2022 Fiscal Year Annual Research Report
冷却イオントラップ分光による天然変性タンパク質複合体へのボトムアップアプローチ
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20K20446
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
藤井 正明 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (60181319)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石内 俊一 東京工業大学, 理学院, 教授 (40338257)
平田 圭祐 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (80845777)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 分子クラスター / 天然変性タンパク質 / 赤外分光 / 冷却イオンtラップ / 質量分析 / 量子化学計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
X線結晶構造解析やNMRでは困難であった、天然変性タンパク質と特異的に相互作用する小 分子との複合体の構造解析を、エレクトロスプレー質量分析法、冷却イオントラップ法及 び赤外レー ザー分光法を組み合わせた新規手法によって可能にする。この手法を、パーキ ンソン病の原因物質であるα-シヌクレインフラグメントとその凝集を阻害するドーパミン との複合体に適用し、ドーパミン結合部位に誘起されるタンパク質の二次構造を解明することを構想した。
天然変性タンパク質であるα-シヌクレインのドーパミン結合部位にはドーパミン誘導体であるドーパやノルアドレナリンも結合することが分かっている。そ こで，YEMPS配列の部分ペプチドAc-YEMPS-NHMe(以降YEMPS)とプロトン付加ドーパおよびプロトン付加ノルアドレナリンの複合体をエレクトロスプレーで気相中 に取り出し，冷却イオントラップ中の極低温下で赤外スペクトルを測定した。ドーパミン複合体の場合と同様に，プロトン化アミノ基がYEMPSと優先的に結合す るのを阻害するために，18C6クラウンエーテルでプロトン化アミノ基を包接保護した。その結果，これら2つの複合体でも，YEMPSとカテコールOH基が結合した 構造を形成させることができた。YEMPSの2 次構造を明らかにするために，ペプチド結合のC=O伸縮振動(amide-I)を測定したところ，1650 cm-1にバンドが観測さ れ，α-ヘリックス構造が形成されていることが確認された。従って，ドーパミンと同様に，ドーパやノルアドレナリンも複合体形成によりYEMPSにヘリックス構造を誘起することが分かった。
この分光学的結論を確定させるため、量子化学計算を実施し、測定したスペクトルの再現を試みた。フレキシブルな分子系であるため計算に長大な時間を要したが、ヘリックス構造による再現に成功した。
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