    Norihiko Yokoi, Hiroshi Inaba, Makoto Terauchi, Adam Z. Stieg, Nusrat J, M. Sanghamitra, Tomomi Koshiyama, Katsuhide Yutani, Shuji Kanamaru, Fumio Arisaka, Tatsuo Hikage, Atsuo Suzuki, Takashi Yamane, James K. Gimzewski, Yoshihito Watanabe, Susumu Kitagawa, Takafumi Ueno

    Small   6 ( 17 )   1873 - 1879   2010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/smll.201000772

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  • Zernike phase contrast cryo-electron tomography. 国際誌

    Radostin Danev, Shuji Kanamaru, Michael Marko, Kuniaki Nagayama

    Journal of structural biology   171 ( 2 )   174 - 81   2010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.jsb.2010.03.013

    Web of Science

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  • Purification and characterization of acetophenone reductase with excellent enantioselectivity from Geotrichum candidum NBRC 4597. 国際誌

    Yasuo Nakata, Takuro Fukae, Ryoji Kanamori, Shuji Kanamaru, Tomoko Matsuda

    Applied microbiology and biotechnology   86 ( 2 )   625 - 31   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）  

    DOI： 10.1007/s00253-009-2329-5

    Web of Science

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  • The Baseplate Wedges of Bacteriophage T4 Spontaneously Assemble into Hubless Baseplate-Like Structure In Vitro 査読 国際誌

    Yap M. L, Mio K, Leiman P. G, Kanamaru S, Arisaka F

    Journal of Molecular Biology   395 ( 2 )   349 - 360   2010年

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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.2009.10.071

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  • Sequential Assembly of the Wedge of the Baseplate of Phage T4 in the Presence and Absence of Gp11 as Monitored by Analytical Ultracentrifugation 査読 国際誌

    Yap M. L, Mio K, Ali S, Minton A, Kanamaru S, Arisaka F

    Macromolecular Bioscience   10 ( 7 )   808 - 813   2010年

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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/mabi.201000042

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  • Construction of an energy transfer system in the bio-nanocup space by heteromeric assembly of gp27 and gp5 proteins isolated from bacteriophage T4. 査読 国際誌

    Koshiyama T, Ueno T, Kanamaru S, Arisaka F, Watanabe Y

    Organic & biomolecular chemistry   7 ( 12 )   2649 - 2654   2009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）  

    DOI： 10.1039/b904297k

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  • Structural similarity of tailed phages and pathogenic bacterial secretion systems

    Shuji Kanamaru

    PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA   106 ( 11 )   4067 - 4068   2009年3月

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  • ORF334 in Vibrio phage KVP40 plays the role of gp27 in T4 phage to form a heterohexameric complex

    Mai Nemoto, Kazuhiro Mio, Shuji Kanamaru, Fumio Arisaka

    JOURNAL OF BACTERIOLOGY   190 ( 10 )   3606 - 3612   2008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： 10.1128/JB.00095-08

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  • Molecular design of heteroprotein assemblies providing a bionanocup as a chemical reactor

    Tomomi Koshiyama, Norihiko Yokoi, Takafumi Ueno, Shuji Kanamaru, Shingo Nagano, Yoshitsugit Shiro, Fumio Arisaka, Yoshihito Watanabe

    SMALL   4 ( 1 )   50 - 54   2008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： 10.1002/smll.200700855

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  • Domain interaction analyses of gp7, gp10 and gp11 of bacteriophage T4 for crystallization

    Shuji Kanamaru, Tomoko Nakao, Tatsuya Nagao, Fumio Arisaka

    ACTA CRYSTALLOGRAPHICA A-FOUNDATION AND ADVANCES   64   C339 - C339   2008年

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  • From structure of the complex to understanding of the biology

    Michael G. Rossmann, Fumio Arisaka, Anthony J. Battisti, Valorie D. Bowman, Paul R. Chipman, Andrei Fokine, Susan Hafenstein, Shuji Kanamaru, Victor A. Kostyuchenko, Vadim V. Mesyanzhinov, Mikhail M. Shneider, Marc C. Morais, Petr G. Leiman, Laura M. Palermo, Colin R. Parrish, Chuan Xiao

    ACTA CRYSTALLOGRAPHICA SECTION D-STRUCTURAL BIOLOGY   63   9 - 16   2007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/S0907444906047330

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  • The neck of bacteriophage T4 is a ring-like formed by a hetero-oligomer of gp13 and structure gp14 査読 国際誌

    Akhter T, Zhao L, Kohda A, Mio K, Kanamaru S, Arisaka F

    Biochimica Et Biophysica Acta-Proteins and Proteomics   1774 ( 8 )   1036 - 1043   2007年

