IMRAM

Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials, Tohoku University

東北大学
多元物質科学研究所

LAST UPDATE 2021/05/01

  • 研究者氏名
    Researcher Name

    張玉霞 Yuxia ZHANG
    助教 assistant professor
  • 所属
    Professional Affiliation

    東北大学多元物質科学研究所
    Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials, Tohoku University

    有機・生命科学研究部門 生体分子構造研究分野
    Division of Organic- and Bio-materials Research, Biomolecular Structure
  • 研究キーワード
    Research Keywords

    小胞体カルシウムポンプ
    クライオ電子顕微鏡
    ER Ca2+ pump
    Cryo-EM
研究テーマ
Research Subject
小胞体におけるカルシウムホメオスタシスの構造および分子機構に関する研究
Structural and mechanistic studies of Ca2+ homeostasis in the endoplasmic reticulum

研究の背景 Background

SERCAの最も重要な機能は、Ca2+を細胞質から小胞体内腔に輸送することである。Ca2+輸送サイクルはいくつもの反応ステップから構成されており、その間、SERCAは大きな構造変化を引き起こす。結晶学の限界により、各反応中間状態におけるSERCA1aの状態は単一のコンフォメーションに固定されており、場合によっては結晶中のパッキングによって偏った構造になっているため、SERCAに対する理解が制限されている。

The most important function of SERCA is to transport Ca2+ from the cytosol to the ER lumen. The Ca2+ transport cycle of SERCA consists of multiple reaction steps, during which the Ca2+ pump undergoes large conformational changes. Due to the limitation of crystallography, the known structure of SERCA1a in each reaction intermediate is fixed in a single conformation, and, in some cases, biased by crystal packing, which limits our understanding for molecular mechanisms of SERCA.

研究の目標 Outcome

SERCA2bの様々な中間状態の高分解能構造をクライオ電子顕微鏡で決定することに成功した。今後、さらにSERCA2bの構造情報を得ることで、Ca2+輸送反応におけるSERCA2bのダイナミクスを明らかにし、その分子メカニズムを包括的に理解することを目指す。

We determined high-resolution structures of SERCA2b in various intermediate states by cryo-EM. By further investigating conformational dynamics of SERCA2b during the catalytic cycle, we aim to comprehensively understand the molecular mechanism of SERCA2b-mediated Ca2+ transport into the ER.

研究図Research Figure

Fig.1. Ca2+ homeostasis in the ER

Fig.2. cryo-EM structure of SERCA2b in E1•2Ca2+-AMPPCP state

Fig.3. cryo-EM structure of SERCA2b in E1∙2Ca2+ state (upper) and a model of ATP entry into SERCA2b (lower)

文献 / Publications

Zhang. Y., Inoue, M., Tsutsumi, A., Watanabe, S., Nishizawa, T., Nagata, K., Kikkawa, M. and Inaba, K.* “Cryo-EM structures of SERCA2b reveal the mechanism of regulation by the luminal extension tail” Science Advances 12 Aug 2020: Vol. 6, no. 33, eabb0147

研究者HP