“Ambient-Temperature Time-Resolved Serial Femtosecond Crystallography Studies of Bacterial Ribosome Complexes”

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Date:

3:30 PM – 5:00 PM Thursday, July 27^th, 2023 (JST),

Location: Hybrid (CryoEM-Lab KEK and Zoom)

　　　　

Speaker

Hasan DeMirci, PhD

Assistant Professor, Koc University, Istanbul, Turkey.

Affiliate, Stanford PULSE Institute, SLAC National Accelerator Laboratory, CA, USA.

 

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Abstract

High-resolution ribosome structures determined by cryo X-ray crystallography have provided important insights into the mechanism of translation. Such studies have thus far relied on large ribosome crystals kept at cryogenic temperatures to reduce radiation damage. We use serial femtosecond X-ray crystallography (SFX) with an X-ray free-electron laser (XFEL) to obtain diffraction data from ribosome microcrystals in liquid suspension at ambient temperature. Small 30S ribosomal subunit microcrystals programmed with initiation and decoding complexes and bound to either antibiotic compounds or their next-generation derivatives diffracted to high resolution. Our results demonstrate the feasibility of using SFX to better understand the structural mechanisms underpinning the interactions between ribosomes and other substrates such as antibiotics, initiation and decoding complexes. We have determined the structure of a large (50S) ribosomal subunit in a record-short time by using the record-low amount of sample during an XFEL beamtime. This structure is the largest one solved to date by any FEL source to near-atomic resolution (3 MDa). We expect that these results will enable routine structural studies, at near-physiological temperatures, of the large ribosomal subunit bound to clinically relevant classes of antibiotics targeting it, e.g. macrolides and ketolides, also with the goal of aiding the development of the next generation of these classes of antibiotics. Overall, the ability to collect diffraction data at near-physiological temperatures promises to provide new fundamental insights into the structural dynamics of the ribosome and other medically important drug targets with their functional and inhibitor complexes.

Profile:

2008. Ph.D., Molecular Biology, Cell Biology and Biochemistry, Brown University, RI, USA 

2002. B.S., Chemistry, B.S., Molecular Biology and Genetics, Bogazici University, Bebek-Istanbul, Turkey

Current Research Interest:

Structural studies of bacterial translational initiation, mutant ribosomes and mechanism of antibiotic resistance.

Time-resolved Serial Femtosecond X-ray crystallography studies of ribosome complexes.

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“Structural insights into the peroxisomal import machinery”

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Date:

4:00 PM – 5:30 PM Friday, April 7^th, 2023 (JST),

Location: CryoEM-Lab KEK and Zoom

　　　　

Speaker

Prof. Christos Gatsogiannis, PhD

Institute for Medical Physics and Biophysics and

Center for Soft Nanoscience (SoN),

University of Münster, Germany.

 

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Abstract

Our research focuses on the molecular understanding of peroxisomal biogenesis. Peroxisomes are dynamic small organelles found in almost all eukaryotes and are capable of performing a plethora of crucial metabolic functions. Peroxisomal enzymes are synthesized on free cytoplasmic ribosomes and later imported into the peroxisomal lumen by the peroxisomal import machinery.  However, the main characteristics of the peroxisomal import process remain poorly understood. Our research aims to characterize and visualize these processes using cryo-electron microscopy (single particle analysis and tomography) and biochemical and biophysical methods to understand, in order to provide the necessary mechanistic insights into this central mechanism.  In this lecture, Prof. Gatsogiannis will talk about the current structural work of his group on the peroxisomal import machinery.

