• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2019 Fiscal Year Research-status Report

19F-NMR法と常磁性効果を用いた細胞内環境下のタンパク質の基質認識機構の解明

Research Project

Project/Area Number 17K07298
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

小柴 生造  東北大学, 東北メディカル・メガバンク機構, 教授 (70332301)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2021-03-31
KeywordsIn-Cell NMR / 19F-NMR / 動的構造 / Keap1
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、申請者がこれまで開発してきた各種19F標識技術、In-Cell NMR法、および常磁性効果による構造解析法を組み合わせて、細胞内におけるタンパク質の様々な分子認識機構を解析し、本来タンパク質が機能しているin vivo環境下での動的構造変化を解明することを目的とする。本研究の令和元年度の成果は以下の通りである。
細胞内で様々な酸化ストレスに対応して機能する酸化ストレス応答タンパク質Keap1について基質である転写因子Nrf2の相互作用をNMRで高次構造レベルで詳細な解析を行うとともに、Keap1とNrf2の相互作用を阻害する複数の新規化合物についてその相互作用機構をin vitroで詳細に解析を行った。また昨年度に引き続き、Keap1のもう一つの基質である各種親電子性物質(化合物)とKeap1の相互作用について、特にシステイン残基への結合に伴うKeap1やNrf2の構造変化や、Nrf2とKeap1の相互作用に親電子性物質が与える影響を各種NMR法を用いて詳細な解析を実施した。
一方、ドメイン間の構造変化の解析のために、マルチドメインタンパク質である各種代謝酵素(PAH,ASPG等)についても引き続き大量発現、精製を進めて解析を行っている。今後は最終的な目標である細胞内環境下における分子認識機構の解析法の確立に向けて、これまで解析したKeap1等のタンパク質について細胞内に高効率に導入し、ドメイン間の構造変化を各種19F-NMR法や常磁性効果を組み合わせることにより解析を進める。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本研究では、申請者がこれまで開発してきた各種19F標識技術、In-Cell NMR法、および常磁性効果による構造解析法を組み合わせて、細胞内におけるタンパク質の様々な分子認識機構を解析し、本来タンパク質が機能しているin vivo環境下での動的構造変化を解明することを目的とする。
現在までの状況では、各種マルチドメインタンパク質についてin vitroで分子認識や動的構造変化のNMR解析を行い、その詳細なメカニズムを明らかにしてきた。しかし細胞内への目的タンパク質の高効率な導入を安定して実施するのに時間がかかっており、細胞内環境下での解析が遅れている。今後は細胞内への導入法を最適化することでin vivo環境下での動的構造変化の解析を行うとともに、平行して他のタンパク質についてもin vivoでの解析を検討する。

Strategy for Future Research Activity

これまで解析した各種タンパク質を細胞内に導入し、19F-NMR計測技術を中心に適宜最新の計測技術を組み合わせることで細胞内での解析を進める。導入に際しては様々な方法を検討するとともに細胞の種類についてもさらに検討を進め効率的な導入を目指す。また平行してin vitroでの解析も進め、各種19F-NMR法や常磁性効果を用いたマルチドメインタンパク質の高次構造変化の解析方法の開発も並行して実施するととともに、他の分析手法も組み合わせて効率的な解析法を検討する。

Causes of Carryover

当初の計画では平成31年度に基質認識に伴う高次構造変化の解析や細胞内環境下における構造変化の解析を行うため、これまでに各種タンパク質について基質認識に伴う構造変化について解析を進めてきた。しかし装置の使用時間の制限や細胞への導入法の再検討等の為、各種標識タンパク質を用いた細胞内におけるタンパク質の動的構造解析の解析に時間がかかっており、次年度に安定同位体標識タンパク質の大量合成やNMR測定等実験の一部を繰り越す必要が生じたため、次年度使用額が発生した。
次年度には各種安定同位体標識タンパク質を大量合成して細胞内に導入しNMR測定を行うことで細胞内におけるタンパク質の動的構造解析の解析を進める.その際の各種安定同位体標識タンパク質の合成費用や細胞培養費,さらにNMR試料管や測定費用などに助成金を使用する.

