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嶋田 睦(しまだ あつし) データ更新日:2021.06.28

准教授 /  生体防御医学研究所 分子機能制御学部門 構造生物学分野


主な研究テーマ
膜タンパク質の新規構造解析技術の開発
キーワード:膜タンパク質
2019.07.
ファゴサイトーシス関連タンパク質の構造機能解析
キーワード:ファゴサイトーシス、GAS7、F-BARドメイン
2014.08.
植物の新規アクチン結合ドメインとアクチンの複合体の結晶構造解析
キーワード:植物、アクチン、FH2ドメイン
2012.07.
オリゴ糖転移酵素の構造生物学
キーワード:オリゴ糖転移酵素,N-グリコシド結合糖鎖
2011.10.
エンドサイトーシスにおける小胞形成機構の構造的基盤
キーワード:X線結晶構造解析,エンドサイトーシス,BARドメイン,EFC/F-BARドメイン
2004.07.
従事しているプロジェクト研究
大学発ベンチャー事業シーズ育成支援プログラム「生体高分子の立体構造解析のための革新的試料調製法の産業利用」
2020.04~2020.11, 代表者:嶋田 睦.
九州大学P&P D2タイプ 「膜輸送および小胞体‐ミトコンドリア間相互作用に関与するタンパク質ファミリーの構造機能解析」
2012.04~2013.03, 代表者:嶋田睦, 九州大学, 九州大学(日本)
小胞体-ゴルジ体間、ゴルジ体-エンドソーム間など多岐にわたる内膜間の輸送経路や、小胞体-ミトコンドリア間相互作用に関与するタンパク質ファミリーの構造機能解析を行う。.
研究業績
主要原著論文
1. Hanawa-Suetsugu K, Itoh Y, Ab Fatah M, Nishimura T, Takemura K, Takeshita K, Kubota S, Miyazaki N, Wan Mohamad Noor WNI, Inaba T, Nguyen NTH, Hamada-Nakahara S, Oono-Yakura K, Tachikawa M, Iwasaki K, Kohda D, Yamamoto M, Kitao A, Shimada A, Suetsugu S., Phagocytosis is mediated by two-dimensional assemblies of the F-BAR protein GAS7, Nature Communications, 10.1038/s41467-019-12738-w, 10, 4763, 2019.10, Phagocytosis is a cellular process for internalization of micron-sized large particles including pathogens. The Bin-Amphiphysin-Rvs167 (BAR) domain proteins, including the FCH-BAR (F-BAR) domain proteins, impose specific morphologies on lipid membranes. Most BAR domain proteins are thought to form membrane invaginations or protrusions by assembling into helical submicron-diameter filaments, such as on clathrin-coated pits, caveolae, and filopodia. However, the mechanism by which BAR domain proteins assemble into micron-scale phagocytic cups was unclear. Here, we show that the two-dimensional sheet-like assembly of Growth Arrest-Specific 7 (GAS7) plays a critical role in phagocytic cup formation in macrophages. GAS7 has the F-BAR domain that possesses unique hydrophilic loops for two-dimensional sheet formation on flat membranes. Super-resolution microscopy reveals the similar assemblies of GAS7 on phagocytic cups and liposomes. The mutations of the loops abolishes both the membrane localization of GAS7 and phagocytosis. Thus, the sheet-like assembly of GAS7 plays a significant role in phagocytosis..
2. Atsushi Shimada, Atsuko Yamaguchi, Daisuke Kohda, Structural basis for the recognition of two consecutive mutually interacting DPF motifs by the SGIP1 μ homology domain., Sci. Rep., 29, 6, 19565, 2016.01.
3. Shunsuke Matsumoto, Atsushi Shimada, James Nyirenda, Mayumi Igura, Yoshiaki Kawano, Daisuke Kohda, Crystal structures of an archaeal oligosaccharyltransferase provide insights into the catalytic cycle of N-linked protein glycosylation, PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA, 10.1073/pnas.1309777110, 110, 44, 17868-17873, 2013.10, Oligosaccharyltransferase transfers an oligosaccharide chain to the asparagine residues in proteins. The archaeal and eubacterial oligosaccharyltransferases are single subunit membrane enzymes, referred to as "AglB" (archaeal glycosylation B) and "PglB" (protein glycosylation B), respectively. Only one crystal structure of a full-length PglB has been solved. Here we report the crystal structures of the full-length AglB from a hyperthermophilic archaeon, Archaeoglobus fulgidus. The AglB and PglB proteins share the common overall topology of the 13 transmembrane helices, and a characteristic long plastic loop in the transmembrane region. This is the structural basis for the formation of the catalytic center, consisting of conserved acidic residues coordinating a divalent metal ion. In one crystal form, a sulfate ion was bound next to the metal ion. This structure appears to represent a dolichol-phosphate binding state, and suggests the release mechanism for the glycosylated product. The structure in the other crystal form corresponds to the resting state conformation with the well-ordered plastic loop in the transmembrane region. The overall structural similarity between the distantly related AglB and PglB proteins strongly indicates the conserved catalytic mechanism in the eukaryotic counterpart, the STT3 (stauroporine and temperature sensitivity 3) protein. The detailed structural comparison provided the dynamic view of the N-glycosylation reaction, involving the conversion between the structured and unstructured states of the plastic loop in the transmembrane region and the formation and collapse of the Ser/Thr-binding pocket in the C-terminal globular domain..