Profile:

2005       Master (Biology), University of Mainz, Germany

2009       Ph.D. (Biology), University of Mainz, Germany, 2009

2010      Postdoctoral Researcher with Prof. J. Markl, University of Mainz, Germany

2010-2015 Postdoctoral Researcher with Dr. S. Raunser,

Max Planck Institute for Molecular Physiology, Germany

2016-2020 Tenured Project Group Leader,

Max Planck Institute of Molecular Physiology, Germany

2020- Full Professor, University of Münster, Germany

2023- Co-Director, Center for Soft Nanoscience, Münster, Germany

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今年度の企業説明会でございますが、下記の日時にて開催予定とさせていただきました。

本年は、オンサイトで開催し、クライオ電子顕微鏡の見学も予定しております。

【開催日時】

2022年12月16日（金）13:00〜15:00 終了予定

【会場】

オンサイト開催予定（状況によって変更可能性あり）

【お申し込み〆切 2022年11月28日（月）】

お申込みはこちら
申し込み受付は終了しました。

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＊プログラムの変更があった場合は、随時更新いたします＊

【プログラム】

12月16日（金）

13:00 – 13:25　構造生物学研究センターの活動について＋TCEFの紹介　千田俊哉

13:25 – 13:35　小角散乱ビームラインについて　清水伸隆

13:35 – 13:50　全自動結晶化システムについて　加藤龍一

13:50-14:00　休憩

14:00–14:15　タンパク質結晶解析ビームラインについて　松垣直宏

14:15–14:30　クライオ電子顕微鏡について　安達成彦

→発表後、建屋内を移動してクライオ電子顕微鏡見学

14:30-14:45　クライオ電顕実験棟・300kVクライオ電顕の見学

（Titan Krios G4をインストール中）　安達成彦、川崎 政人

14:45–15:00　自由討論

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【 問い合わせ】　

KEK・物質構造科学研究所・構造生物学研究センター

上席リサーチアドミニストレーター

窪田道夫

e-mail: michio.kubota[at]kek.jp

　　

Webページ問い合わせ先：増田千穂 

e-mail: cmasuda[at]post.kek.jp

MicroED: conception, practice and future opportunities

Date:

9:00 AM – 11:00AM Monday, November 7^th, 2022 (JST),

Location: Online Zoom Meeting

　　　　

Speaker

Prof. Tamir Gonen, PhD,

Biological Chemistry and Physiology,

David Geffen School of Medicine,

University of California, Los Angeles.

Investigator of Howard Hughes Medical Institute 

 

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Abstract

Dr Gonen is an expert in electron crystallography and cryo-EM. In 2011, he began developing a new method for structural biology, currently widely known as MicroED (Microcrystal Electron Diffraction). With this method, he has pushed the boundaries of cryo-EM and determined several previously-unknown-structures at resolutions close to 1Å. In 2013, the method of MicroED began to gain momentum with the demonstration that protein structures could be determined from 3D crystals using electron diffraction. Over the past decade several technological milestones were developed, optimized, and described. Currently, several laboratories and facilities regularly collect MicroED data and solve important structures from materials, small molecules, natural products to peptides, soluble proteins and importantly membrane proteins. In this seminar, Dr. Gonen will present the history of MicroED from its beginning, focusing on its practice, and discuss where the method is going in the coming years and where we could see its biggest impact in the coming years.

Profile:

2002 – 2005           Postdoctoral fellow, Harvard Medical School.

2005 – 2010           Assistant Professor, University of Washington School of Medicine.

2009 – 2011           Early Career Scientist, Howard Hughes Medical Institute.

2010 – 2011            Associate Professor with Tenure, University of Washington School of Medicine.

2011 – 2017            Group Leader, Janelia Research Campus, Howard Hughes Medical Institute.

2017 – Current        Professor, Biological Chemistry and Physiology, David Geffen School of Medicine,

University of California, Los Angeles.

2017 – 　　　　　　Current Investigator, Howard Hughes Medical Institute.

