集団性下痢症の原因ウイルスの一つサポウイルスの殻（カプシド）の構造を世界で初めて原子レベルで明らかにしました。

Miyazaki N, Song C, Oka T, Miki M, Murakami K, Iwasaki K, Katayama K, Murata K* (2022) Atomic structure of human sapovirus capsid by single particle cryo-electron microscopy revealed a unique capsid protein conformation in caliciviruses. J Virol 96(9), e0029822. WEB

アゲハの複眼から入った光の情報が最初に処理される脳領域の配線（コネクトミクス）をSBF-SEMを用いて明らかにしました。

Matsushita A, Stewart F, Ilić M, Chen PJ, Wakita D, Miyazaki N, Murata K, Kinoshita M, Belusic G, Arikawa K (2022) Connectome of the lamina reveals the circuit for early color processing in the visual pathway of a butterfly. Cur biology S0960-9822(22), 00506-1.  WEB

国内で採取された巨大ウイルスであるメドゥーサウイルスが、一見非効率的なウイルス形成過程を示すことを電子顕微鏡による解析から明らかにしました。

Watanabe R, Song C, Kayama Y, Takemura M, Murata K* (2022) Particle morphology of Medusavirus inside and outside cells reveals new maturation process of giant virus. J Viol 96(7), e0185321. WEB

SARS-CoV2の中和に有効なVHH抗体を作製し、それがどのようにウイルスのSタンパク質と結合するかを調べしました。

Haga K, Takai-Todaka R, Matsumura Y, Song C, Takano T, Tojo T, Nagami A, Ishida Y, Masaki H, Tsuchiya M, Ebisudani T, Sugimoto S, Sato T, Yasuda H, Fukunaga K, Sawada A, Nemoto N, Murata K, Morimoto T, Katayama K. (2021) Nasal delivery of single-domain antibody improves symptoms of SARS-CoV-2 infection in an animal model. PLoS Pathog 17(10):e1009542. doi: 10.1371/journal.ppat.1009542.  WEB

"地上最強生物"クマムシの乾燥耐性の仕組みは、 水分消失に伴って細胞の中のタンパク質が集まってファイバーをつくることを発見しました。

Yagi-Utsumi M, Aoki K, Watanabe H, Song C, Nishimura S, Satoh T, Yanaka S, Ganser C, Tanaka S, Schnapka V, Goh EW, Furutani Y, Murata K, Uchihashi T, Arakawa K, Kato K (2021) Desiccation-induced fibrous condensation of CAHS protein from an anhydrobiotic tardigrade. Sci Rep 11(1), 21328. doi: 10.1038/s41598-021-00724-6.  WEB

ピロリ菌ファージが胃で消化されないしくみを構造学的に解明しました。

Kamiya R, Uchiyama J, Matsuzaki S, Murata K, Iwasaki K, Miyazaki N (2021) Acid-stable capsid structure of Helicobacter pylori bacteriophage KHP30 by single-particle cryo-electron microscopy. Structure 30(2):300-312.e3. doi: 10.1016/j.str.2021.09.001 WEB

国内の淡水域で発見した新種の巨大ウイルス”コトンウイルス”は、ゴルジ体状のヒモ型小胞をウイルス工場に利用することがわかりました。

Takahashi H, Fukaya S, Song C, Murata K, Takemura M (2021) Cotonvirus japonicus using Golgi apparatus of host cells for its virion factory phylogenetically links tailed tupanvirus and icosahedral mimivirus.J Virol 95(18),e0091921. doi: 10.1128/JVI.00919-21. WEB

北極海で採取された植物プランクトンが 石油と同等の炭化水素を合成する能力をもつことを発見した。

Harada N, Hirose Y, Song C, Kurita H, Sato M, Onodera J, Murata K, Itoh F (2021) A novel characteristic of a phytoplankton as a potential source of straight-chain alkanes.Sci Rep 11(1), 14190. WEB

緑藻クラミドモナスの光化学系Iがステート遷移した分子構造を明らかにした。

Pan X , Tokutsu R, Li A, Takizawa K, Song C, Murata K, Yamasaki T, Liu Z, Minagawa J, Li M (2021) Structural basis of LhcbM5-mediated state transitions in green algae.Nature plant 7(8), 1119-1131. WEB

プロテアソームα７サブユニットが作るダブルリングの構造揺らぎを捕らえた。これはプロテアソームの形成過程に大きな手がかりを与えると考えられる。

Song C, Satoh T, Sekiguchi T, Kato K*, Murata K* (2021) Structural fluctuations of the human proteasome α7 homo-tetradecamer double ring imply the proteasomal α-ring assembly mechanism. Int J Mol Sci 22(9), 4519. WEB

