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2021 Fiscal Year Annual Research Report

膜環境変化に伴う膜タンパク質の機能-ダイナミクス相関の解析

Research Project

Project/Area Number 18H02393
Research InstitutionYokohama City University

Principal Investigator

高橋 栄夫  横浜市立大学, 生命医科学研究科, 教授 (60265717)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 竹内 恒  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ長 (20581284)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
KeywordsNMR / 膜タンパク質 / 界面活性剤 / 脂質 / 酵素
Outline of Annual Research Achievements

異なる膜環境下における膜タンパク質の機能-動的構造相関についての知見を得る目的で研究を進めた。大腸菌由来膜内プロテアーゼGlpGについて、天然型膜貫通型基質(TatA, HybA)を対象として、脂質(バイセル)膜環境における切断活性の検討を行ったところ、膜中における基質切断位置により、基質切断活性が異なる可能性が示唆されるとともに、活性は膜厚に依存することも明らかとなった。膜環境の相違は、膜内プロテアーゼのみならず、膜貫通型基質の構造・安定性にも影響を与える可能性が考えられた。これまで人工膜貫通型基質における膜環境の影響についての知見は存在したが、天然型膜貫通型基質における新たな知見を得ることができた。
高分解能なNMRスペクトルを得る条件が確立できた好熱細菌由来光受容膜タンパク質については、試料調製法を改良し、三重ラベル体試料を調製、四重核共鳴実験を実施することで、主鎖NMRシグナル帰属を進めることができ、膜タンパク質を対象とした動的構造情報を取得する基盤が確立した。さらに、複数の異なる脂質(DMPC/PG, DOPC/PG)環境における試料調製技術として、バイセル、およびナノディスクに内包した膜タンパク質試料の調製法を確立し、高分解能のNMRスペクトルを得ることが可能となった。脂質膜に接する残基について顕著な化学シフト変化が見られたのは、妥当な結果であったが、W182など比較的分子内部、レチナール近傍に位置する残基に、膜環境の変化を鋭敏に反映するものが存在しており、膜環境の相違が、膜タンパク質の特定部位に影響を与え、構造・安定性を調節する可能性が考えられた。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (13 results)

All 2022 2021

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] Nonthermal excitation effects mediated by sub-terahertz radiation on hydrogen exchange in ubiquitin2021

    • Author(s)
      Tokunaga Yuji, Tanaka Masahito, Iida Hitoshi, Kinoshita Moto, Tojima Yuya, Takeuchi Koh, Imashimizu Masahiko
    • Journal Title

      Biophys. J.

      Volume: 120 Pages: 2386~2393

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2021.04.013

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Function-Related Dynamics in Multi-Spanning Helical Membrane Proteins Revealed by Solution NMR2021

    • Author(s)
      Takeuchi K, Kofuku Y, Imai S, Ueda T, Tokunaga Y, Toyama Y, Shiraishi Y, Shimada I.
    • Journal Title

      Membranes

      Volume: 11 Pages: 604

    • DOI

      10.3390/membranes11080604

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Flexibility and Cell Permeability of Cyclic Ras-Inhibitor Peptides Revealed by the Coupled Nose-Hoover Equation2021

    • Author(s)
      Moritsugu K, Takeuchi K, Kamiya N, Higo J, Yasumatsu I, Fukunishi Y, Fukuda I
    • Journal Title

      J Chem Inf Model

      Volume: 61 Pages: 1921-1930

    • DOI

      10.1021/acs.jcim.0c01427

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] シャルコー・マリー・トゥース病関連変異型ミエリンタンパク質ゼロの機能構造解析2022

    • Author(s)
      坂倉正義、三尾和弘、田辺幹雄、高橋栄夫
    • Organizer
      日本薬学会第142年会
  • [Presentation] Solution NMR analysis of Rubrobacter xylanophilus rhodopsin in different membrane-mimetic environments2021

    • Author(s)
      Rika Suzuki, Masafumi Hirohata, Chika Hoyano, Keiichi Kojima, Yuki Sudo, and Hideo Takahashi
    • Organizer
      22nd ICMRBS & 9th APNMR
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 生体発動分子の機能構造解析に向けた検討2021

    • Author(s)
      鈴木里佳、廣畑雅史、穂谷野知佳、藤田陽、高橋栄夫
    • Organizer
      第1回発動分子科学研究会
  • [Presentation] 異なる膜様環境下におけるプロトンポンプ型ロドプシンRxRの機能および構造変化の解析2021

    • Author(s)
      廣畑雅史、鈴木里佳、穂谷野知佳、藤田陽、吉田真帆子、村田武士、小島慧一、須藤雄気、高橋栄夫
    • Organizer
      第44回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] プロトンポンプ型ロドプシンTRのNMR解析に向けた試料調製法の確立2021

    • Author(s)
      穂谷野知佳、鈴木里佳、廣畑雅史、村田武士、小島慧一、須藤雄気、高橋栄夫
    • Organizer
      第44回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] シャルコー・マリー・トゥース病関連変異がミエリンタンパク質ゼロの構造および機能に及ぼす影響の解明2021

    • Author(s)
      坂倉正義、三尾和弘、田辺幹雄、高橋栄夫
    • Organizer
      第44回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] 溶液NMR法を用いた光駆動プロトンポンプRxRの機能構造解析2021

    • Author(s)
      鈴木里佳、廣畑雅史、穂谷野知佳、藤田陽、高橋栄夫
    • Organizer
      第2回発動分子科学研究会
  • [Presentation] NMRを用いた動的生命現象の理解と創薬への応用2021

    • Author(s)
      竹内恒
    • Organizer
      第65回日本薬学会関東支部大会
    • Invited
  • [Book] 先端の分析法 第2版 第2章2.多次元NMR測定2022

    • Author(s)
      高橋栄夫
    • Total Pages
      213-219
    • Publisher
      エヌ・ティー・エス
    • ISBN
      978-4-86043-737-4
  • [Book] NMRによる有機材料分析とその試料前処理、データ解釈 第6章第5節 NMRによるペプチドの立体構造解析2021

    • Author(s)
      坂倉正義、高橋栄夫
    • Total Pages
      566-577
    • Publisher
      技術情報協会
    • ISBN
      978-4-86104-860-9

URL: 

Published: 2022-12-28  

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