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クライオ電子顕微鏡によるタンパク質の単粒子解析に興味はもっているものの、実際にご自身では解析されたことがない初心者の方を対象に、構造解析ソフトウェアRELION (Sjors Scheres, MRC-LMB)の最新バージョン(Relion4-beta)を中心としたデータ解析講習会を開催いたします。

【開催日時】

2022年10月27日（木）10:00 〜28日（金）17:45 終了予定

【会場】

オンライン開催（Zoom）

Zoomでの講習会にアクセスするためのリンク先アドレスは、参加登録時にお申込みいただきましたメールアドレスに、開催日が近づきましたら改めて個別にご案内をさせていただきます。

【応募〆切 2022年10月19日（水）15:00】

お申込みはこちら
申込は締め切りました

【募集対象と人数】

本講習会は、クライオ電子顕微鏡解析のご経験がないか、ほとんど無い方を対象としています。なお、学生の方は指導教員に了解を得ていただきますようお願いします。

定員：20名 （解析計算実行環境のリソースに限りがあるため、人数の制限をさせていただいています。予め、 ご了承ください。）

【参加条件】

今回の講習会は、クラウドコンピューター(AWS)上にRelionによる解析環境を開催者側で用意し、そこに参加者の皆様のパソコンからインターネットを通じてアクセスし、解析していただくことになります。従いまして、高性能のCPUやGPUを掲載したノートパソコンをご使用になる必要はございません。通常、ラボでデータ取りまとめ用などで使われているものでも、十分お使いいただけるものと考えています。Windows、Mac、どちらでも構いません。

民間企業の方のご出席につきましては、KEKのCryoEMコンソーシアム参加企業の方に限定させて頂いております。コンソーシアムへの入会は随時受付けておりますので、ご入会方法の詳細などについては下記の事務局連絡先までお気軽にお問い合わせください。