4. Shimada, A., Takano, K., Shirouzu, M., Hanawa-Suetsugu, K., Terada, T., Toyooka, K., Umehara, T., Yamamoto, M., Yokoyama, S. and Suetsugu, S., Mapping of the basic amino-acid residues responsible for tabulation and cellular protrusion by EFC/F-BAR domain of pacsin2/Syndapin II, FEBS Lett., 584, 6, 1111-1118, 2010.03.
5. Shimada, A., Niwa, H., Tsujita, K., Suetsugu, S., Nitta, K., Hanawa-Suetsugu, K., Akasaka, R., Nishino, Y., Toyama, M., Chen, L., Liu, Z.J., Wang, B.C., Yamamoto, M., Terada, T., Miyazawa, A., Tanaka, A., Sugano, S., Shirouzu, M., Nagayama, K., Takenawa, T. and Yokoyama, S. , Curved EFC/F-BAR domain dimers are joined end to end into a filament for membrane invagination in endocytosis
, Cell, 129, 4, 761-772, 2007.05.
6. Shimada, A., Nyitrai, M., Vetter, I.R., Kuhlmann, D., Bugyi, B., Narumiya, S., Geeves, M.A. and Wittinghofer, A., The core FH2 domain of diaphanous-related formins is an elongated actin binding protein that inhibits polymerization
, Mol. Cell, 13, 4, 511-522, 2004.02.
7. Shimada, A., Nureki, O., Goto, M., Takahashi, S. and Yokoyama S, Structural and mutational studies of the recognition of the arginine tRNA-specific major identity element, A20, by arginyl-tRNA synthetase
, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 98, 24, 13537-13542, 2001.11.
8. Sekine, S., Nureki, O., Shimada, A., Vassylyev, D.G. and Yokoyama S, Structural basis for anticodon recognition by discriminating glutamyl-tRNA synthetase, Nat. Struct. Biol., 8, 3, 203-206, 2001.03.
9. Fukai, S., Nureki, O., Sekine, S., Shimada, A., Tao, J., Vassylyev, D.G. and Yokoyama, S., Structural basis for double-sieve discrimination of L-valine from L-isoleucine and L-threonine by the complex of tRNA(Val) and valyl-tRNA synthetase, Cell, 103, 5, 793-803, 2000.11.
10. Nureki, O., Vassylyev, D.G., Tateno, M., Shimada, A., Nakama, T., Fukai, S., Konno, M., Hendrickson, T.L., Schimmel, P. and Yokoyama, S., Enzyme structure with two catalytic sites for double-sieve selection of substrate, Science, 280, 5363, 578-582, 1998.04.
主要総説, 論評, 解説, 書評, 報告書等
1. Atsushi Shimada and Shigeyuki Yokoyama, Crystal structure of the EFC/F-BAR domain -mechanism of membrane invagination in endocytosis-, SPring-8 Research Frontiers 2007, 2008.07.
2. 嶋田 睦,末次 志郎,白水 美香子,永山 國昭,横山 茂之, EFC/F-BARドメインの構造機能解析 ―エンドサイトーシスにおける細胞膜陥入機構―, 日本結晶学会誌, 2008.04.
3. 嶋田 睦,丹羽 英明,白水 美香子,辻田 和也,末次 志郎,竹縄 忠臣,新田 浩二,永山 國昭,横山 茂之 , EFC/F-BARドメインによる細胞膜陥入機構, 実験医学, 2007.10.
4. 白水 美香子,村山 和隆,新野-柊本 睦子, 嶋田 睦,横山 茂之, 低分子量Gタンパク質を介したシグナル伝達に関わるタンパク質の構造と機能, 実験医学, 2006.11.
5. 嶋田 睦, 新規アクチン重合促進タンパク質mDiaの構造と生化学的機能―細胞生物学が生化学と構造生物学に出会うとき, 実験医学, 2004.10.
主要学会発表等
1. 山口 淳子、嶋田 睦, クラスリン依存性エンドサイトーシスにおけるクラスリン重合調節機構の構造的基盤, 第41回日本分子生物学会年会, 2018.11.
2. 嶋田 睦, エンドサイトーシス関連細胞質タンパク質の構造から迫るクラスリン重合機構 (Insights into clathrin assembly from the structures of cytosolic endocytic proteins), 第55回 日本生物物理学会年会, 2017.09.
3. 嶋田 睦, 山口 淳子, 神田 大輔, Structural basis for the recognition of two consecutive mutually interacting DPF motifs by the SGIP1 μ homology domain and its implications for the mechanism of affinity enhancement by the increase in the number of consecutive DPF motifs, The 42nd Naito Conference, “In the Vanguard of Structural Biology: Revolutionizing Life Sciences”, 2016.10.