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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.bbapap.2007.05.011

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  • Association and dissociation of the cell puncturing complex of bacteriophage T4 is controlled by both pH and temperature. 国際誌

    Subodh Kumar Sarkar, Yoko Takeda, Shuji Kanamaru, Fumio Arisaka

    Biochimica et biophysica acta   1764 ( 9 )   1487 - 92   2006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）  

    The tail lysozyme, gp5, of bacteriophage T4 is a trimeric protein and all the subunits are nicked between Ser351 and Ala352 during assembly through processing. When subsequently heated, the resulting (gp5*)(3) (gp5C)(3) (the asterisk "*" denotes that the intact pre-gp5 trimer has been nicked) dissociates into three gp5* (three independent N-terminal monomeric peptides, that carry lysozyme moieties at the C-termini of gp5*), and a C-terminal trimeric beta-helical structure (gp5C)(3). The interaction between gp27 and gp5* during infection is sundered by reducing pH. This dissociation would be physiologically relevant because the lysozyme moieties should be free in the periplasm (where the pH is low) and would digest the peptidoglycan layer, thereby enabling the tail tube to contact the inner membrane, and probably help to form a pore for DNA injection.

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  • Association and dissociation of the cell puncturing complex of bacteriophage T4 is controlled by both pH and temperature

    Subodh Kumar Sarkar, Yoko Takeda, Shuji Kanamaru, Fumio Arisaka

    BIOCHIMICA ET BIOPHYSICA ACTA-PROTEINS AND PROTEOMICS   1764 ( 9 )   1487 - 1492   2006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.bbpap.2006.07.007

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  • Bionanotube tetrapod assembly by in situ synthesis of a gold nanocluster with (Gp5-His6)3 from bacteriophage T4

    Takafumi Ueno, Tomonn Koshiyama, Toshimitsu Tsuruga, Toshiaki Goto, Shuji Kanamaru, Fumio Arisaka, Yoshihito Watanabe

    ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION   45 ( 27 )   4508 - 4512   2006年

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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/anie.200504588

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  • 3D Rearrangement of Proteins in the Tail of Bacteriophage T4 on Infection of its Host

    Michael G. Rossmann, Petr G. Leiman, Paul R. Chipman, Victor A. Kostyuchenko, Shuji Kanamaru, Fumio Arisaka, Vadim V. Mesyanzhinov

    ACTA CRYSTALLOGRAPHICA A-FOUNDATION AND ADVANCES   61   C75 - C76   2005年

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  • Conformational switching by the scaffolding protein D directs the assembly of bacteriophage phiX174. 国際誌

    Marc C Morais, Megan Fisher, Shuji Kanamaru, Laralynne Przybyla, John Burgner, Bentley A Fane, Michael G Rossmann

    Molecular cell   15 ( 6 )   991 - 7   2004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）  

    The three-dimensional structure of bacteriophage phiX174 external scaffolding protein D, prior to its interaction with other structural proteins, has been determined to 3.3 angstroms by X-ray crystallography. The crystals belong to space group P4(1)2(1)2 with a dimer in the asymmetric unit that closely resembles asymmetric dimers observed in the phiX174 procapsid structure. Furthermore, application of the crystallographic 4(1) symmetry operation to one of these dimers generates a tetramer similar to the tetramer in the icosahedral asymmetric unit of the procapsid. These data suggest that both dimers and tetramers of the D protein are true morphogenetic intermediates and can form independently of other proteins involved in procapsid morphogenesis. The crystal structure of the D scaffolding protein thus represents the state of the polypeptide prior to procapsid assembly. Hence, comparison with the procapsid structure provides a rare opportunity to follow the conformational switching events necessary for the construction of complex macromolecular assemblies.

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  • The functional domains of bacteriophage t4 terminase. 国際誌

    Shuji Kanamaru, Kiran Kondabagil, Michael G Rossmann, Venigalla B Rao

    The Journal of biological chemistry   279 ( 39 )   40795 - 801   2004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）  

    The packaging of double-stranded genomic DNA into some viral and all bacteriophage capsids is driven by powerful molecular motors. In bacteriophage T4, the motor consists of the portal protein assembly composed of twelve copies of gene product 20 (gp20, 61 kDa) and an oligomeric terminase complex composed of gp16 (18 kDa) and gp17 (70 kDa). The packaging motor drives the 171-kbp T4 DNA into the capsid utilizing the free energy of ATP hydrolysis. Evidence suggests that gp17 is the key component of the motor; it exhibits ATPase, nuclease, and in vitro DNA-packaging activities. The N- and C-terminal halves of gp17 were expressed and purified to homogeneity and found to have ATPase and nuclease activities, respectively. The N-terminal domain exhibited 2-3-fold higher Kcat values for gp16-stimulated ATPase than the full-length gp17. Neither of the domains, individually or together, exhibited in vitro DNA-packaging activity, suggesting that communication between the domains is essential for DNA packaging. The domains, in particular the C-terminal domain or a mixture of both the N- and C-terminal domains, inhibited in vitro DNA packaging that is catalyzed by full-length gp17. In conjunction with genetic evidence, these data suggest that the domains compete with the full-length gp17 for binding sites on the portal protein. A model for the assembly of the T4 DNA-packaging machine is presented.

