2023 Fiscal Year Annual Research Report
Structural analysis of protein-ligand weak interactions through co-encapsulation into a self-assembled spherical cage
| Project/Area Number |
21K14640
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
中間 貴寛 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任助教 (30884192)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| Keywords | 弱い相互作用 / タンパク質 / リガンド / 超分子 / リガンド / かご型金属錯体 / 分子閉じ込め |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、生命現象で重要なタンパク質ーリガンド間の弱い相互作用を解明するために、超分子球状錯体への空間捕捉を用いた新たな構造解析手法を開発した。自己組織化により組み上がる巨大中空錯体ケージにタンパクとリガンドを共包接し、空間的に閉じ込めることで弱い相互作用を強制的に発現させる。これにより従来は解析不能であったタンパク質ーリガンド相互作用を構造的に明らかにする手段の創出した。 今年度は、昨年度に開発した超分子錯体ケージ内部へタンパク質とリガンドを共包接する手法を活用し、実際に脂質分子をリガンドとしてタンパク質ーリガンド間の相互作用について構造的な解析を行なった。有機二座配位子にリガンドとなる脂質、タンパク質を接合し、Pd(II)イオンと配位子の自己組織化を行うことで、タンパク質と脂質が内包された錯体ケージを構築した。安定同位体標識されたタンパク質を用いてNMR解析を行なったところ、錯体内で、脂質の結合・解離に伴うタンパク質の素早いコンフォメーションの変化が観測された。この構造変化は、バルク溶液中でタンパク質と脂質を混合した際には観測されない弱い相互作用であり、錯体への共包接により弱い相互作用を誘起したことが示された。タンパク質の残基ごとのシグナルを定量的に評価すると、タンパク質の活性部位に特異的に脂質分子が結合している様子を明らかにすることができた。さらにNOESY NMR測定により、タンパク質と脂質分子の近接を評価することで、その複合体構造を明らかにすることができた。このようにバルク溶液中では観測できない、脂質をはじめとするタンパク質とリガンドの弱い相互作用を超分子球状錯体への閉じ込めによつ解析できることを実証した。
|
