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膜タンパク質の動態解析のための次世代固体NMR測定技術の開発

Research Project

Project/Area Number 14J04060
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Biophysics
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

田巻 初  北海道大学, 生命科学院, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords固体NMR / タンパク質 / 常磁性緩和促進
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、固体NMRによるタンパク質動態解析に高速測定技術を導入し、膜タンパク質等の高難易度試料を実用的に解析可能な手法を開発することであった。
動態解析において重要であるタンパク質立体構造について、平成26年度の研究により、常磁性緩和促進による構造情報と立体構造予測手法を組み合わせることで、従来法より少ない情報から効率的に決定できる手法を開発した。平成27年度では、構造計算に使用した構造制限が妥当性であることを、数値解析により示した。
また、高速多次元スペクトル測定技術である圧縮センシングを、七回膜貫通型タンパク質であり、光遺伝学への応用が期待されているナトリウムイオンポンプ型ロドプシンの測定に適用した。その結果、3次元CANCO測定のサンプリング点を10分の1まで圧縮した場合においても、スペクトルの特徴を保持したまま再構成可能であることを明らかにした。平成26年度に行なった、常磁性緩和促進の応用による測定時間短縮の結果も踏まえると、トータルで測定時間を16分の1まで短縮することに成功した。また、これらの技術は動態解析の基盤であるため、大きな意義があると考えている。
動態解析については、本研究開始と同時に納入された固体NMR装置の安定稼動まで時間を要したため、十分な成果は得られていない。しかし、上述の通り解析技術の基礎は構築できており、近いうちに動態解析についても進展を遂げられるだろう、と考えている。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2016 2015 2014

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Structure determination of uniformly 13C, 15N labeled protein using qualitative distance restraints from MAS solid-state 13C-NMR observed paramagnetic relaxation enhancement2016

    • Author(s)
      H. Tamaki, A. Egawa, K. Kido, T. Kameda, M. Kamiya, T. Kikukawa, T. Aizawa, T. Fujiwara, M. Demura
    • Journal Title

      Journal of Biomolecular NMR

      Volume: 64 Issue: 1 Pages: 87-101

    • DOI

      10.1007/s10858-015-0010-0

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] スパースモデリングによる生体系固体NMR測定・解析の高度化2016

    • Author(s)
      田巻初, 出村誠
    • Organizer
      文部科学省 科学研究費補助金 新学術領域研究 “スパースモデリングの深化と高次元データ駆動科学の創成” 2015年度公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      神戸大学 (兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2016-03-06
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] pplication of compressed sensing to solid-state NMR measurements of heptahelical membrane protein2015

    • Author(s)
      Hajime Tamaki, Yuta Saito, Ayako Egawa, Takashi Kikukawa, Masakatsu Kamiya, Tomoyasu Aizawa, Toshimichi Fujiwara, and Makoto Demura
    • Organizer
      International Meeting on “High-Dimensional Data Driven Science”
    • Place of Presentation
      メルパルク京都 (京都府京都市)
    • Year and Date
      2015-12-14
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 固体NMRによるタンパク質測定への圧縮センシングの応用2015

    • Author(s)
      田巻初, 斉藤優太, 江川文子, 菊川峰志, 神谷昌克, 相沢智康, 藤原敏道, 出村誠
    • Organizer
      第54回NMR討論会
    • Place of Presentation
      千葉工業大学 (千葉県習志野市)
    • Year and Date
      2015-11-06
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 固体NMR法を用いたナトリウムポンプ型ロドプシンの構造解析2015

    • Author(s)
      斉藤優太, 田巻初, 江川文子, 菊川峰志, 神谷昌克, 相沢智康, 藤原敏道, 出村誠
    • Organizer
      第54回NMR討論会
    • Place of Presentation
      千葉工業大学 (千葉県習志野市)
    • Year and Date
      2015-11-06
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Protein structure determination by paramagnetic solid-state NMR2015

    • Author(s)
      Hajime Tamaki, Ayako Egawa, Masakatsu Kamiya, Takashi Kikukawa, Tomoyasu Aizawa, Toshimichi Fujiwara, and Makoto Demura
    • Organizer
      Gordon Research Conference, Computational Aspects of Biomolecular NMR
    • Place of Presentation
      ルッカ (イタリア)
    • Year and Date
      2015-06-07
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 固体NMRにおける常磁性緩和促進を用いたタンパク質立体構造解析2014

    • Author(s)
      田巻初・江川文子・木戸浩貴・亀田倫史・神谷昌克・菊川峰志・相沢智康・藤原敏道・出村誠
    • Organizer
      第53回 NMR討論会
    • Place of Presentation
      大阪大学(吹田市)
    • Year and Date
      2014-11-04 – 2014-11-06
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Application of paramagnetic relaxation enhancement to solid-state NMR protein structure analysis2014

    • Author(s)
      田巻初・江川文子・木戸浩貴・亀田倫史・神谷昌克・菊川峰志・相沢智康・藤原敏道・出村誠
    • Organizer
      日本生物物理学会 第52回年会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター(北海道)
    • Year and Date
      2014-09-25 – 2014-09-27
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

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Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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