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  • Three-dimensional structure of bacteriophage T4 baseplate. 国際誌

    Victor A Kostyuchenko, Petr G Leiman, Paul R Chipman, Shuji Kanamaru, Mark J van Raaij, Fumio Arisaka, Vadim V Mesyanzhinov, Michael G Rossmann

    Nature structural biology   10 ( 9 )   688 - 93   2003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）  

    The baseplate of bacteriophage T4 is a multiprotein molecular machine that controls host cell recognition, attachment, tail sheath contraction and viral DNA ejection. We report here the three-dimensional structure of the baseplate-tail tube complex determined to a resolution of 12 A by cryoelectron microscopy. The baseplate has a six-fold symmetric, dome-like structure approximately 520 A in diameter and approximately 270 A long, assembled around a central hub. A 940 A-long and 96 A-diameter tail tube, coaxial with the hub, is connected to the top of the baseplate. At the center of the dome is a needle-like structure that was previously identified as a cell puncturing device. We have identified the locations of six proteins with known atomic structures, and established the position and shape of several other baseplate proteins. The baseplate structure suggests a mechanism of baseplate triggering and structural transition during the initial stages of T4 infection.

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  • Bacteriophage phi29 scaffolding protein gp7 before and after prohead assembly. 国際誌

    Marc C Morais, Shuji Kanamaru, Mohammed O Badasso, Jaya S Koti, Barbara A L Owen, Cynthia T McMurray, Dwight L Anderson, Michael G Rossmann

    Nature structural biology   10 ( 7 )   572 - 6   2003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）  

    Three-dimensional structures of the double-stranded DNA bacteriophage phi29 scaffolding protein (gp7) before and after prohead assembly have been determined at resolutions of 2.2 and 2.8 A, respectively. Both structures are dimers that resemble arrows, with a four-helix bundle composing the arrowhead and a coiled coil forming the tail. The structural resemblance of gp7 to the yeast transcription factor GCN4 suggests a DNA-binding function that was confirmed by native gel electrophoresis. DNA binding to gp7 may have a role in mediating the structural transition from prohead to mature virus and scaffold release. A cryo-EM analysis indicates that gp7 is arranged inside the capsid as a series of concentric shells. The position of the higher density features in these shells correlates with the positions of hexamers in the equatorial region of the capsid, suggesting that gp7 may regulate formation of the prolate head through interactions with these hexamers.

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  • P15 and P3, the tail completion proteins of bacteriophage T4, both form hexameric rings. 国際誌

    Li Zhao, Shuji Kanamaru, Chatree'chalerm Chaidirek, Fumio Arisaka

    Journal of bacteriology   185 ( 5 )   1693 - 700   2003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）  

    Two proteins, gp15 and gp3 (gp for gene product), are required to complete the assembly of the T4 tail. gp15 forms the connector which enables the tail to bind to the head, whereas gp3 is involved in terminating the elongation of the tail tube. In this work, genes 15 and 3 were cloned and overexpressed, and the purified gene products were studied by analytical ultracentrifugation, electron microscopy, and circular dichroism. Determination of oligomerization state by sedimentation equilibrium revealed that both gp15 and gp3 are hexamers of the respective polypeptide chains. Electron microscopy of the negatively stained P15 and P3 (P denotes the oligomeric state of the gene product) revealed that both proteins form hexameric rings, the diameter of which is close to that of the tail tube. The differential roles between gp15 and gp3 upon completion of the tail are discussed.

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  • The tail lysozyme complex of bacteriophage T4. 国際誌

    Fumio Arisaka, Shuji Kanamaru, Petr Leiman, Michael G Rossmann

    The international journal of biochemistry & cell biology   35 ( 1 )   16 - 21   2003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 tail baseplate of bacteriophage T4 contains a structurally essential, three-domain protein encoded by gene 5 in which the middle domain possesses lysozyme activity. The gene 5 product (gp5) undergoes post-translational cleavage, allowing the resultant N-terminal domain (gp5*) to assemble into the baseplate as a trimer. The lysozyme activity of the undissociated cleaved gp5 is inhibited until infection has been initiated, when the C-terminal portion of the molecule is detached and the rest of the molecule dissociates into monomers. The 3D structure of the undissociated cleaved gp5, complexed with gp27 (another component of the baseplate), shows that it is a cell-puncturing device that functions to penetrate the outer cell membrane and to locally dissolve the periplasmic cell wall.

