• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2022 Fiscal Year Research-status Report

Conformation of protein bound to membrane characterized by time-resolved vacuum-ultraviolet circular dichroism spectroscopy

Research Project

Project/Area Number 22K06163
Research InstitutionHiroshima University

Principal Investigator

松尾 光一  広島大学, 放射光科学研究センター, 准教授 (40403620)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Keywords円二色性 / 時間分解 / 放射光 / タンパク質 / 生体膜
Outline of Annual Research Achievements

生体膜との相互作用による水溶性タンパク質のダイナミックな構造変化は,生体膜上で様々な生命機能や物性を誘発する。この構造変化と機能との関係を理解するには,タンパク質の天然と膜結合構造を理解するだけでなく、天然から膜結合構造に至る過程(速度・中間構造)を詳細に捉える必要がある。本研究では、膜結合性タンパク質の構造解析法として有効な手法である真空紫外円二色性分光法に、時間分解機能を持たせることで、生体膜相互作用によるタンパク質の構造変化(構造ダイナミクス)の観測を試みた。時間分解のために膜結合タンパク質溶液と生体膜溶液を高効率かつ高速で混合可能な特殊なマイクロ流路時間分解セルを開発し、相互作用中のタンパク質構造変化を観測した。膜結合タンパク質には、生体膜相互作用研究のモデルタンパク質であるbetaラクトグロブリン(bLG)を使用した。生体膜には、溶液中でミセルを形成するリゾリン脂質(LysoDMPG)と界面活性剤であるSodium Dodecyl Sulfate(SDS)を使用した。構築した時間分解装置により、LysoDMPG相互作用では1~60秒、SDS相互作用では0.1~90秒の時間分解CDスペクトルの獲得することができた。CD値の時間変化をグローバルフィッティングすることで2つの速度定数が算出され、各相互作用で1つの中間状態の存在と、生体膜の種類に依存した膜結合状態の形成速度が確認された。以上より構築した時間分解装置が生体膜相互作用過程の動的構造の研究に応用できることが分かった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

本研究では、時間分解装置の予備的な開発と、この装置の放射光計測機への実装が実施された。また、時間分解セルと光学システムの評価も標準試料を用いて実施された。これらのシステムを用いて、実際にモデルタンパク質の膜相互作用実験を行い、構造変化に依存する円二色性スペクトルを観測することに成功した。さらに、本システムを利用した他の生体膜との相互作用研究も進んでいる。また、時間分解装置の高度化に着手しおり、必要なシミュレーション技術を習得している。これにより、当初の計画以上に進展していると判断した。

Strategy for Future Research Activity

今後は、予備的に開発した時間分解システムを用いて、モデルタンパク質以外で、生体膜との相互作用により重要な機能や物性をもつタンパク質の構造変化研究に応用していく。現在、alpha1酸性糖蛋白質(AGP)の膜相互作用研究を実施する予定である。AGPはalpha→beta構造転移により,保持した薬物を放出することで,膜内への薬物輸送を促すと知られている。開発したTRセルを用いて、AGP と生体膜溶液を高速混合し,サブミリ秒以後の時間分解CD スペクトルを観測し,得られたスペクトルの主成分分析などから,中間体の形成や膜結合速度を解析する。また中間体のVUVCD スペクトルから,二次構造含量・本数・配列を解析する。またHPLC により各種の膜結合状態のAGP の薬物(プロゲステロン)結合能を決定し,AGP の膜結合構造との関連性について明確にする予定である。

Causes of Carryover

研究打ち合わせや研究会のオンライン開催などにより、旅費と人件費・謝金で少し差額が生じた。次年度の研究代表者や研究協力者への旅費や情報提供者への旅費・謝金などで、使用する予定である。

  • Research Products

    (24 results)

All 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 5 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results,  Invited: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] Chalmers University of Technology(スウェーデン)

    • Country Name
      SWEDEN
    • Counterpart Institution
      Chalmers University of Technology
  • [Int'l Joint Research] Al-Azhar University/NIOF/Kafrelsheikh University(エジプト)

    • Country Name
      EGYPT
    • Counterpart Institution
      Al-Azhar University/NIOF/Kafrelsheikh University
    • # of Other Institutions
      1
  • [Int'l Joint Research] University of Lorraine(フランス)

    • Country Name
      FRANCE
    • Counterpart Institution
      University of Lorraine
  • [Journal Article] A Novel Gyrase Inhibitor from Toxin-Antitoxin system expressed by Staphylococcus aureus2023

    • Author(s)
      F. Kato, Y. Yamaguchi, K. Matsuo, Y. Ishida, M. Inouye
    • Journal Title

      FEBS

      Volume: 290 Pages: 1502-1518

    • DOI

      10.1111/febs.16634

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Quantification and Improvement of the Dynamics of Human Serum Albumin and Glycated Human Serum Albumin with Astaxanthin/Astaxanthin-Metal Ion Complexes: Physico-Chemical and Computational Approaches2023

    • Author(s)
      S. Wibowo, J. Costa, M.C. Baratto, R Pogni, S. Widyarti, A. Sabarudin, K. Matsuo, S. B. Sumitro
    • Journal Title

      Int. J. Mol. Sci.

