Novel Phospholipid Analogs for NMR Structural Determination of Membrane Proteins

• Project/Area Number: 17K19485
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Pharmaceutical Sciences and related fields
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Matsuzaki Katsumi 京都大学, 薬学研究科, 教授 (00201773)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 矢野 義明 京都大学, 薬学研究科, 講師 (60402799) ; 星野 大 京都大学, 薬学研究科, 准教授 (70304053)
• Project Period (FY): 2017-06-30 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000); Fiscal Year 2018: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2017: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
• Keywords: 膜タンパク質 / 高分解能NMR / 可溶化剤 / ＮＭＲ

Outline of Final Research Achievements

We have developed novel detergents that provide lipid bilayer environments and can solubilize membrane proteins with small sizes for structural determination by high resolution NMR. By combining two phospholipid derivatives, we succeeded in stably solubilizing the 7 times-transmembrane protein bacteriorodopsin with a diameter of ca. 5 nm for a week at 40 °C.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

薬物標的の約半数は水に溶けない膜タンパク質であり、その構造を明らかにすることは薬物を設計する上で必須である。しかし、膜タンパク質の構造決定は困難なのが現状である。本研究により、膜タンパク質の精密な構造の決定が、水溶性タンパク質の構造決定に広く用いられている核磁気共鳴法により可能になる道が開かれようとしている。また、膜タンパク質を安定にハンドリングできるようになるため、創薬研究が加速される。