汎用型200kV電子顕微鏡を用いて３Å分解能を超えるタンパク質の単粒子構造解析に成功した。

Kayama Y, Burton-Smith RN, Song C, Terahara N, Kato T, Murata K* (2021) Below 3 Å structure of apoferritin using a multipurpose TEM with a side entry cryoholder.Sci Rep 11, 8395. WEB

光によって繊毛の運動を制御するタンパク質の場所を特定した。

Kutomi O, Yamamoto R, Hirose K, Mizuno K, Nakagiri Y, Imai H, Noga A, Obbineni JM, Zimmermann N, Nakajima M, Shibata D, Shibata M, Shiba K, Kita M, Kigoshi H, Tanaka Y, Yamasaki Y, Asahina Y, Song C, Nomura M, Nomura M, Nakajima A, Nakachi M, Yamada L, Nakazawa S, Sawada H, Murata K, Mitsuoka K, Ishikawa T, Wakabayashi KI, Kon T, Inaba K (2021) A dynein-associated photoreceptor protein prevents ciliary acclimation to blue light. Sci Adv 7, eabf3621. WEB

結核菌で新たに提唱された５属をクライオ電子顕微鏡で観察したところ、異なる形態的特徴を示すことがわかった。

Yamada H, Chikamatsu K, Aono A, Murata K, Miyazaki N, Kayama Y, Bhatt A, Fujiwara N, Maeda S, Mitarai S (2020) Fundamental cell morphologies of the species in the novel five genera robustly correlate with new classification in family Mycobacteriaceae. Front Microbiol 11, 562395. WEB

フレネルゾーンプレートを用いた新規位相差STEM法を開発し、電子顕微鏡の像コントラストを飛躍的に向上させることができました。

Tomita M, Nagatani Y, Murata K & Momose A (2020) Enhancement of low-spatial-frequency components by a new phase-contrast STEM using a probe formed with an amplitude Fresnel zone plate. Ultramicroscopy, 218, 113089. WEB

ノロウイルスが構造を変化させて感染できるようになることを発見した。

Song C, Takai-Todaka R, Miki M, Haga K, Fujimoto A, Ishiyama R, Oikawa K, Yokoyama M, Miyazaki N, Iwasaki K, Murakami K, Katayama K* & Murata K* (2020) Dynamic rotation of the protruding domain enhances the infectivity of norovirus. PLOS Pathogens, 16(7), e1008619. WEB

微小重力環境では独特なかたちのアミロイド線維ができることを発見した。―国際宇宙ステーション「きぼう」での実験―

Yagi-Utsumi M, Yanaka S, Song C, Satoh T, Yamazaki C, Kasahara H, Shimazu T, Murata K, Kato K (2020) Characterization of amyloid β fibril formation under microgravity conditions. Microgravity ６, 17. WEB

トチ様ウイルスにおいてRNAウイルスの機能的進化の様子を粒子構造変化から明らかにした。

Okamoto K, Ferreira RJ, Larsson DSD, Maia FRNC, Isawa H, Sawabe K, Murata K, Hajdu J, Iwasaki K, Kasson PM, Miyazaki N (2020) Acquired functional capsid structures in metazoan totivirus-like dsRNA virus. Structure 28, 1-9. WEB

多層型ナノコンポジットゲル微粒子の作製に成功し、クライオ電顕トモグラフィーでその様子を直接観察した。

Watanabe T, Nishizawa Y, Minato H, Song C, Murata K, Suzuki D (2020) Hydrophobic monomers recognize microenvironments in hydrogel microspheres during free radical seeded emulsion polymerization. Angewandte Chemie Int Ed 59, 1-6. WEB

ネズミのヒゲ感覚システムを対象とすることで詳細な触覚の実験を可能とし、触覚情報を神経活動に変換する際の神経終末受容器の役割分担について明らかにした。

Furuta T, Bush NE, Yang AET, Ebara S, Miyazaki N, Murata K, Hirai D, Shibata K & Hartmann MJZ (2020) The cellular and mechanical basis for response characteristics of identified primary afferents in the rat vibrissal system. Curr Biol 30, 815-826.e5. WEB

