2022 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 | タンパク質 / ネイティブ質量分析 / 複合体 / 金属イオン / 一細胞分析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
以下のような研究を進めた。
1. 膜内切断亜鉛プロテアーゼRsePのネイティブMS：大腸菌大量発現系で大腸菌および海洋微生物由来のRseP（EcRsePおよびKkRseP）を調製し、インタクト及び阻害剤Batimastatとの複合体のネイティブMSによる観測を行った。ネイティブMSでは、両者の活性の違いを裏付けるかのようにKkRsePの亜鉛イオンは外れやすいのに対し、EcRsePでは外れにくいことが分かった。またBatimastatとの複合体が形成される際には、亜鉛イオンが必須であることをネイティブMSで明らかにした。（横浜市大・禾との共同研究）
2. 神経疾患に関わるヒトSOD1のネイティブMSによる解析（A02-1古川との連携研究）
SOD1は亜鉛・銅が正しく結合し活性酸素を分解する酵素として機能する。疾病との関連が報告されているSOD1変異体とSOD1野生型とのヘテロ二量体の形成は、神経疾患の発症と関わる可能性がある。そこで野生型ホモ二量体とどのような構造の違いがあるかを解析する目的で、変異体（G37R、G85R、L144F）を作成し、ヘテロおよびホモ二量体のイオンモビリティ質量分析を行い解析した。
3. 亜鉛を有する脱アセチル化酵素ヒトSirtuin 2のネイティブMSによる解析：ヒトSirtuin2 は細胞質に存在する脱アセチル化酵素で、亜鉛イオンを4つのCysが囲んで構造を安定化している。過剰に存在すると神経疾患をはじめとする様々な疾患を引き起こすことが分かっている。結晶構造では二量体を示しているものもあるが、これは結晶化によって生じた二量体とされていた。このSirt2についてネイティブMSによる解析を行ったところ、濃度依存的に単量体と二量体のピークが観測され、二量体のKdは約30μMであることがわかった。
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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
膜タンパク質のネイティブ質量分析は計画通り進められている。特に、国内で初めての膜タンパク質RsePとその阻害剤のネイティブ質量分析に成功した。そして、領域内で城・澤井らとの共同研究で、鉄代謝に関わる膜タンパク質Dcytbのネイティブ質量分析を用いた検討にも着手できた。これ以外にも、領域内での生命金属科学の共同研究も活発に進められており、SOD1(古川らとの共同研究)の他、複数が進められていることから、順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
膜タンパク質Dcytbについて、これまで結晶構造では見えていない鉄イオンとの結合に関する情報を得るべく、ネイティブ質量分析で解析する。RsePやDcytbで得られた実験結果をベースに、GPCRの解析を展開する。
SOD1の変異体と野生型のヘテロ二量体化に伴う構造変化は、ネイティブ質量分析に計算科学も組み合わせて解析を進める。
Sirtuin2は種々の変異体を調製し、機能発現と二量体化の関係について解析を進める。
生命金属の解析を一細胞で行うための手法として完成させるべく、ネイティブ質量分析の手法の高度化を図る。
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[Journal Article] Mechanistic insights into intramembrane proteolysis by E. coli site-2 protease homolog RseP2022
Author(s)
Y. Imaizumi, K. Takanuki, T. Miyake, M. Takemoto, K. Hirata, M. Hirose, R. Oi, T. Kobayashi, K. Miyoshi, R. Aruga, T. Yokoyama, S. Katagiri, H. Matsuura, K. Iwasaki, T. Kato, M. K. Kaneko, Y. Kato, M. Tajiri, S. Akashi, O. Nureki, Y. Hizukuri, Y. Akiyama, T. Nogi
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Journal Title
Science Advances
Volume: 8
Pages: eabp9011
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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