4. 嶋田 睦, 山口 淳子, 神田 大輔, SGIP1 μ homology ドメインへの結合における連続するDPFモチーフ数の増加による親和性向上機構, 第39回日本分子生物学会年会, 2016.12.
5. 嶋田 睦, 山口 淳子, 神田 大輔, クラスリン依存性エンドサイトーシスにおけるタンパク質-タンパク質相互作用, 第15回日本蛋白質科学会年会, 2015.06.
6. 山口 淳子, 神田 大輔, 嶋田 睦, SGIP1 μ homology domainによるEps15認識機構の構造的基盤, 平成26年度日本生化学会九州支部例会, 2014.05.
7. Atsuko Yamaguchi, Daisuke Kohda, Atsushi Shimada, Structural basis for the recognition of tandem DPF motifs by the SGIP1 μ homology domain, International Symposium between Kyushu University Post-Global Centers of Excellence Program and School of Biomedical Sciences, Monash University, 2014.02.
8. 嶋田 睦, 末次 志郎, 松永 笑子, 外山 光俊, 寺田 貴帆, 白水 美香子, 竹縄 忠臣, 山本 雅貴, 横山 茂之, Cdc42によるCIP4ファミリータンパク質のクラスリン被覆ピットへの局在機構の構造的基盤, 第35回日本分子生物学会年会, 2012.12, [URL].
特許出願・取得
特許出願件数  1件
特許登録件数  0件
学会活動
所属学会名
日本生化学会
日本蛋白質科学会
日本分子生物学会
日本生物物理学会
学会大会・会議・シンポジウム等における役割
2019.12.03~2019.12.06, 第42回日本分子生物学会年会, ポスターディスカッサー.
2018.11.28~2018.11.30, 第41回日本分子生物学会年会, ポスターディスカッサー.
2017.10.26~2017.10.27, 第15回 糖鎖科学コンソーシアムシンポジウム, 司会進行.
2017.09.20~2017.09.20, 第55回 日本生物物理学会年会, シンポジウムオーガナイザーと座長.
2017.09.19~2017.09.21, 第55回日本生物物理学会年会, 実行委員.
2016.11.30~2016.07.02, 第39回日本分子生物学会年会, 座長(Chairmanship).
2016.07.11~2016.07.12, 第19回 九州大学 生体防御医学研究所リトリート2016, 座長(Chairmanship).
2016.06.07~2016.06.09, 第16回日本蛋白質科学会年会, 座長(Chairmanship).
2015.11.13~2015.11.14, The 25th Hot Spring Harbor International Symposium, 司会(Moderator).
2014.05.17~2014.05.18, 平成26年度日本生化学会九州支部例会, 座長(Chairmanship).
2014.07.22~2014.07.23, 第17回 生体防御医学研究所リトリート2014, 座長(Chairmanship).
2013.08.05~2013.08.06, 第16回 生体防御医学研究所リトリート2013,第7回 理医連携リトリート, 座長(Chairmanship).
学術論文等の審査
年度 外国語雑誌査読論文数 日本語雑誌査読論文数 国際会議録査読論文数 国内会議録査読論文数 合計
2019年度      
2018年度      
2013年度      
その他の研究活動
海外渡航状況, 海外での教育研究歴
Max Planck Institute of Molecular Physiology, Max-Delbrück-Centrum for Molecular Medicine, CIC bioGUNE, Germany, Spain, 2018.06~2018.07.
IUCr 2014 (Palais des congrès, Montreal), Canada, 2014.08~2014.08.
Monash University, Australia, 2014.02~2014.02.
National University of Singapore, Singapore, 2011.12~2011.12.
Max Planck Institute of Molecular Physiology, Germany, 2004.01~2004.06.
Max Planck Institute of Molecular Physiology, Germany, 2001.06~2003.09.
研究資金
科学研究費補助金の採択状況(文部科学省、日本学術振興会)
2021年度~2023年度, 基盤研究(C), 代表, 膜タンパク質の新規構造解析技術の開発.
2017年度~2019年度, 基盤研究(C), 代表, クラスリン依存性エンドサイトーシスにおけるクラスリン重合進行機構の構造的基盤.
2013年度~2014年度, 新学術領域研究, 代表, 植物の新規アクチン結合ドメインとアクチンの複合体の結晶構造解析.
2012年度~2014年度, 若手研究(A), 代表, 細胞のがん化に関与するエンドサイトーシス機構の構造的基盤.
2008年度~2011年度, 若手研究(A), 代表, エンドサイトーシスにおける小胞形成機構の構造的基盤.
学内資金・基金等への採択状況
2020年度~2020年度, 大学発ベンチャー事業シーズ育成支援プログラム, 代表, 生体高分子の立体構造解析のための革新的試料調製法の産業利用.
2012年度~2012年度, 九州大学P&P D2タイプ, 代表, 膜輸送および小胞体‐ミトコンドリア間相互作用に関与するタンパク質ファミリーの構造機能解析.

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