超好熱古細菌タンパク質がかたちづくる“tholos”のような分子の建築物を発見した。

Yagi-Utsumi M, Sikdar A, Song C, Park J, Inoue R, Watanabe H, Burton-Smith R.N., Kozai T, Suzuki T, Kodama A, Ishii K, Yagi H, Satoh T, Uchiyama S, Uchihashi T, Joo K, Lee J, Sugiyama M, Murata K & Kato K (2020) Supramolecular tholos-like architecture constituted by archaeal proteins without functional annotation. Sci Rep 10, 1540. WEB

人間を含む真核生物の祖先に最も近縁な微生物を深海堆積物から培養することに世界で初めて成功した。培養した微生物は「アーキア」と呼ばれる微生物系統群に属し、他の微生物との共生に依存した生育をすること、真核生物に特有とされてきた遺伝子 (例えばアクチンやユビキチン等を作る遺伝子) を多く持つこと、細胞外に非常にユニークな触手状の長い突起を伸ばすこと等が明らかとなった。

Imachi H, Nobu MK, Nakahara N, Morono Y, Ogawara M, Takaki Y, Takano Y, Uematsu K, Ikuta T, Ito M, Matsui Y, Miyazaki M, Murata K, Saito Y, Sakai S, Song C, Tasumi E, Yamanaka Y, Yamaguchi T, Tamaki H & Takai K (2020) Isolation of an archaeon at the prokaryote-eukaryote interface. Nature 577, 519–52515. WEB

分子量１６６万の巨大集光マシンであるクラミドモナスの光化学系II-集光装置超複合体の立体構造を決定した。

Sheng X, Watanabe A, Li A, Kim E, Song C, Murata K, Mr. Song D, Minagawa J & Liu Z (2019) Structural insight into light harvesting for photosystem II in green algae. Nature Plants 5, 1320–1330. WEB

電子顕微鏡を用いて各ナノ粒子の像を直接記録し、そのサイズと粒径分布を正確に測定することで（図１）、マルチカラー全反射暗視野顕微鏡の実用化に大きく貢献することができた。

Ando, J, Nakamura A, Yamamoto M, Song C, Murata K & Iino R (2019) Multi-color high-speed tracking of single biomolecules with silver, gold, silver-gold alloy nanoparticles. ACS Photonics 6(11), 2870-2883. WEB

遠洋性カイアシ類の摂食適応と内部器官の進化の様子をSBF-SEMを用いて形態学的に調べ、その環境適応と統合的な個体進化の関係を明らかにした。

Kaji T, Song C, Murata K, Nonaka S, Ogawa, K, Kondo Y, Ohtsuka S & Palmer R (2019) Evolutionary transformation of mouthparts from particle-feeding to piercing carnivory in Viper copepods: 3D analyses of a key innovation using advanced imaging techniques. Front Zool 16, 35. WEB

クラミドモナスの巨大光合成膜タンパク質複合体の構造をクライオ電子顕微鏡を用いて5.6 Å分解能で解析した。

Burton-Smith, RN, Watanabe A, Tokutsu R, Song C, Murata K & Minagawa J (2019) Structural determination of the large photosystem II–light harvesting complex II supercomplex of Chlamydomonas reinhardtii using non-ionic amphipol. J Biol Chem 294(41), 15003–15013. WEB

タンパク質分解酵素複合体プロテアソームのサブユニットは、その組み合わせによって様々な複合体をつくることを解明した。

Sekiguchi T, Satoh T, Kurimoto E, Song C, Kozai T, Watanabe H, Ishii K, Yagi H, Yanaka S, Uchiyama S, Uchihashi T, Murata K & Kato K (2019) Mutational and combinatorial control of self-assembling and disassembling of human proteasome α-subunits. Int J Mol Sci 20(9), 2308. WEB

光の色による光合成アンテナの再構築機構をシアノバクテリアで発見した。

Hirose Y, Chihong S, Watanabe M, Yonekawa C, Murata K, Ikeuchi M & Eki T (2019) Diverse chromatic acclimation regulating phycoerythrocyanin and rod-shaped phycobilisome in cyanobacteria. Mol Plant 12(5), 715-725. WEB

真核生物が保有するヒストン遺伝子を全セット持つ巨大ウイルスを、日本の温泉水より発見し、そのユニークな形態をクライオ電顕単粒子解析で明らかにした。そして、このウイルスは宿主であるアメーバのシスト化を誘導することから、メドゥーサウイルスと名付けた。

Yoshikawa G, Blanc-Mathieu R, Song C, Kayama Y, Mochizuki T, Murata K, Ogata H & Takemura M (2019) Medusavirus, a novel large DNA virus discovered from hot spring water. J Virol 93(8), e02130-18. WEB