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  • [The structural biology and infection mechanism of bacteriophage T4].

    Shuji Kanamaru, Fumio Arisaka

    Seikagaku. The Journal of Japanese Biochemical Society   74 ( 2 )   131 - 5   2002年2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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  • Structure of the cell-puncturing device of bacteriophage T4. 国際誌

    Shuji Kanamaru, Petr G Leiman, Victor A Kostyuchenko, Paul R Chipman, Vadim V Mesyanzhinov, Fumio Arisaka, Michael G Rossmann

    Nature   415 ( 6871 )   553 - 7   2002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： 10.1038/415553a

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  • The C-terminal fragment of the precursor tail lysozyme of bacteriophage T4 stays as a structural component of the baseplate after cleavage. 国際誌

    S Kanamaru, N C Gassner, N Ye, S Takeda, F Arisaka

    Journal of bacteriology   181 ( 9 )   2739 - 44   1999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）  

    Tail-associated lysozyme of bacteriophage T4 (tail lysozyme), the product of gene 5 (gp 5), is an essential structural component of the hub of the phage baseplate. It is synthesized as a 63-kDa precursor, which later cleaves to form mature gp 5 with a molecular weight of 43,000. To elucidate the role of the C-terminal region of the precursor protein, gene 5 was cloned and overexpressed and the product was analyzed by sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis, immunoblotting, analytical ultracentrifugation, and circular dichroism. It was shown that the precursor protein tends to be cleaved into two fragments during expression and that the cleavage site is close to or perhaps identical to the cleavage site in the infected cell. The two fragments, however, remained associated. The lysozyme activity of the precursor or the nicked protein is about 10% of that of mature gp 5. Both the N-terminal mature tail lysozyme and the C-terminal fragment were then isolated and characterized by far-UV circular dichroism and analytical ultracentrifugation. The latter remained trimeric after dissociation from the N-terminal fragment and is rich in beta-structure as predicted by an empirical method. To trace the fate of the C-terminal fragment, antiserum was raised against a synthesized peptide of the last 12 C-terminal residues. Surprisingly, the C-terminal fragment was found in the tail and the phage particle by immunoblotting. The significance of this finding is discussed in relation to the molecular assembly and infection process.

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MISC

  • バクテリオファージの構造と感染機構

    金丸周司, 有坂文雄

    蛋白質 核酸 酵素   50 ( 10 )   1341 - 1348   2005年

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  • T4ファージ尾部基盤の構造解析と感染メカニズムの解明

    金丸周司, 有坂文雄, LeimanPG

    日本結晶学会誌   45 ( 1 )   48 - 53   2003年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：The Crystallographic Society of Japan  

    The sub-atomic structure of the tail-lysozyme complex of bacteriophage T4 has been determined to the resolution of 2.9 Å. For the phase determination, MAD (mufti-wavelength anomalous dispersion) from seleno-methionine-substituted gp27 which had been complexed with unlabeled gp5 (gp = gene product) was utilized. The tail-lysozyme was then localized in the low-resolution structure of the tail baseplate, which revealed the role of the C-terminal β-helix domain as a cell-puncturing device as well as an intra-molecular chaperone to form the trimeric tail-lysozyme complex.

    DOI： 10.5940/jcrsj.45.48

    CiNii Books

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    その他リンク： https://jlc.jst.go.jp/DN/JALC/00163117447?from=CiNii

  • T4ファージの注射針複合体

    金丸周司, 有坂文雄

    生物物理   43 ( 1 )   21 - 24   2003年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人日本生物物理学会  

    DOI： 10.2142/biophys.43.21

    CiNii Books

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    その他リンク： https://jlc.jst.go.jp/DN/JALC/00160735941?from=CiNii

  • Ｔ４ファージの構造生物学と感染のメカニズム

    金丸周司, 有坂文雄

    生化学   74 ( 2 )   131 - 135   2002年

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  • T4ファージテイルリゾチームのプロセッシングとドメイン構造

    金丸 周司, 有坂 文雄

    生物物理   38 ( 2 )   S44   1998年9月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人日本生物物理学会  

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講演・口頭発表等

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受賞

  • 手島研究論文賞

    2003年  

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    受賞国：日本国

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 改変型人工抗菌酵素による薬剤耐性グラム陰性桿菌感染症の治療基盤の確立

