High resolution NMR structure determination of membrane proteins using novel phospholipid analogs

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K22493
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 47:Pharmaceutical sciences and related fields
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Matsuzaki Katsumi 京都大学, 薬学研究科, 教授 (00201773)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 矢野 義明 京都大学, 薬学研究科, 講師 (60402799) ; 星野 大 京都大学, 薬学研究科, 准教授 (70304053)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2021-03-31
• Keywords: 膜タンパク質 / 高分解能NMR / 可溶化剤

Outline of Final Research Achievements

We have developed two novel phospholipid analogs that provide lipid bilayer environments and can solubilize and stabilize membrane proteins with small sizes for structural determination by high resolution NMR. A combination of the two compounds, the 7 times-transmembrane protein bacteriorodopsin and the single transmembrane protein M2 protein of the type A influenza virus could be stably solubilized for a week at 40 °C. Furthermore, the 1H-15N TROSY-HSQC spectra of 2H 15N-labeled bacteriorodopsin gave approximately 80% of theoretically observable peaks.

Free Research Field

生物物理化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

創薬に重要な膜タンパク質は水に溶けないため、その構造機能解析は遅れている。これまでに用いられている膜タンパク質可溶化剤は、膜タンパク質を変性させてしまうことが多いという問題点を抱えていた。我々は、膜タンパク質のまわりに本来存在するリン脂質をベースとした新規化合物を開発することにより、膜タンパク質を長期に安定に可溶化することに成功し、構造機能解析への道を拓いた。