緑藻類クラミドモナスが持つ超巨大光合成複合体PSI-LHCIの全体構造をクライオ電子顕微鏡により明らかにした。

Kubota-Kawai H, Burton-Smith RN, Tokutsu R, Song C, Akimoto S, Yokono M, Ueno Y, Kim E, Watanabe A, Murata K & Minagawa J (2019) Ten antenna proteins are associated with the core in the supramolecular organization of the photosystem I supercomplex in Chlamydomonas reinhardtii. J Biol Chem 294(12), 4304-4314, WEB

イネ萎縮ウイルスのキャプシド（殻）が形成される様子を位相差クライオ電子顕微鏡で明らかにした。

Nakamichi Y, Miyazaki N, Tsutsumi K, Higashiura A, Narita H, Shimizu T, Uehara-Ichiki T, Omura T, Murata K Nakagawa A (2019) An assembly intermediate structure of Rice dwarf virus reveals a hierarchical outer capsid shell assembly mechanism. Structure 27, 1-10. WEB

金属のニッケルが細胞のガン化を抑制するp53タンパク質の複合体形成を阻害することと電子顕微鏡を用いて明らかにし、環境中でのニッケルの暴露がガンを引き起こす分子機構を明らかにした。

Kim YJ, Lee YJ, Kim HJ, Kim HS, Kang M-S, Lee S-K, Park MK, Murata K, Kim HL & Seo YR (2018) A molecular mechanism of nickel (II): reduction of nucleotide excision repair activity by structural and functional disruption of p53. Carcinogenesis 39, 1157–1164.WEB

ナノ粒子の正確な大きさを電子顕微鏡で測定し、これを用いて光学顕微鏡で原子レベルの位置決定精度を達成することができた。

Ando J, Nakamura A, Visootsat A, Yamamoto M, Song C, Murata K & Iino R (2018) Single-nanoparticle tracking with angstrom localization precision and microsecond time resolution. Biophys J, 115(12):2413-2427, WEB

腸球菌のV-ATPaseの全体構造を、ゼルニケ位相差クライオ電子顕微鏡を用いて世界で初めて明らかにし、ナトリウムイオン輸送性のためのエネルギー伝達機構の構造基盤を解明した。

Tsunoda J, Song C, Imai FL, Takagi J, Ueno H, Murata T, Iino R & Murata K (2018) Off-axis rotor in Enterococcus hirae V-ATPase visualized by Zernike phase plate single-particle cryo-electron microscopy. Sci Rep 8, 15632, WEB

SBF-SEMを用いてアリ触覚の神経システムの3D構造を研究することにより、アリの仲間識別に必要な神経基盤を解明した。

Takeichi Y, Uebi T, Miyazaki N, Murata K, Yasuyama K, Inoue K, Suzaki T, Kubo H, Kajimura N, Takano J, Omori T, Yoshimura R, Endo Y, Hojo MK, Takaya E, Kurihara S, Tatsuta K, Ozaki K　& Ozaki M (2018) Putative Neural Network within an Olfactory Sensory Unit for Nestmate and Non-nestmate Discrimination in the Japanese Carpenter Ant: The Ultrastructures and Mathematical Simulation. Front Cell Neurosci, 12, 310. WEB

シアノバクテリアが分裂時に示す染色体様のDNA構造を低温超高圧電子顕微鏡で立体的に可視化する方法を紹介。

Murata K, & Kaneko Y (2018) Visualization of DNA Compaction in Cyanobacteria by High-voltage Cryo-electron Tomography. J Visual Exper 137, e57197. WEB

合成ヒドロゲル微粒子の形状を低温電子顕微鏡トモグラフィーで解析し、水和状態における粒子内部の単体粒子の立体配置を明らかにした。

Watanabe T, Song C, Murata K, Kureha T & Suzuki D (2018) Seeded Emulsion Polymerization of Styrene in the Presence of Water-Swollen Hydrogel Microspheres. ACS Lungmuir 34(29), 8571-8580. WEB

タンパク質ナノブロックにより構築された自己集合超分子ナノ構造を電子顕微鏡で観察した。

Kobayashi N, Inano K, Sasahara K, Sato T, Miyazawa K, Fukuma T, Hecht M, Song C, Murata K, & Arai R (2018) Self-Assembling Supramolecular Nanostructures Constructed from de Novo Extender Protein Nanobuilding Blocks. ACS Synth Biol 7, 1381-1394. WEB