    研究課題/領域番号：25K02692  2025年4月 - 2028年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    内山 淳平, 西藤 公司, 高井 まどか, 金丸 周司

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    配分額：18200000円 （ 直接経費：14000000円 、 間接経費：4200000円 ）

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  • 病原性細菌特異的ファージの宿主認識と収縮性ファージ尾繊維構成蛋白質の構造生物学

    研究課題/領域番号：25440066  2013年4月 - 2017年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    金丸 周司

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    配分額：4810000円 （ 直接経費：3700000円 、 間接経費：1110000円 ）

    T4ファージの近位尾繊維蛋白質gp34のＣ末端564残基を可溶性３量体として発現し精製・結晶化を行った。結晶構造解析により、gp34のＣ末端744-1289の立体構造を決定した。その構造は、全長18nmの繊維状であった。細部は、３本鎖β-へリックスやβ-プリズム構造などを含めファージ尾部蛋白質共通のドメイン構造であり、ファージの尾部構造蛋白質の進化はパーツとなるドメインの組み合わせにより、感染に必要な機能を獲得していることが示唆された。
    PP01ファージのレセプター結合蛋白質gp38に関しては、gp37のＣ末端と共発現することで、可溶性のgp37C-gp38複合体として精製することに成功した。

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  • ファージの重複感染シグナルがもたらす溶菌阻止現象の分子メカニズムの解明

    研究課題/領域番号：23121538  2011年4月 - 2013年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  新学術領域研究(研究領域提案型)

    金丸 周司

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    配分額：1430000円 （ 直接経費：1100000円 、 間接経費：330000円 ）

    1.gpT-62CTDの発現・精製
    gpTのC末端側のペリプラズムドメイン(CTD)のN末端にpelBのシグナル配列を付加したgpT-CTDは精製過程で62残基目のリジンで一部切断が起きていることが確認された。そこで、gpTの残基目のリジンからC末端側のペリプラズムドメイン(62CTD)のN末端にpelBのシグナル配列を付加したgpT-62CTDの大腸菌における大量発現系を構築した。gpT-CTDと同様に不溶性各分として回収されたgpT-62CTDは、pH9.5, 1.2Mアルギニンの条件で可溶化することに成功した。
    2. gpT-62CTD, gpRI-CTD複合体の結晶化
    pH9.5, 1.2Mアルギニンの条件で可溶化したgpT-62CTDに精製したgpRI-CTDを添加しその後アルギニンを透析により徐々に除くことにより、gpT-62CTD_gpRI-CTD複合体を得ることに成功した。超遠心分析によりこの精製標品は溶液中で2：2の複合体とその重合体が平衡して存在することが示された。また、pHを9.5からpH7.5にすると、2：2の複合体が3量化しているもののみが存在することが分かった。さらに、この複合体について結晶化を試み、gpT-CTD_gpRI-CTD複合体とは異なった条件で結晶化に成功した。
    3. gpT-62CTD, gpRI-CTD複合体の結晶構造解析
    gpT-62CTD_gpRI-CTD複合体の結晶構造解析に成功し、2.4Å分解能の複合体の結晶構造を得ることができた。その結果、溶液中の基本単位の2：2の複合体と思われるユニットを結晶中に見出すことができた。また、gpRIはgpTの周囲の3か所に結合しgpTの重合を阻害していることが示唆された。

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  • 蛋白質ケージを用いたウイルス様粒子作成技術基盤の確立－SARS-Cov2モデル－

    研究課題/領域番号：21K05268  2021年4月 - 2024年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    金丸 周司

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    配分額：4160000円 （ 直接経費：3200000円 、 間接経費：960000円 ）

    本研究では、ウイルスの検査試薬・ウイルスの構造解析・ワクチン開発等に利用するために高い熱安定性・pH安定性を有する蛋白質ケージ（Scaffold）を用いてウイルス様粒子（VLP）を作成することを目的としている。
    現在、モデル分子を用いて大腸菌での発現系の構築と精製法の確立のために必要な技術基盤開発を行っている。
    現在までのところ、モデル分子のフラグメント化や大腸菌発現条件の検討、分子シャペロン等の共発現などを行っているが期待する可溶性のVLPは得られていない。
    今後は、引き続き大腸菌での発現条件の検討を行うとともに、他の生物種での発現を検討している。そのための、学内での遺伝子組換え実験の変更を行っている。

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  • バクテリオファージに学ぶ発動分子システムの創成

    研究課題/領域番号：18H05421  2018年6月 - 2023年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  新学術領域研究(研究領域提案型)

    上野 隆史, 金丸 周司

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    配分額：72930000円 （ 直接経費：56100000円 、 間接経費：16830000円 ）

    生命環境では、様々なタンパク質が特異な集合構造を形成し、自発的に機動する分子機関を構築されている。本研究では、代表者が開発した、T4ファージ由来の全長15nmのタンパク質針を基盤とし、新しい分子機関の合成をめざした。具体的には、分子機関としてのタンパク質針精密設計として、タンパク質針の結晶構造やHSAFMの実験結果と分子動力学計算を元に、分子機関としての機能を精密に制御したタンパク質針を構築し、タンパク質針をユニットとしてタンパク質針を階層的に集積し、アクティブマターとしての新しい機能の発現を目指した。高速AFMの実験結果を数理モデルを用いた解析により理解することによって、理論計算のモデルを構築し新たな集合体形成のメカニズム解明へとつなげることができた。さらに、これらの結果を踏まえ、タンパク質針の集団運動の制御に向けた精密分子設計の指針ができた。

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  • フェリチンを用いた新規「蛋白質ケージ構造解析法」の技術基盤の確立

    研究課題/領域番号：18K05314  2018年4月 - 2023年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    金丸 周司

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    配分額：4420000円 （ 直接経費：3400000円 、 間接経費：1020000円 ）

    本研究では、高い熱安定性・pH安定性を有する蛋白質ケージ（Scaffold）のもつ直径約8nmの内部空洞に標的蛋白質を閉じ込め、粒子画像抽出が容易なScaffoldごとクライオ電顕単粒子解析法によって立体構造を決定すること、そのために必要な技術基盤を構築することを目的としている。
    現在までに、モデル分子を用いて発現ベクターの構築から、精製、電顕観察、画像解析までを繰り返し、必要な技術基盤開発を行っている
    Scaffold蛋白質と標的蛋白質の発現量を調節し効率よくScaffold-標的蛋白質複合体を形成させることは可能となった。また、適切な精製タグを用いることでScaffold-標的蛋白質複合体を高純度で精製することに成功した。
    しかし、構造解析を行うとScaffoldの構造は比較的高分解能で決まるものの、標的蛋白質はScaffold内部で様々な方向を向き本研究のめざす分解能の構造が得られていない。そこで、Scaffoldと標的蛋白質を繋ぐリンカーを種々のαヘリックス形成配列に置換し、標的蛋白質を含まないケージを作成し結晶構造解析にて評価した。ところが、ケージの高い対称性と異なる対称要素を持つため、もしくは期待した硬い構造を形成できないために、いずれの場合もリンカー部分の電子密度を観察できなかった。そこで、Scaffold外側に画像平均化のための目印となる蛋白質を付加することで、Scaffold-標的蛋白質複合体の構造解析を容易にするような方法で解決しようとしている。
    また、内部空洞の小さい蛋白質ケージを用いた標的蛋白質の固定化も継続して行っている。

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  • Ｔ４ファージ尾部基盤中心部の構造と分子集合

    研究課題/領域番号：23570190  2011年 - 2013年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    有坂 文雄, 金丸 周司

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    配分額：5460000円 （ 直接経費：4200000円 、 間接経費：1260000円 ）

    １．尾管イニシエーターgp48のN末端にSlyDを付加した融合蛋白質を発現・精製し、結晶化に成功した。２．T2類縁ファージPPO1の尾繊維を構成するgp37のC末端ドメインとgp38を共発現し、3:1のヘテロ四量体を得、結晶化した。また、C末端ドメインが自己のプロテアーゼ活性によって切断されることが示された。３．溶菌に関わるホーリン（gp t）の可溶性C末端ドメインとrapid lysisに関与するgp rI との複合体の結晶化と構造決定に成功し、gp rI の溶菌阻止において果たす役割を解明する手がかりを得た。

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  • 病原菌の新規「タイプ6分泌装置」蛋白質群にみられる収縮性ファージと共通の立体構造

    研究課題/領域番号：21770164  2009年 - 2011年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究(B)

    金丸 周司

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    配分額：3380000円 （ 直接経費：2600000円 、 間接経費：780000円 ）

    結晶構造解析をめざし、大腸菌O157ならびに大腸菌CFT073のタイプ6分泌装置構成蛋白質VgrG蛋白質6種の全長蛋白質ならびにC末端ドメインに関して、蛋白質の大量発現系を構築した。そのうち、大腸菌O157のVgrG1において、精製法を確立し、安定なドメインを得るため種々のプロテアーゼ消化を行い、トリプシンによりVgrG1^M467-hisを得た。さらに、このVgrG1^M467-hisにおいて結晶化に成功し良好な回折データを得ることができた。現在、同系置換体を作成し位相決定をめざしている。また、それ以外のVgrG発現系においても発現条件、精製法を確立しつつある。