【参加費】

参加費：無料、その他の補助はありません。

【講師一覧】

重松秀樹：理化学研究所/SPring-8

加藤公児：理化学研究所/SPring-8

原田彩佳：筑波大学・ 生存ダイナミクス研究センター(10/27のみ）

荒牧慎二：Tietz Video & Image Processing Systems GmbH

川崎政人：KEK・物質構造科学研究所・構造生物学研究センター

守屋俊夫：KEK・物質構造科学研究所・構造生物学研究センター

山田悠介：KEK・物質構造科学研究所・構造生物学研究センター

山本美里：KEK・物質構造科学研究所・構造生物学研究センター

池田聡人：KEK・物質構造科学研究所・構造生物学研究センター

中山 友希子：KEK・物質構造科学研究所・構造生物学研究センター

【関連事業】

創薬等先端支援技術基盤プラットフォーム（BINDS）

【主催】

KEK・物質構造科学研究所・構造生物学研究センター

クライオ電顕ネットワーク

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＊プログラムの変更があった場合は、随時更新します＊

【プログラム】

10月27日（木）

10:00-10:10　はじめに　千田俊哉（KEK）

10:10-10:40　座学：Relion4-betaデータ解析〜２次元電顕像から初期３次元構造再構築まで〜

10:40-11:00　講演：AWSデータ解析環境の概要紹介と使い方　山田悠介（KEK）

11:00-11:20　実習：システムへのログイン、RELION起動、ジョブ実行

11:20-11:40　実習：プロジェクト作成、ドリフト補正処理開始

11:40-12:00　実習：ドリフト補正結果検証、CTF推定処理開始・結果検証

12:00-13:00　昼食

13:00–13:30　実習：手動粒子ピッキング

13:30–14:30　実習：自動粒子ピッキング処理開始・結果検証

14:30-14:45　実習：二次元クラス平均化処理開始

14:45-15:00　座学：二次元クラス平均化の基礎理論

15:00-15:30　休憩

15:30–16:00　筑波大(TARA)クライオ電顕の施設紹介　原田彩佳（筑波大）

15:30–16:00　講演：KEKクライオ電顕施設の紹介と利用方法　池田聡人（KEK）

16:00-16:30　実習：二次元クラス平均化処理結果検証、クラス選別、粒子抽出

16:30–16:45　実習：初期三次元構造再構築処理開始

16:45-17:30　招待講演：重松秀樹（理化学研究所）

17:30-17:45　実習：初期三次元構造再構築結果検証

18:00-19:00　懇親会（オンライン）

10月28日（金）

10:00-10:30　座学：Relion4-betaデータ解析(概要)〜電顕鏡画像の問題点とそれを解消する３次元分類と精密化〜

10:30-11:15　実習：三次元クラス分類処理開始

11:15-11:45　実習：三次元クラス分類処理結果検証、クラス選別、粒子抽出

11:45-12:00　実習：三次元精密化処理開始

12:00-13:00　昼食

13:00-13:30　実習：三次元精密化結果検証

13:30-14:00　実習：マスク作成と後処理開始・結果検証

14:00-14:30　実習：CTF精密化処理開始・結果検証、三次元精密化処理開始・結果検証

14:30-15:00　講演：KEKクライオ電顕施設の紹介と利用方法　池田聡人（KEK）

15:00-15:30　休憩・写真撮影

15:30-16:00　実習：ベイズポリッシュ処理開始・結果検証、三次元精密化処理開始・結果検証

16:00-16:15　実習：掌性（handedness）検証

16:15-16:35　実習：crYOLO処理開始・結果検証

16:35-17:05　講演：Beyond Relion4 Tutorial　守屋俊夫（KEK）

17:05-17:35　実習：局所分解能推定処理開始・結果検証

17:35-17:45　終わりに　守屋俊夫（KEK）

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【 問い合わせ】　

オーガナイザー

KEK・物質構造科学研究所・構造生物学研究センター

池田聡人

e-mail: akihito.ikeda[at]kek.jp

事務局

増田千穂 

電話：029-879-6176

e-mail: cmasuda[at]post.kek.jp

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SBRC International Cryo-EM Seminar No.12

Date:

1:00 PM – 2:30PM Friday, July 1^st, 2022 (JST),

CryoEM-Lab KEK and Zoom

　　　　

Speaker

Dr. Daisuke Kihara,

Purdue University, USA

https://kiharalab.org

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Title:

Protein structure modeling and model quality assessment for cryo-EM density maps using deep learning

Cryo-electron microscopy (cryo-EM) has become one of the main experimental methods for determining protein structures. In cryo-EM, protein structure modeling is in general more difficult than X-ray crystallography as the resolution of maps is often not high enough to specify atom positions. We have been developing computational methods for modeling protein structures from cryo-EM maps determined at a medium resolution. For maps at medium resolution, it turned out that deep learning can provide useful structure information for modeling. In this seminar, we present deep learning application in protein structure modeling and protein model quality assessment for cryo-EM. All the tools we developed are available at https://kiharalab.org/emsuites/.

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クライオ電子顕微鏡によるタンパク質の単粒子解析に興味はもっているものの、実際にご自身では解析されたことがない初心者の方を対象に、構造解析ソフトウェアRELION (Sjors Scheres, MRC-LMB)の最新バージョン(Relion4-beta)を中心としたデータ解析講習会を開催いたします。

【開催日時】

2022年6月2日（木）10:00～3日（金）17:45 終了予定

【会場】

オンライン開催（Zoom）

Zoomでの講習会にアクセスするためのリンク先アドレスは、参加登録時にお申込みいただきましたメールアドレスに、開催日が近づきましたら改めて個別にご案内をさせていただきます。

【応募〆切 2022年5月26日（木）15:00】

お申込みはこちら
申し込みは締め切りました。

【募集対象と人数】

本講習会は、クライオ電子顕微鏡解析のご経験がないか、ほとんど無い方を対象としています。なお、学生の方は指導教員に了解を得ていただきますようお願いします。

定員：20名 （解析計算実行環境のリソースに限りがあるため、人数の制限をさせていただいています。若干増える可能性はあります。予め、ご了承ください。）

【参加条件】

今回の講習会は、クラウドコンピューター(AWS)上にRelionによる解析環境を開催者側で用意し、そこに参加者の皆様のパソコンからインターネットを通じてアクセスし、解析していただくことになります。従いまして、高性能のCPUやGPUを掲載したノートパソコンをご使用になる必要はございません。通常、ラボでデータ取りまとめ用などで使われているものでも、十分お使いいただけるものと考えています。Windows、Mac、どちらでも構いません。

