1999 Fiscal Year Annual Research Report

固体高分解能NMRによる膜蛋白質構造解析と機能の相関に関する新展開

Research Project

Project/Area Number	09480179
Research Institution	Himeji Institute of Technology
Principal Investigator	斉藤肇姫路工業大学, 理学部, 教授 (30100150)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	辻暁姫路工業大学, 理学部, 助手 (60227387)
Keywords	膜蛋白質 / バクテリオロドプシン / プロトンポンプ / NMR / 表面ダイナミックス
Research Abstract	バクテリオロドプシン(bR)を典型的な膜蛋白質としてとりあげ、そのフラグメントの一部を化学合成するとともに、野生株および部位特異変異株の[2-^<13>C]-,[1-^<13>C]-,[1,2,3-^<13>C_3]-Alaおよび[1-^<13>C]Val-標識蛋白質を、これら安定同位体によって置換した人工培地を用いて大量調整を行い、固体高分解能NMRスペクトル測定をもとに、以下の結果を得ることが出来た。 (1)フラグメントの化学合成膜貫通αへリックスを含む種々の^<13>C標識フラグメントを化学合成し、脂質二重膜にうめこみ固相のスペクトルデータと比較し、膜中での遅い異方的な揺らぎ運動の存在によって、α_<II>へリックス様の挙動が見られることを明らかにした。 (2)スペクトル分解能と同位体標識位置これまでに研究を積み重ねてきた[3-^<13>C]Ala標識bR試料にくらべて、今回の実験から得られたbRの^<13>CNMRスペクトルの分解能は、特にループ部位のように信号が完全に消滅するか、膜貫通αへリックスのようにその線幅の拡がりが著しいことがわかった。これらは、標識位置にある炭素の化学シフト異方性が数kHz程度で、これらを平均化するのに必要なマジック角回転に干渉したり、スピン-スピン緩和時間の短縮がその原因であることがわかった。 (3)膜表面残基の構造とダイナミックス前項の結果、ループ部位は従来考えられていたような静的な構造ではなく、10kHz程度で揺らいでいる構造であることがわかった。また、C末端αへリックスがC末端に存在することは既に報告しているが、その揺らぎの相関時間をスピン格子緩和時間およびスピンスピン緩和時間の測定値から推定することができた。また、膜貫通αへリックス構造もふくめ、プロトンデカップリング周波数と干渉するもう一つの揺らぎの検出の可能性を検討した。このC末端へリックスと細胞質ループの間の相互作用についても、種々の変異株のスペクトルパターンの変化から議論することができた。

Research Products
(11 results)

All Other

All Publications (11 results)

[Publications] S.Tuzi: "Localization of a cation binding site in the loop between helices F and G of bacteriorhodopsin as studied by ^<13>C NMR"Biophysical Journal. 76. 1523-1531
[Publications] M.Kamihira: "Phenyl ring dynamics of enkephalin molecules and behavir of bound solventss in the crystalline state by ^2H NMR spectroscopy"Journal of Physical Chemistry,A.. 103. 3356-3363
[Publications] M.Tanio: "Long-distance effects of site-directed mutations on backbone conformation in bacteriorhodopsin from solid state NMR of [1-^<13>C]Val-labeled proteins"Biophysical Journal. 77. 431-442
[Publications] M.Tanio: "Conformational changes of bacteriorhodopsin along the proton-conductance chain as studied with ^<13>C NMR of [3-^<13>C]Ala-labeled protein:Arg 82 may function as information mediator"Biophysical Journal. 77. 1577-1584
[Publications] K.Nishimura: "Analysis of dipolar dephasing pattern in I-S_n multispin system for obtaining the information of molecular packing and its application to crystalline N-acetyl-Pro-Gly-Phe by REDOR solid state NMR"Journal of Physical Chemistry B. 103. 8398-8408
[Publications] S.Yamaguchi: "Irreversible conformational change of bacteri-opsin induced by binding of the retinal in the in vitro folding to bacteriorhodopsin as studied by ^<13>C NMR"Journal of Biochemistry(Tokyo). (in press).
[Publications] M.Kamihira: "Conformational transitions and fibrillaation mechanism of human carcitonin as studied high resolution solid state ^<13>C NMR"Protein Science,. (in Press).
[Publications] A.Naito: "Conformation and dynamics of mellitin bound to magnetically oriented lipid bilayers solid state ^<13>C NMR"Biophysical Journal.
[Publications] H,Saito: "Conformation and backbone dynamics of bacteriorhodopsin as Revealed by ^<13>C NMR"Biochimica et Biophysica Acta. (in Press).
[Publications] M.Kamihira: "Peptide Science 1998"Protein Research Foundation. 337-340
[Publications] M.Kamihira: "Peptide Science 1998"Protein Research Foundation. 85-88

1999 Fiscal Year Annual Research Report

固体高分解能NMRによる膜蛋白質構造解析と機能の相関に関する新展開

Principal Investigator

斉藤 肇 姫路工業大学, 理学部, 教授 (30100150)

Research Products

[Publications] S.Tuzi: "Localization of a cation binding site in the loop between helices F and G of bacteriorhodopsin as studied by ^<13>C NMR"Biophysical Journal. 76. 1523-1531

[Publications] M.Kamihira: "Phenyl ring dynamics of enkephalin molecules and behavir of bound solventss in the crystalline state by ^2H NMR spectroscopy"Journal of Physical Chemistry,A.. 103. 3356-3363

[Publications] M.Tanio: "Long-distance effects of site-directed mutations on backbone conformation in bacteriorhodopsin from solid state NMR of [1-^<13>C]Val-labeled proteins"Biophysical Journal. 77. 431-442

[Publications] M.Tanio: "Conformational changes of bacteriorhodopsin along the proton-conductance chain as studied with ^<13>C NMR of [3-^<13>C]Ala-labeled protein:Arg 82 may function as information mediator"Biophysical Journal. 77. 1577-1584

[Publications] K.Nishimura: "Analysis of dipolar dephasing pattern in I-S_n multispin system for obtaining the information of molecular packing and its application to crystalline N-acetyl-Pro-Gly-Phe by REDOR solid state NMR"Journal of Physical Chemistry B. 103. 8398-8408

[Publications] S.Yamaguchi: "Irreversible conformational change of bacteri-opsin induced by binding of the retinal in the in vitro folding to bacteriorhodopsin as studied by ^<13>C NMR"Journal of Biochemistry(Tokyo). (in press).

[Publications] M.Kamihira: "Conformational transitions and fibrillaation mechanism of human carcitonin as studied high resolution solid state ^<13>C NMR"Protein Science,. (in Press).

[Publications] A.Naito: "Conformation and dynamics of mellitin bound to magnetically oriented lipid bilayers solid state ^<13>C NMR"Biophysical Journal.

[Publications] H,Saito: "Conformation and backbone dynamics of bacteriorhodopsin as Revealed by ^<13>C NMR"Biochimica et Biophysica Acta. (in Press).

[Publications] M.Kamihira: "Peptide Science 1998"Protein Research Foundation. 337-340

[Publications] M.Kamihira: "Peptide Science 1998"Protein Research Foundation. 85-88

斉藤肇姫路工業大学, 理学部, 教授 (30100150)