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  • バクテリオファージ頭部と尾部の結合に関わるネックの構造形成

    研究課題/領域番号：18570147  2006年 - 2007年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    有坂 文雄, 金丸 周司

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    配分額：4110000円 （ 直接経費：3600000円 、 間接経費：510000円 ）

    T4ファージの分子集合においてDNAの頭殻へのパッケージングが終了すると、DNAの入った入り口をふさぐようにネックが構築される。ネックはgp13(gpはgene product)とgp14からなり、それぞれ309および256アミノ酸からなり、分子量はそれぞれ41,226および32,868である。ネックには後に尾部が結合する。本研究では、ネックの構造およびネックにおけるサブユニットの配置を明らかにするために、両蛋白質をコードする遺伝子をPCR法によりクローニングした後、大量発現系を構築し、IPTGにより発現を行った。精製には硫安分画、イオン交換クロマトグラフィー、ゲルろ過クロマトグラフィーを用い、SDS電気泳動で単一バンドに精製した。遠紫外円二色性スペクトルを測定した結果、gp13がαヘリックスに富む蛋白質であるのに対して、gp14はβシートに富む蛋白質であることが分かった。超遠心分析沈降速度法を行った結果、両蛋白質は溶液中で均一な単量体であり、沈降係数はそれぞれ2.80Sおよび2.00Sであった。摩擦比はそれぞれ1.22および1.73と求められ、gp14はgp13よりもやや細長い蛋白質であると考えられる。両蛋白質は生理的な条件下では相互作用しなかったが、0.8M硫安処理によって16.6Sの特異的な複合体を形成することが分かった。複合体の分子量497,000とSDS-PAGEの結果から、本蛋白質は(gp13)_10(gp14)_5のヘテロ15量体であると考えられる。この複合体は両蛋白質を共発現させたときに生じる複合体と同一のものと考えられる。電子顕微鏡観察によれば、本蛋白質は直径156Åのリングを形成し、これは電子顕微鏡画像からの三次元再構成像によるネックの電子密度と一致した。

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  • 原子レベルでの構造解析に基づくウィルスのDNAパッケージングモーターの動作基盤

    研究課題/領域番号：17687014  2005年 - 2007年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究(A)

    金丸 周司

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    配分額：19370000円 （ 直接経費：14900000円 、 間接経費：4470000円 ）

    本研究は、T4ファージを対象として、DNAがウィルス頭殻に詰め込まれる現象を原子レベルで明らかにしようとするものである。本年度の成果は下記の通りである:
    1.ネック蛋白質の発現・精製
    ネック蛋白質(gp13,gp14)について、発現・精製を行った。gp13,gp14はそれぞれ、単独で精製することに成功し、それぞれが単量体で存在することがわかった。また、0.4M以上濃度の硫酸アンモニウム存在下で二つの蛋白質を混合すると、(gp13)_<10>-(gp14)_5からなる複合体が形成することがわかった。
    2.ネック蛋白質の物理化学的解析
    上記(gp13)_<10>-(gp14)_5の電子顕微鏡観察、超遠心分析を行いこの複合体が溶液中で均一のリング状の構造を持ち、ファージ粒子中に存在する複合体であることを示した。
    3.結晶化、構造解析
    gp13,(gp13)_<10>-(gp14)_5について、結晶化に適した精製試料を用いて結晶化を試みている。具体的には、市販のグローバルな結晶化条件スクリーニングキットを用いて、蒸気拡散法により結晶化条件の初期検索を行っている。現在、構造解析に向けて充分な質と大きさを持った結晶を得るための条件を探索中である。

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  • バクテリオファージの構造形成と感染機構

    研究課題/領域番号：16087204  2004年 - 2009年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  特定領域研究

    有坂 文雄, 金丸 周司, 武田 茂樹, モーラン ヤップ, 根本 舞, ターミナ アクター, シュボット サルカー, 油井 孔兵, 門崎 泰憲, 奥田 真子, 内田 一也, 名村 実公賢, 寺内 允, 伊藤 麻紗子, 堀越 祐介, 藤田 大悟, 須貝 伸治, 長尾 達也, ドニー スナンダ, 中尾 朋子

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    配分額：91800000円 （ 直接経費：91800000円 ）

    X線結晶構造解析と電子顕微鏡画像からの三次元像再構成の手法を組み合わせることにより、構造変化前後のT4ファージ尾部基盤におけるすべてのサブユニット蛋白質の局在を明らかにすることが出来た。その結果、感染における基盤の大きな構造変化をサブユニット蛋白質の相対的な位置の変化として理解できるようになった。また、新しい手法を用いた分子集合の研究から、基盤ウェッジの絶対逐次的分子集合はサブユニット蛋白質の誘導適合に基づくものであることが示された。

