Project/Area Number |
20K20446
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Project/Area Number (Other) |
19H05527 (2019)
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Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
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Allocation Type | Multi-year Fund (2020) Single-year Grants (2019) |
Review Section |
Medium-sized Section 32:Physical chemistry, functional solid state chemistry, and related fields
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Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
Principal Investigator |
Fujii Masaaki 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (60181319)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石内 俊一 東京工業大学, 理学院, 教授 (40338257)
平田 圭祐 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (80845777)
宮崎 充彦 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 特定准教授 (00378598)
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Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2023-03-31
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Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥26,000,000 (Direct Cost: ¥20,000,000、Indirect Cost: ¥6,000,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2019: ¥21,580,000 (Direct Cost: ¥16,600,000、Indirect Cost: ¥4,980,000)
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Keywords | 分子クラスター / 多光子イオン化 / エレクトロスプレー / 赤外分光法 / 質量分析 / 天然変性タンパク質 / シヌクレイン / ドーパミン / 赤外分光 / 冷却イオンtラップ / 量子化学計算 / レーザー分光 / 冷却イオントラップ / 部分構造解析 / イオントラップ分光 |
Outline of Research at the Start |
X線結晶構造解析やNMRでは困難であった、天然変性タンパク質と特異的に相互作用する小分子との複合体の構造解析を、エレクトロスプレー質量分析法、冷却イオントラップ法及び赤外レーザー分光法を組み合わせた新規手法によって可能にする。この手法を、パーキンソン病の原因物質であるα-シヌクレインフラグメントとその凝集を阻害するドーパミンとの複合体に適用し、ドーパミン結合部位に誘起されるタンパク質の二次構造を解明する 。
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Outline of Final Research Achievements |
Structural analysis of a complex of naturally disordered protein with a small molecule is very difficult for conventional methods such as X-ray analysis and NMR. Here we developed a new method to enable it by combining electrospray, cold ion trap and infrared laser spectroscopy. The method was applied to the complex of a fragment in α-Synuclein which causes Parkinson's disease, with dopamine (candidate of the medicine). the obtained infrared spectrum is analyzed with help of the DFT quantum chemical calculations, and the possibility that complex formation wth dopamine induces a helix structure for the fragment is concluded. It proves that the newly developed method is powerful tool to analyze the structure and interaction of flexible naturally disordered protein with a ligand.
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Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究は、従来法では困難であった天然変性タンパク質と小分子の相互作用を構造に基づき調べる新たな方法を開発した。本手法は、X線結晶構造解析やNMRなどの従来法の様に測定対象に対する制約(結晶化、高濃度時の凝集抑止など)が不要であるため汎用性が高い方法である。この方法により従来理解の進んでいない天然変性タンパク質の分子認識や機能発現機構の解明に大きく貢献し、天然変性タンパク質を対象とした小分子医薬品の開発を加速することが期待される。本手法は局所的な相互作用を分子レベルで解明する強力なツールであり、生化学に加え超分子を基盤とする最新の材料科学への応用など、様々な分野への波及効果・発展性が期待される。
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