凝集したタンパク質を再生するClpBタンパク質の動的な構造変化を電子顕微鏡を使って確認した。

Uchihashi T, Watanabe Y, Nakazaki Y, Yamasaki T, Watanabe H, Maruno T, Ishii K, Uchiyama S, Song C, Murata K, Iino R, & Ando T (2018) Dynamic Structural States of ClpB Involved in Its Disaggregation Function. Nature Commun 9, 2147. WEB

サルマラリア原虫の形態を連続ブロック表面走査電子顕微鏡で解析し、原虫の増殖に不可欠な構造体を明らかにした。

Asare KK, Sakaguchi M, Lucky AB, Asada M, Miyazaki S, Katakai Y, Kawai S, Song S, Murata K, Yahata K, & Kaneko O (2018) The Plasmodium knowlesi MAHRP2 ortholog localizes to structures connecting Sinton Mulligan's clefts in the infected erythrocyte. Parasitol Int 67, 481-492. WEB

正二十面体巨大ウイルス、メルボルンウイルス（MelV）の詳細な構造をクライオ電子顕微鏡（クライオ電顕）で解析し、T=304のキャプシドをもつことを明らかにした。

Okamoto K, Miyazaki N, Reddy HKN., Hantke MF, Maia FRNC., Larsson DSD, Abergel C, Claverie JM, Hajdu J, Murata K, & Svenda M (2018) Cryo-EM structure of a Marseilleviridae virus particle reveals a large internal microassembly. Virology 516, 239-245. WEB

統合失調症および知的障害のモデル“Schnurri-2ノックアウトマウス”は、脳の海馬歯状回における未成熟な形態学的特徴を示した。

Nakao A, Miyazaki N, Ohira K, Hagihara H, Takagi T, Usuda N, Ishii S, Murata K, & Miyakawa T (2017) Immature morphological properties in subcellular-scale structures in the dentate gyrus of Schnurri-2 knockout mice: a model for schizophrenia and intellectual disability. Mol Brain 10:60. WEB

クライオ電顕トモグラフィーによりキチナーゼ結晶中の分子の向きを決定し、キチナーゼの反応素過程の定量計測を可能にした。

Nakamura A, Tasaki T, Okuni Y, Song C, Murata K, Kozai T, Hara M, Sugimoto H, Suzuki K, Watanabe T, Uchihashi T, Noji H, & Iino R (2017) Rate constants, processivity, and productive binding ratio of chitinase A revealed by single-molecule analysis. Phys Chem ChemvPhys 20(5), 3844. WEB

世界最大のウイルス「ピソウイルス」の詳細な構造をクライオ電子顕微鏡で解析。

Okamoto K, Miyazaki N, Song C, Maia FRNC, Reddy HKN, Abergel C, Claverie J-M, Hajdu J, Svenda M, Murata K (2017) Structural variability and complexity of the giant Pithovirus sibericum particle revealed by high-voltage electron cryo-tomography and energy-filtered electron cryo-microscopy. Sci Rep 7, 13291. WEB

タンパク質の品質管理酵素UGGTの柔軟な構造をクライオ電顕で可視化した。

Satoh T, Song C, Zhu T, Toshimori T, Murata K, Hayashi Y, Kamikubo H, Uchihashi T, & Kato K (2017) Visualisation of a flexible modular structure of the ER folding-sensor enzyme UGGT. Sci Rep 7:12142 WEB

総説：クライオ電子顕微鏡法による動的なタンパク質の構造解析

Murata K & Wolf M (2017) Cryo-electron microscopy for structural analysis of dynamic biological macromolecules. Biochim Biophys Acta 1862(2), 324-334. WEB

ノロウイルスなどを含むカリシウイルスファミリーにおいて属を越えた構造の多様性があることを、クライオ電子顕微鏡を用いて発見した。

Conley M, Emmott E, Orton R, Taylor D, Carneiro DG, Murata K, Goodfellow IG, Hansman GS, & Bhella D (2017) Vesivirus 2117 capsids more closely resemble sapovirus and lagovirus particles than other known vesivirus structures. J Gen Virol 98, 68–76. WEB

マウス海馬苔状繊維シナプスの形態形成においてアファディン分子が重要な役割を果たしていることを連続ブロック表面走査型電子顕微鏡解析で明らかにした。

Sai K, Wang S, Kaito A, Fujiwara T, Maruo T, Itoh Y, Miyata M, Sakakibara S, Miyazaki N, Murata K, Yamaguchi Y, Haruta T, Nishioka H, Motojima Y, Komura M, Kimura K, Mandai K, Takai Y, & Mizoguchi A (2017) Multiple roles of afadin in the ultrastructural morphogenesis of mouse hippocampal mossy fiber synapses. J Comp Neurol 525:2719–2734. WEB