  • Research Products

    (10 results)

All 2020 2019 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 5 results) Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Amino-acid selective isotope labeling enables simultaneous overlapping signal decomposition and information extraction from NMR spectra2020

    • Author(s)
      Takuma Kasai, Shunsuke Ono, Seizo Koshiba, Masayuki Yamamoto, Toshiyuki Tanaka, Shiro Ikeda & Takanori Kigawa
    • Journal Title

      Journal of Biomolecular NMR

      Volume: 74 Pages: 125-137

    • DOI

      10.1007/s10858-019-00295-9

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Metabolic Profiling of the Cerebrospinal Fluid in Pediatric Epilepsy2020

    • Author(s)
      Akiyama T, Saigusa D, Hyodo Y, Umeda K, Saijo R, Koshiba S, Kobayashi K
    • Journal Title

      Acta Med Okayama

      Volume: 74 Pages: 65-72

    • DOI

      10.18926/AMO/57955

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Study profile of The Tohoku Medical Megabank Community-Based Cohort Study2020

    • Author(s)
      Hozawa, A. et al. Koshiba S. et al. Yamamoto M.(合計82名、本研究者は45番目)
    • Journal Title

      J Epidemiol.

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • DOI

      10.2188/jea.JE20190271

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Cohort Profile: Tohoku Medical Megabank Project Birth and Three-Generation Cohort Study (TMM BirThree Cohort Study): rationale, progress and perspective.2020

    • Author(s)
      Kuriyama, S. et al. Koshiba S. et al. Yamamoto M.(合計66名、本研究者は50番目)
    • Journal Title

      Int J Epidemiol.

      Volume: 49 Pages: 18-19m

    • DOI

      10.1093/ije/dyz169

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Identification of novel biomarkers of hepatocellular carcinoma by high-definition mass spectrometry: Ultrahigh-performance liquid chromatography quadrupole time-of-flight mass spectrometry and desorption electrospray ionization mass spectrometry imaging.2020

    • Author(s)
      Nagai, K. et al. Koshiba S. et al. Tomioka Y.(合計17名、本研究者は14番目)
    • Journal Title

      Rapid Commun Mass Spectrom.

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • DOI

      10.1002/rcm.8551

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 3.5KJPNv2: an allele frequency panel of 3552 Japanese individuals including the X chromosome2019

    • Author(s)
      Tadaka S. et al. Koshiba S. et al. Kinoshita K.(合計25名、本研究者は14番目)
    • Journal Title

      Hum Genome Var

      Volume: 6 Pages: 28

    • DOI

      10.1038/s41439-019-0059-5

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] ドーピング分析の最前線 日本アンチ・ドーピング研究コンソーシアムの挑戦2019

    • Author(s)
      小柴生造,山本雅之
    • Journal Title

      体育の化学

      Volume: 69 Pages: 504-509

  • [Presentation] Metabolic phenotyping of individuals in baseline and repeat surveys of Tohoku Medical Megabank Cohort Project2019

    • Author(s)
      Koshiba S., Saigusa D., Motoike I., Inoue, J., Shirota M., Aoki Y., Tadaka S., Kinoshita K., Yamamoto M
    • Organizer
      Metabolomics 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] コホート調査における代謝プロファイルの経時変化の解析2019

    • Author(s)
      小柴生造,元池育子,三枝大輔,井上仁,菱沼英史,青木裕一,田高周,城田松之,木下賢吾,山本雅之
    • Organizer
      第92回 日本生化学会大会
  • [Remarks] 日本人多層オミックス参照パネル

    • URL

      https://jmorp.megabank.tohoku.ac.jp/

URL: 

Published: 2021-01-27  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi