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特異的ケミカルラベル化によるタンパク質複合体の超高解像度可視化

Publicly Offered Research

Project AreaIntegrative understanding of biological processes mediated by transient macromolecular complexes; New technology for visualizing physiologically metastable states.
Project/Area Number 24121721
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 InstitutionKyushu University

Principal Investigator

王子田 彰夫  九州大学, 薬学研究科(研究院), 教授 (10343328)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2014-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000)
Fiscal Year 2013: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2012: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Keywordsタンパク質 / ラベル化 / 一分子可視化 / 電子顕微鏡 / 金ナノ粒子
Research Abstract

本年度では、昨年度までに開発した高い反応性を有するヘリックスD2型ペプチドタグを組み込んだ膜タンパク質に対するラベル化実験ならびに電子顕微鏡での可視化について検討を行った。ラベル化による可視化を目指す標的タンパク質としては、カリウムイオンチャネル(Kv2.1)ならびにGABA受容体サブユニット(GABAa-gamma2)の二つを選択した。両タンパク質にタグを導入した変異体をHEK293細胞あるいはIn uteroエレクトロポレーション法によりマウス胎児の脳内に発現させた後、凍結割断法により発現タンパク質を含む膜レプリカを作製した。これに対して、ビオチンを有する亜鉛錯体型のプローブ部を反応させた後電子顕微鏡を用いて観察を行った。様々な検討を行ったところ膜レプリカ上のペプチドタグのシステイン残基が酸化により失活する可能性が明らかとなり、この酸化に失活を抑制するためのレプリカ作製ならびに保存条件の探索が必要であった。その結果、一重項酸素阻害剤であるアジ化ナトリウムがシステイン残基の酸化失活に有効であることを明らかとした。今後、さらなる検討を進めることでタグ導入タンパク質の効率よいラベル化を達成することを目指す。
また、電子顕微鏡での可視化応用を目指したヒスタグに対するリアクティブタグ法の開発を新たに進めた。今年度は特にヒスタグに対して強い親和性を有するNi錯体プローブのデザインと機能評価を行った。その結果、従来のNi-NTA (nitoriloacetic acitd)型プローブに比べて16倍以上の強い親和性(Kd = 24 nM)を有するNi-IDA (iminodiacetic acid)型のプローブを見いだすことに成功した。このNi-IDA型プローブを用いて細胞表層に発現させたヒスタグ導入ブラジキニン受容体の蛍光バイオイメージグに成功した。

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2014 2013 2012 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (12 results) (of which Invited: 4 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Design of a Binuclear Ni(II)-Iminodiacetic Acid (IDA) Complex for Selective Recognition and Covalent Labeling of His-tag Fused Proteins2014

    • Author(s)
      Ikuko Takahira, Hirokazu Fuchida, Shigekazu Tabata, Naoya Shindo, Shohei Uchinomiya, Itaru Hamachi, Akio Ojida
    • Journal Title

      Bioorganic & Medicinal Chemistry Letter

      Volume: 24

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
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  • [Presentation] 高反応性ペプチドタグデザインに基づいたタンパク質特異的ラベル化法の開発2014

    • Author(s)
      渕田 大和、田畑 栄一、城戸 宗継、浜地 格、王子田 彰夫
    • Organizer
      日本化学会第94春季年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
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  • [Presentation] 高反応性ペプチドタグデザインに基づいたタンパク質特異的ラベル化2013

    • Author(s)
      渕田 大和、田畑 栄一、城戸 宗継、浜地 格、王子田 彰夫
    • Organizer
      第7回バイオ関連化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      名古屋大学
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  • [Presentation] 細胞内タンパク質のバイオイメージングを可能にするNi(II)錯体蛍光プローブの創製2013

    • Author(s)
      高平 育子、田畑 栄一、王子田 彰夫
    • Organizer
      第39回反応と合成の進歩シンポジウム
    • Place of Presentation
      九州大学
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 高反応性ペプチドタグデザインに基づいたタンパク質特異的ラベル化システムの開発(1)2013

    • Author(s)
      城戸 宗継、田畑 栄一、浜地 格、 王子田 彰夫
    • Organizer
      日本化学会第93春季年会
    • Place of Presentation
      立命館大学
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  • [Presentation] 高反応性ペプチドタグデザインに基づいたタンパク質特異的ラベル化システムの開発(2)2013

    • Author(s)
      田畑 栄一、城戸 宗継、浜地 格、 王子田 彰夫
    • Organizer
      日本化学会第93春季年会
    • Place of Presentation
      立命館大学
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Coordination Chemistry-Based Selective Labeling of Cell Proteinsn Using Small Molecular Probes2012

    • Author(s)
      王子田 彰夫
    • Organizer
      錯体化学会第62回討論会
    • Place of Presentation
      富山大学
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    • Author(s)
      王子田 彰夫、野中 洋、浜地 格
    • Organizer
      The Second Asian Chemical Biology Conference
    • Place of Presentation
      沖縄
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Design of a Highly Reactive Peptide Tag-Probe Pair for Selective Covalanet Labeling of Cell Proteins2012

    • Author(s)
      田畑 栄一、城戸 宗継、多仁 一司、浜地 格、王子田 彰夫
    • Organizer
      The First International Symposium on Biofunctional Chemistry
    • Place of Presentation
      東京工業大学
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  • [Presentation] タンパク質機能化のためのケミカルバイオロジー研究2012

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      王子田 彰夫
    • Organizer
      九州地区高分子若手研究会ー夏の講演会
    • Place of Presentation
      北九州
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  • [Presentation] 高反応性ペプチドタグデザインに基づいたタンパク質特異的ラベル化法の開発

    • Author(s)
      渕田 大和、田畑 栄一、城戸 宗継、浜地 格、王子田 彰夫
    • Organizer
      第50回化学関連合同九州大会
    • Place of Presentation
      北九州
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  • [Presentation] タンパク質特異的ラベル化のためのタグペプチドデザインと 生体機能解析応用

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      王子田 彰夫
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      第6回生体分子科学シンポジウム
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      大阪府立大学
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  • [Presentation] タンパク質機能解析のための特異的ラベル化法の開発

    • Author(s)
      王子田 彰夫
    • Organizer
      第一回バイオイメージングセミナー
    • Place of Presentation
      九州工業大学(飯塚)
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      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Remarks] 九州大学大学院薬学研究院生体分析化学分野ホームページ

    • URL

      http://bunseki.phar.kyushu-u.ac.jp/index.html

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      2013 Annual Research Report
  • [Remarks] 九州大学大学院薬学研究院生体分析化学分野ホームページ

    • URL

      http://bunseki.phar.kyushu-u.ac.jp/index.html

    • Related Report
      2012 Annual Research Report

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Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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