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  • T4ファージの粒子形成に関わる分子間相互作用の解明

    研究課題/領域番号：16041213  2004年 - 2005年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  特定領域研究

    有坂 文雄, 金丸 周司

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    配分額：6000000円 （ 直接経費：6000000円 ）

    本研究は、蛋白質複合体のモデル系としてバクテリオファージに注目し、分子集合の過程における水溶液中の分子間相互作用を明らかにしようとするものである。本年度は特に基盤蛋白質gp13,gp14,gp16,gp17,gp48,gp54に焦点を合わせて実験を行い、以下の結果を得た。
    1.gp13及びgp14の単離・精製と性状解析
    gp13とgp14はネックを構成する蛋白質で頭部形成の最終段階で結合し、尻尾との結合部に存在すると考えられる。両蛋白質は超遠心分析の結果、単独では単量体として存在すること、また両者を混合するとgp13:gp14=1:2の比率で結合することが分かった。
    2.DNAパッケージング蛋白質gp16とgp17の単離・精製と性状解析
    2本鎖DNAファージには共通して大小2種のパッケージング蛋白質が必要である。T4ファージでは大サブユニットがgp17、小サブユニットがgp16で、後者にはATPaseはないが、前者のATPaseを50倍以上促進する。両蛋白質を単離精製し、超遠心分析を行ったところ、gp17が単量体であるのに対して、gp16は20量体と思われる分子種が主要成分で、少量の10量体と思われる分子種と平衡にあることが分かった。一方、gp16とgp17の間には弱い相互作用しか見られなかった。
    3.基盤形成の最終ステップに結合するgp48とgp54の単離・精製と性状解析
    gp48とgp54は基盤形成の最終段階で結合する蛋白質で、gp54は尾管イニシエーターを呼ばれる。両蛋白質遺伝子をクローニングし、単離精製することを試みたが、良く発現はするものの、不溶性画分に入り、発現温度、IPTG濃度など発現条件を検討したほか、コールドショックプロモーターを試みたが、可溶性画分として精製することができなかった。しかし、gp48については発現温度22℃、15時間で半分以上を可溶性画分に回収することができた。現在、結晶化の準備を進めている。

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  • バクテリオファージ収縮性尾部の構造と分子集合

    研究課題/領域番号：15370065  2003年 - 2005年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    有坂 文雄, 金丸 周司, 武田 茂樹

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    配分額：14900000円 （ 直接経費：14900000円 ）

    本研究は、バクテリオファージの収縮性尾部を対象として、ナノマシーンとしての尾部の分子集合機構および作動原理を分子・原子レベルで明らかにしようとするものである。3年間の成果のうち、特に重要なものは以下の通りである。
    パーデュー大学ロスマン教授のグループとの共同研究により、尾部収縮後の構造が電顕画像からの3次元像再構成によって明らかになった。収縮後の低分解能の電子密度にもこれまでに決定された7つの蛋白質の高分解能構造が無理なくあてはまったことにより、構造変化では個々のサブユニットの構造は大きく変化せず、主に配置変換によってマクロな構造変化が起こっていることが明らかである。さらに、この構造変化の主役を担っているのがgp10で、この蛋白質が長軸に関して回転することにより、それまでgp12(小尾繊維)に結合していたgp11が尾繊維(gp34)に結合することが分かった。
    テイルリゾチームgp5はプロセッシングを受けて351残基目のセリンのC端で切断されるがこれをロイシンに置換したgp5は切断が起きないことが分かったので、この変異体を調整して構造決定を行うことが出来た。その結果、これまで明らかでなかった切断部位周辺の15残基の構造が明らかになり、また、隣のサブユニットから出ているペプチドが基質認識部位を占拠することによってリゾチーム活性を抑制している現象は切断の結果ではなく、切断以前に起こっていることが分かった。
    T4類縁ファージKVP40のテイルリゾチームgp5の単離・性状解析およびgp27対応蛋白質の発見:テイルリゾチームgp5はリゾチームドメイン・C末端β-helixを含む特異な構造を有し、N末端ドメインでgp27と結合し、gp27を介して基盤と結合している。T4近縁のファージではgp5のドメイン構造は良く保存されているが、遠縁になるに従って類似性が低くなる。KVP40のgp5ではリゾチームが欠損している。このgp5をクローニング、発現、単離して、性状解析を行ったほか、通常のbalst検索では検出されないが、ORF334を候補と考えてクローニング・単離・精製を行ったところ、この蛋白質がgp5と強く結合することが確認された。

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