InCellーNMR立体構造解析に向けた高速・高精度な自動解析システムの開発

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22870026
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 池谷 鉄兵 首都大学東京, 大学院・理工学研究科, 助教 (30457840)
• Keywords: NMRデータ自動解析 / CYANA / FLYA / 構造計算

Research Abstract

本年度は、本研究課題により進めていたNOESY-FLYA法の開発に成功し、NOESYスペクトルのみを入力データとして、蛋白質立体構造の全自動構造解析アルゴリズムの実証実験に初めて成功した。ここでは、モデル試料としてクロレラ由来のユビキチン(76a.a.:SAIL標識)、及び高度好熱菌HB8由来のTTHA1718(66a.a.:二重標識)の完全自動構造解析を行った。実証実験の結果、従来の手動解析による構造計算と同程度の精度で立体構造解析が全自動的に可能となることを示すことができた(Ikeya et al. in press)。本法を用いれば、NOESY以外のスペクトル・構造情報を全く必要とせずに、化学シフト帰属から立体構造決定に至るまで全ての解析過程を自動化することができる。また、従来の安定同位体2重標識試料に加えて、SAIL標識した試料においても、アルゴリズムの大きな変更を必要とせずに適用でき、高精度の構造解析を達成できたことから、本手法の高い汎用性を示すことができた。現在、in-cell試料から得られたスペクトルに適用させる準備を進めており、本手法により従来の3重共鳴スペクトルだけでは感度の問題から不十分であった側鎖の帰属について、NOESYから補完して帰属可能となると期待できる。
具体的なin-cell MR法の応用例としては、本年度、GB1蛋白質の構造決定に新たに成功した。2009年研究代表者らは世界で初めて生きた細胞中での立体構造解析に成功したが、それ以後2年経た現在まで、未だ世界第2例目の立体構造解析に成功した例はなかった。今回、本研究課題により世界第2例目の構造決定も本研究グループによって達成されたことから、in-cell NMR立体構造決定技術の拡張、および汎用化に向けて大きく前進した成果となった。

Research Products

• [Journal Article] Automated NMR chemical shift assignment and protein structure deter mination using exclusively NOESY spectra. (2011)
  • Author(s): Ikeya, T., Jee.J.G., Shigemitsu, Y., Hamatsu, J., Mishima, M., Ito, Y., Kainosho, M., Guntert, P.
  • Journal Title: J.Biomol.NMR. Volume: (published online ahead of print)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] NMR protein structure determination in living E.coli cells using non-linear sampling. (2010)
  • Author(s): Ikeya, T., Sasaki, A., Sakakibara, D., Shigemitsu, Y., Hamatsu, J., Hanashima, T., Mishima, M., Yoshimasu, M., Hayashi, N., Mikawa, T., Nietlisbach, D., Walchli, M., Smith, B.O., Shirakawa, M., Guntert, P., Ito, Y.
  • Journal Title: Nature Protocols Volume: 5 Pages: 1051-1060
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural investigation of the C-terminal catalytic fragment of presenilin-1. (2010)
  • Author(s): Sobhanifar, S., Schneider, B., Lohr, F., Gottstein, D., Ikeya, T., Filipek, S., Guntert, P., Bernhard, F., Dotsch, V.
  • Journal Title: Proc.Natl.Acad.Sci.USA Volume: 107 Pages: 9644-9649
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Automated protein structure determinations from minimal sets of spectra using FLYA (2010)
  • Author(s): 池谷鉄兵, Jee JunGoo, 浜津順平, 三島正規, 伊藤隆, 甲斐荘正恒, Peter Guntert
  • Organizer: NMR討論会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2010-11-07