水生単細胞生物ミドリゾウリムシにおいて、共生クロレラが宿主のミドリゾウリムシとの間に形成するPV膜が、宿主のミトコンドリアと直接またはクサビのような構造を介して固く相互作用していることを、超高圧電子顕微鏡トモグラフィーにより明らかにした。

Song C, Murata K, & Suzaki T (2017) Intracellular symbiosis of algae with possible involvement of mitochondrial dynamics. Sci Rep 7, 1221. WEB

シアノファージP-SSP7が宿主のシアノバクテリアに吸着・感染する瞬間を、クライオ電子顕微鏡トモグラフィーで解析した。

Murata K, Zhang Q, Gerardo Galaz-Montoya J, Fu C, Coleman ML, Osburne MS, Schmid MF, Sullivan MB, Chisholm SW, & Chiu W (2017) Visualizing Adsorption of Cyanophage P-SSP7 onto Marine Prochlorococcus. Sci Rep 7, 44176. WEB

腎臓の糸球体にある足細胞の連続スライス像をSBF-SEMを用いて立体再構築し、その詳細な形成過程を解明した。

Ichimura K, Kakuta S, Kawasaki Y, Miyaki T, Nonami T, Miyazaki N, Nakao T, Enomoto S, Arai S, Koike M, Murata K, & Sakai T. (2017) Morphological process of podocyte development revealed by block- face scanning electron microscopy. J Cell Sci, 130, 132–142.

ヒドロゲル微粒子は薬剤を体内の目的の場所に運搬するドラッグデリバリー担体などへの応用が期待される。ヒドロゲル微粒子の実際に水和した構造をクライオ電子顕微で観察した。

Watanabe T, Kobayashi C, Song C, Murata K, Kureha T, Suzuki D (2016) Impact of Spatial Distribution of Charged Groups in Core Poly( N ‑ isopropylacrylamide)-Based Microgels on the Resultant Composite Structures Prepared by Seeded Emulsion Polymerization of Styrene.Langmuir 32:12760–12773. WEB

シアノバクテリアが細胞分裂する際、染色体に似た構造を作ることを発見し、この構造体を、低温超高圧電子顕微鏡で明らかにした。

Murata K, Hagiwara S, Kimori Y, & Kaneko Y (2016) Ultrastructure of compacted DNA in cyanobacteria by high-voltage cryo-electron tomography.Sci Rep, 6: 34934. WEB

これまで不明であったマウスノロウイルスの感染受容体が、細胞の表面にあるタンパク質CD300lf, CD300ldであることを発見し、感染受容体の結合位置をクライオ電子顕微鏡により解明した。

Haga K, Fujimoto A, Takai-Todaka R , Miki M, Doan YH, Murakami K, Yokoyama M, Murata K, Nakanishi A, Katayama K. (2016) Functional receptor molecules CD300lf and CD300ld within the CD300 family enable murine noroviruses to infect cells. Proc Natl Acad Sci USA 113(41), E6248–E6255. WEB

トチ様ウイルス、オモトリバーウイルス（OmRV）の構造を、クライオ電子顕微鏡で構造解析した。その結果、外界から宿主細胞内に侵入するのに必要と考えられていた長い突起構造は必要ではなく、ウイルス粒子表面の隆起した構造が直接これに関わっていることが示唆された。

Okamoto K, Miyazaki N, Larsson DS, Kobayashi D, Svenda M, Mühlig K, Maia FR, Gunn LH, Isawa H, Kobayashi M, Sawabe K, Murata K, Hajdu J. (2016) The infectious particle of insectborne totivirus-like Omono River virus has raised ridges and lacks fibre complexes. Sci Rep, 6: 33170. WEB

細胞分裂の方向を決める新たな仕組みをホヤの卵で発見した。 SBF-SEM観察の結果、隣の細胞から伸びてきた構造体がこれを決めることがわかった。

Negishi T, Miyazaki N, Murata K, Yasuo H, & Ueno N. (2016) Physical association between a novel plasma-membrane structure and centrosome orients cell division. Elife, 5, e16550. WEB

水深1,200 mの海底泥土から発見されたらせん型微生物の超微形態を、超高圧電子顕微鏡で三次元解析した。そのストラクトーム解析から、深海微生物に特徴的と思われる性状が明らかとなった。

Yamaguchi M, Yamada H, Higuchi K, Yamamoto Y, Arai S, Murata K, Mori Y, Furukawa H, Uddin MS Chibana H (2016) High-voltage electron microscopy tomography and structome analysis of unique spiral bacteria from the deep sea. Microscopy 65, 363-369. WEB

