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In-cell NMRによる細胞内蛋白質のフォールディング安定性と動的平衡の解析

Publicly Offered Research

Project AreaNovel measurement techniques for visualizing 'live' protein molecules at work
Project/Area Number 15H01645
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Complex systems
Research InstitutionTokyo Metropolitan University

Principal Investigator

伊藤 隆  首都大学東京, 理工学研究科, 教授 (80261147)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2015: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Keywordsin-cell NMR / 蛋白質 / フォールディング安定性 / ダイナミクス
Outline of Annual Research Achievements

本研究では,in-cell NMR解析と種々のcrowderを用いたin vitro NMR解析を組み合わせた,細胞内環境が蛋白質分子のフォールディング安定性やコンフォメーション間の動的平衡に及ぼす影響を調べるための新しい手法の開発と応用に関する研究を行った.細胞内の高密度で多様な分子の存在は,様々な効果を通じて細胞内蛋白質の立体構造・ダイナミクスに複合的に影響を与えている.本研究ではNMRによる実験的手法を用いることで,細胞内環境が蛋白質の動態に及ぼす影響を理解することを目指した.
H28年度は,(1)細胞質内蛋白質と細胞内高分子構造体との相互作用の同定,(2)細胞質内蛋白質の動的平衡状態の定量的解析,という2つのテーマについて継続して研究を行った.
(1)に関しては,大腸菌内内蛋白質のDEST解析に対してさらに詳細な解析を行った.その結果,2種の蛋白質について,全体の数%の分子が細胞内の巨大構造体と数十/sの速度で相互作用している可能性が示された.Sf9やHeLa細胞の系での15N-DEST解析も試みた.また,細胞質内蛋白質の立体構造解析法についても研究を行い,約250μM程度の細胞内濃度の蛋白質について,非常に高分解な立体構造を決定できる手法を確立した.
(2)に関しては,希薄溶液状態で,立体構造を取った状態(N状態)と変性状態(U状態)の平衡になっているショウジョウバエDrk蛋白質のN末端SH3ドメイン(DrkNSH3)をモデル試料として解析を行った.特筆すべき結果としては,全長蛋白質におけるDrkNSH3は(ドメイン単独時とは異なり)希薄溶液状態であってもU状態となっていることを見出した.この結果はDrkの活性制御メカニズムを考える上で非常に興味深い.

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2017 2016 2015 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 9 results)

  • [Int'l Joint Research] Frankfurt Goethe University/Technical University of Munich(Germany)

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] University of Cambridge(United Kingdom)

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      2016 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] The University of North Carolina/at Chapel Hill(米国)

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      2015 Annual Research Report
  • [Journal Article] In-cell structure determination of proteins at near-physiological concentration2016

    • Author(s)
      Teppei Ikeya, Tomomi Hanashima, Saori Hosoya, Manato Shimazaki, Shiro Ikeda, Masaki Mishima, Peter Guentert and Yutaka Ito
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 6 Issue: 1 Pages: 38312-38312

    • DOI

      10.1038/srep38312

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] A new carbamidemethyl-linked lanthanide chelating tag for PCS NMR spectroscopy of proteins in living HeLa cells.2016

    • Author(s)
      Yuya Hikone, Go Hirai, Masaki Mishima, Kohsuke Inomata, Teppei Ikeya, Souichiro Arai, Masahiro Shirakawa, Mikiko Sodeoka, and Yutaka Ito
    • Journal Title

      Journal of Biomolecular NMR

      Volume: 66 Issue: 2 Pages: 99-110

    • DOI

      10.1007/s10858-016-0059-4

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] In-cell NMRとnonlinear sampling - there is no other way2015

    • Author(s)
      伊藤 隆
    • Journal Title

      分光研究

      Volume: 64 Pages: 413-426

    • NAID

      40020544418

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] NMRによる生細胞内蛋白質の立体構造・ダイナミクスの解析2017

    • Author(s)
      伊藤 隆
    • Organizer
      日本薬学会第137年会
    • Place of Presentation
      仙台国際センター,仙台
    • Year and Date
      2017-03-25
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Protein structure determination in living eukaryotic cells by in-cell NMR spectroscopy2016

    • Author(s)
      Yutaka Ito
    • Organizer
      第39回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜,横浜
    • Year and Date
      2016-12-01
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] In situ structural biology by NMR2016

    • Author(s)
      Yutaka Ito
    • Organizer
      The 42nd Naito Conference “In the Vanguard of Structural Biology: Revolutionizing Life Sciences”
    • Place of Presentation
      シャトレーゼガトーキングダムサッポロ,札幌
    • Year and Date
      2016-10-05
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] In situ structural biology by NMR2016

    • Author(s)
      Yutaka Ito
    • Organizer
      International Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems 2016
    • Place of Presentation
      京都国際会館,京都
    • Year and Date
      2016-08-22
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] In situ structural biology by NMR2016

    • Author(s)
      Yutaka Ito
    • Organizer
      UK-Japan Symposium “From single molecules to cells and tissues
    • Place of Presentation
      University of Leiceister, UK
    • Year and Date
      2016-07-05
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] NMRを用いた生細胞中の蛋白質の立体構造解析2016

    • Author(s)
      伊藤 隆
    • Organizer
      シンポジウム「細胞環境における蛋白質の動態解析のためのNMRおよび計算科学的アプローチ」
    • Place of Presentation
      京都大学 吉田キャンパス
    • Year and Date
      2016-03-28
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] In situ structural biology by NMR2015

    • Author(s)
      Yutaka Ito
    • Organizer
      Pacifichem 2015
    • Place of Presentation
      Hawaii
    • Year and Date
      2015-12-15
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] In situ structural biology by NMR2015

    • Author(s)
      伊藤 隆
    • Organizer
      BMB2015
    • Place of Presentation
      神戸ポートアイランド
    • Year and Date
      2015-12-01
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 細胞内クラウディング環境における蛋白質のフォールディングとダイナミクスをNMRで観察する2015

    • Author(s)
      伊藤 隆
    • Organizer
      第53回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      金沢大学 角間キャンパス
    • Year and Date
      2015-09-14
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2015-04-16   Modified: 2022-01-28  

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