2019 Fiscal Year Annual Research Report
生命金属動態解析を目指したタンパク質のネイティブ質量分析
| Project Area | Integrated Biometal Science: Research to Explore Dynamics of Metals in Cellular System |
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| Project/Area Number |
19H05774
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| Research Institution | Yokohama City University |
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Principal Investigator |
明石 知子 横浜市立大学, 生命医科学研究科, 教授 (10280728)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| Keywords | 生命金属動態 / タンパク質 / 質量分析 / 生体分子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
以下の項目について研究を行った。
(I) ネイティブMSの高度化：ネイティブMSでタンパク質を観測する際、原則として不揮発性の緩衝液を用いることは避け、生体由来の試料は高純度に精製・脱塩する必要があると、長い間考えられていた。そのため、無機塩を含む緩衝液を用いることは困難であった。金属タンパク質のネイティブMSでは、内在性の金属イオンを保持しつつ、環境に存在する金属イオンを排除して、インタクトな目的物のイオンを丸ごと観測することが求められる。また、生体内での姿を質量分析することは機能を考える上で意義がある。そこで、生体組織から生体高分子をサンプリング後、精製せずにネイティブMSを行う技術を確立し、生命金属科学の領域内外の連携研究を加速することを目指し、 (1) タンパク質－リガンド間の特異的な相互作用の検出する手法 および (2) 赤血球から精製せずにヘモグロビンを検出する手法 を検討した。(1) では、最適化した試料調製法を用いることで、大腸菌から粗抽出されたタンパク質に対して、特異的なリガンド結合をネイティブMSで観測できること、そして複数の候補化合物の中から特異的に結合する化合物を見い出せることがわかった。(2) では、ブタ血液から血球成分を分離後、ヘモグロビンを精製せずにネイティブMSで観測することに成功した。
(II) 領域内での共同研究「ネイティブMSによるSOD1中の金属イオン存在状態の定量の検討」：家族性筋萎縮性側索硬化症（ALS）の原因タンパク質であるタンパク質SOD1のタンパク質当たりの金属結合度を定量的に決定するための手法として、ネイティブMSを用いた検討を行った。徹底的に脱塩した20 mM 酢酸アンモニウム水溶液を用いることで、タンパク質当たりに結合している金属の個数は問題なく決定できることが分かった。しかしながら、ごくわずか存在するNa+がスペクトルを複雑にすることがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ネイティブMSの高度化および領域内での連携研究とも、計画したタイムラインで進められているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
ネイティブMSに用いるナノスプレーチップを改良し、Na+付加を減らす検討を行うことにより、微量で定量的な解析が可能な測定法を完成させる。
膜タンパク質のネイティブ質量分析に取り組み、領域内での研究推進に貢献する。
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