植物における細胞分裂前の微小管（MT）とマイクロフィラメント（MF）の様子を、電子顕微鏡を使って調べたところ、分裂準備帯（PPB） の形成過程でMFがMTを架橋してMTを束ねる助けをすることが分かった。本成果により植物の細胞分裂のメカニズムの一端が明らかになった。

Takeuchi M, Karahara I, Kajimura N, Takaoka A, Murata K, Misaki K, Yonemura S, Staehelin LA & Mineyuki Y. (2016). Single microfilaments mediate the early steps of microtubule bundling during preprophase band formation in onion cotyledon epidermal cells. Mol Biol Cell, 27(11):1809-1820. WEB

線虫の細胞に無脊椎動物がもつイネキシンを発現、精製しクライオ電子顕微鏡を用いて構造解析した結果、分解能約10 Åの三次元像を得ることに成功した。これによりイネキシンの構造の詳細が明らかになった。

Oshima A, Matsuzawa T, Murata K, Tani K, & Fujiyoshi Y. (2016). Hexadecameric structure of an invertebrate gap junction channel. J Mol Biol, 428(6):1227-1236. WEB

メタクリル酸を共重合したpolyゲル微粒子をシードとしスチレンの乳化重合を行い、クライオ電子顕微鏡でこの構造を水和した状態のまま観察することに成功した。その結果、ポリスチレン微粒子はシードゲル微粒子の表面に間隔をかけて複合化している事が分かった。

Kobayashi C, Watanabe T, Murata K, Kureha T, & Suzuki D. (2016). Localization of Polystyrene Particles on the Surface of Poly(N-isopropylacrylamide-co-methacrylic acid) Microgels Prepared by Seeded Emulsion Polymerization of Styrene. Langmuir, 32(6): 1429-1439. WEB

人の赤血球に寄生したヒトマラリア原虫の構造変化をSBF-SEMを用いて解析した結果、マラリア原虫は外部との間に特別な構造を作らず、赤血球の細胞質を通して外界との物質交換を行っている事が分かった。

Sakaguchi M, Miyazaki N, Fujioka H, Kaneko O, Murata K.(2016). Three-dimensional analysis of morphological changes in the malaria parasite infected red blood cell by serial block-face scanning electron microscopy. J Struct Biol, 193(3): 162–171. WEB

SBF-SEMを用いて、小型甲殻類タナイスの脚の内部構造を立体的に解析した結果、出糸腺が胴体の中に二種類存在すること、そしてそれらの分泌物を混合する仕組みが脚先端に備わっていることが分かった。これにより進化過程で新しい形態が出現するメカニズムについて明らかにできるものと期待される。

Kaji T, Kakui K, Miyazaki N, Murata K, & A R Palmer (2016). Mesoscale morphology at nanoscale resolution: serial block-face scanning electron microscopy reveals fine 3D detail of a novel silk spinneret system in a tube-building tanaid crustacean. Front Zool, 13:14. WEB

クライオ電子顕微鏡の観察で、サポウイルスは外殻と内殻の間に少し隙間があり、外殻に加えて内殻にも多くの抗体の結合部位を持つ事を発見し、世界初のサポウイルスの殻の構造を明らかにした。

Miyazaki N, Taylor D W, Hansman G S, & Murata K. (2015). Antigenic and cryo-electron microscopy structure analysis of a chimeric sapovirus capsid. J Virol, 90(5): 2664-2675. WEB

SBF-SEM観察で用いられるOTOブロック染法と免疫組織化学法を組み合わせるにより、神経ネットワークのシナプス結合解析を効率的に超高圧電子顕微鏡トモグラフィーにより行える手法を開発した。

Satoh K, Takanami K, Murata K, Kawata M, Sakamoto T, & Sakamoto H. (2015). Effective synaptome analysis of itch-mediating neurons in the spinal cord : A novel immunohistochemical methodology using high-voltage electron microscopy. Neurosci Let 599 : 86–91. WEB

SBF-SEMにより、酵母cdc48p変異体に起こるミトコンドリアの形態異常の様子を解析した。cdc48pのATPase活性を欠失した変異体では、ミトコンドリアの断片化と凝集を引き起こすことがわかった。

Miyazaki N, Esaki M, Ogura T, Murata K. (2014). Serial block-face scanning electron microscopy for three-dimensional analysis of morphological changes in mitochondria regulated by Cdc48p/p97 ATPase. J Struct Biol, 187: 187-93. WEB