民間企業の方のご出席につきましては、KEKのCryoEMコンソーシアム参加企業の方に限定させて頂いております。コンソーシアムへの入会は随時受付けておりますので、ご入会方法の詳細などについては下記の事務局連絡先までお気軽にお問い合わせください。

【参加費】

参加費：無料、その他の補助はありません。

【実習講師／インストラクター】

重松秀樹：理化学研究所/SPring-8

川崎政人：KEK・物質構造科学研究所・構造生物学研究センター

池田聡人：KEK・物質構造科学研究所・構造生物学研究センター

山田悠介：KEK・物質構造科学研究所・構造生物学研究センター

荒牧慎二：Tietz Video & Image Processing Systems GmbH

守屋俊夫：KEK・物質構造科学研究所・構造生物学研究センター

【関連事業】

創薬等先端支援技術基盤プラットフォーム（BINDS）

【主催】

KEK・物質構造科学研究所・構造生物学研究センター

クライオ電顕ネットワーク

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＊プログラムの変更があった場合は、随時更新します＊

【プログラム】

6月2日（木）

10:00-10:10　はじめに　千田俊哉（KEK）

10:10-10:40　座学：Relion4-betaデータ解析〜２次元電顕像から初期３次元構造再構築まで〜

10:40-11:00　講演：AWSデータ解析環境の概要紹介と使い方　山田悠介（KEK）

11:00-11:20　実習：システムへのログイン、RELION起動、ジョブ実行

11:20-11:40　実習：プロジェクト作成、ドリフト補正処理開始

11:40-12:00　実習：ドリフト補正結果検証、CTF推定処理開始・結果検証

12:00-13:00　昼食

13:00–13:30　実習：手動粒子ピッキング

13:30–14:30　実習：自動粒子ピッキング処理開始・結果検証

14:30-14:45　実習：二次元クラス平均化処理開始

14:45-15:00　座学：二次元クラス平均化の基礎理論

15:00-15:30　休憩

15:30–16:00　講演：KEKクライオ電顕施設の紹介と利用方法　池田聡人（KEK）

16:00-16:30　実習：二次元クラス平均化処理結果検証、クラス選別、粒子抽出

16:30–16:45　実習：初期三次元構造再構築処理開始

16:45-17:30　招待講演：重松秀樹（理化学研究所）

17:30-17:45　実習：初期三次元構造再構築結果検証

18:00-19:00　懇親会（オンライン）

6月3日（金）

10:00-10:30　座学：Relion4-betaデータ解析(概要)〜電顕鏡画像の問題点とそれを解消する３次元分類と精密化〜

10:30-11:15　実習：三次元クラス分類処理開始

11:15-11:45　実習：三次元クラス分類処理結果検証、クラス選別、粒子抽出

11:45-12:00　実習：三次元精密化処理開始

12:00-13:00　昼食

13:00-13:30　実習：三次元精密化結果検証

13:30-14:00　実習：マスク作成と後処理開始・結果検証

14:00-14:30　実習：CTF精密化処理開始・結果検証、三次元精密化処理開始・結果検証

14:30-15:00　講演：クライオ電顕を初めて1年間で学んだこと　池田聡人(KEK)

15:00-15:30　休憩・写真撮影

15:30-16:00　実習：ベイズポリッシュ処理開始・結果検証、三次元精密化処理開始・結果検証

16:00-16:15　実習：掌性（handedness）検証

16:15-16:35　実習：crYOLO処理開始・結果検証

16:35-17:05　講演：Beyond Relion4 Tutorial　守屋俊夫（KEK）

17:05-17:35　実習：局所分解能推定処理開始・結果検証

17:35-17:45　終わりに　守屋俊夫（KEK）

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【 問い合わせ】　

オーガナイザー

KEK・物質構造科学研究所・構造生物学研究センター

守屋俊夫

e-mail: toshio.moriya[at]kek.jp

事務局

増田千穂 

電話：029-879-6176

e-mail: cmasuda[at]post.kek.jp

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