超高圧STEMトモグラフィーにより、試料厚さが5μmの切片から出芽酵母丸ごとの立体再構築を行った。その結果、酵母内の核、液胞、ミトコンドリアなどの主なオルガネラの三次元構造と局在を示すことができた。

Murata K, Esaki M, Ogura T, Arai S, Yamamoto Y, & Tanaka N. (2014). Whole-Cell Imaging of the Budding Yeast Saccharomyces cerevisiae by High-Voltage Scanning Transmission Electron Tomography. Ultramicroscopy, 146: 39-45. WEB

20Sプロテアソーム自己組織化因子のホモログが古細菌では活性化因子として機能する。その機構を電子顕微鏡トモグラフィー単粒子解析法により構造学的に解明した。

Kumoi K, Satoh T, Murata K, Hiromoto T, Mizushima T, Kamiya Y, Noda M, Uchiyama S, Yagi H & Kato K. (2013). An archaeal homolog of proteasome assembly factor functions as a proteasome activator. PloS one 8: e60294. WEB

II型ヒトノロウイルスキャプシドに特異的なモノクロナール抗体が認識する、ウイルスキャプシド上の結合部位を特定した。まずキャプシドの一部とモノクローナｰル抗体との複合体の構造をX線結晶解析により3.3Å分解能で決定した。次にクライオ電子顕微鏡による単粒子解析によってキャプシド全体の構造を10Å分解能で決定し、これに先の複合体結晶構造をあてはめた。結果、II型ヒトノロウイルスキャプシドは、基底部と突起部の間に高さ15Å程度の隙間をもち、モノクロナール抗体はこの隙間に入り込んで、キャプシド内部に結合することがわかった。

Hansman G, Taylor D, McLellan J, Smith T, Georgiev I, Tame J, Park SY, Yamazaki M, Gondaira F, Miki M, Katayama K, Murata K* & Kwong P*. (2012) Structural basis for broad detection of genogroup II noroviruses by a monoclonal antibody that binds to a site occluded in the viral particle. J Virol 86: 3635-3646. *Corresponding authors WEB

クライオ位相差電子顕微鏡を使うことで、ナノおよびサブナノメートル分解能のタンパク質の構造が鮮明に観察でき、構造解析の効率化が達成できた。

Murata K, Liu X, Danev R, Jakana J, Schmid MF, King J, Nagayama K, & Chiu W (2010) Zernike Phase Contrast Cryo-Electron Microscopy and Tomography for Structure Determination at Nanometer and Sub-Nanometer Resolutions. Structure 18(8) : 903-912. WEB

ジヒドロピリジン受容体(DHPR: L-タイプ電位依存性Ca2+チャンネル)alpha1-beta複合体の三次元構造が、電子顕微鏡の単粒子解析によって明らかになった。これによって、DHPRの中の5つのサブユニットの局在が示唆された。

Murata K, Nishimura S, Kuniyasu A, & Nakayama H (2010) Three-dimensional structure of the alpha1-beta complex in the skeletal muscle dihydropyridine receptor by single-particle electron microscopy. J Electron Microsc 59(3) : 215-226. WEB

クライオ電子顕微鏡(TITAN Krios G4, TFS社)は300kV C-FEG、ポストカラム エネルギーフィルター（Selectris X）を備えた現在世界最高水準の装置です。単粒子解析に加え、電子線トモグラフィー、MicroEDが行えます。

電子銃: 300kV C-FEG
エネルギーフィルター: Selectris X　
電子直接検出カメラ：Falcon4
画像収集ソフト：EPU

クライオ電子顕微鏡(JEM2200FS、JEOL社)は200kV Schotkky、インカラムΩ型エネルギーフィルターを備えた、グリッドスクリーニング用クライオ電子顕微鏡です。

加速電圧: ２00kV熱陰極型電子銃（Schotkky）
試料ホルダー：Gatan 622 Cryo-specimen holder
エネルギーフィルター： インカラムΩ型
電子直接検出カメラ： DE-20

電子線トモグラフィー試料作製装置（Aquilos2、TFS社）は、Cryo-FIB-SEMで、集束イオンビームで凍結試料を厚さ数百nmに加工します。連続表面走査型電子顕微鏡として試料の立体再構築を行うこともできます。さらに付属の蛍光顕微鏡ユニット（iFLM）により目的の場所をピンポイントで見つけることができます。

SEM部：Thermal Schottky FEG
集束イオンビーム部：Ga液体金属イオンソース
蛍光顕微鏡部：iFLM