      Volume: 23 Pages: 4771(19page)

    • DOI

      10.3390/ijms23094771

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Secondary structural analyses of histone H2A-H2B proteins extracted from heated cells2023

    • Author(s)
      Y. Izumi, K. Matsuo, A. Yokoya
    • Journal Title

      Chirality

      Volume: 35 Pages: 165-171

    • DOI

      10.1002/chir.23529

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Kinetics of Denaturation and Renaturation Processes of Double-stranded Helical Polysaccharide, Xanthan in Aqueous Sodium Chloride2022

    • Author(s)
      Y. Tomofuji, K. Matsuo, K. Terao
    • Journal Title

      HiSOR Activity Report

      Volume: 2021 Pages: 89-90

    • Open Access
  • [Journal Article] Effect of Sucralose on the Thermal Stability of Myoglobin2022

    • Author(s)
      Y. Maki, I. Kuroiwa, K. Matsuo
    • Journal Title

      HiSOR Activity Report

      Volume: 2021 Pages: 93

    • Open Access
  • [Journal Article] Orientation Analysis of Antimicrobial Peptide Magainin 2 Bound to Phospholipid Membrane by Synchrotron-Radiation Linear Dichroism Spectroscopy2022

    • Author(s)
      M. Kumashiro, R. Tsuji, S. Suenaga, K. Matsuo
    • Journal Title

      HiSOR Activity Report

      Volume: 2021 Pages: 94

    • Open Access
  • [Journal Article] Interaction Between Liquid Water and Acetone Revealed by Ultraviolet Absorption Spectra2022

    • Author(s)
      K. Okada, C. Sugahara, K. Matsuo
    • Journal Title

      HiSOR Activity Report

      Volume: 2021 Pages: 97-98

    • Open Access
  • [Journal Article] Desiccation-Induced Conformational Change of Peptide in the presence of Membrane Characterized by Vacuum-Ultraviolet Circular Dichroism Spectroscopy2022

    • Author(s)
      S. Sawada, M. Kumashiro, R. Imaura, K. Matsuo
    • Journal Title

      HiSOR Activity Report

      Volume: 2021 Pages: 99

    • Open Access
  • [Presentation] Dynamic Observation of Interaction Process between β-Lactoglobulin and Membrane by Time-Resolved Vacuum-Ultraviolet Circular Dichroism2023

    • Author(s)
      Satoshi Hashimoto, Koichi Matsuo
    • Organizer
      The 27th Hiroshima International Symposium on Synchrotron Radiation
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Optical Activity Measurement of Amino-acid Films Irradiated with Circularly Polarized Lyman-α Light2023

    • Author(s)
      Jun-ichi Takahashi, Masahiro Kobayashi, Gen Fujimori, Kensei Kobayashi, Hiroshi Ota, Koichi Matsuo, Masahiro Katoh, Yoko Kebukawa Shinji Yoshimura , Hiroaki Nakamura
    • Organizer
      The 27th Hiroshima International Symposium on Synchrotron Radiation
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Membrane-bound conformation of the non-amyloid-βcomponent of α-synuclein characterized by vacuum-ultraviolet circular dichroism and molecular-dynamics simulation2023

    • Author(s)
      Ryota Imaura, Koichi Matsuo
    • Organizer
      The 27th Hiroshima International Symposium on Synchrotron Radiation
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Interaction Mechanism between the Antimicrobial Peptide Magainin2 and Lipid Membrane Revealed by Synchrotron-Radiation Circular- and Linear-Dichroism Spectroscopy2023

    • Author(s)
      Ryoga Tsuji, Munehiro Kumashiro, Koichi Matsuo
    • Organizer
      The 27th Hiroshima International Symposium on Synchrotron Radiation
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Contributions of Membrane Phase Transitions to Membrane-Bound Conformations of Magainin22023

    • Author(s)
      Ryoga Tsuji, Munehiro Kumashiro, Koichi Matsuo
    • Organizer
      Molecular Chirality ASIA
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Membrane-bound conformation of α-synuclein characterized by vacuum-ultraviolet circular dichroism, linear dichroism, and molecular dynamics simulation2023

    • Author(s)
      Ryota Imaura, Yasushi Kawata, Koichi Matsuo
    • Organizer
      Molecular Chirality ASIA
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Vacuum-ultraviolet circular-dichroism spectroscopy as a tool to characterize the structures of chiral molecules2022

    • Author(s)
      Koichi Matsuo
    • Organizer
      Asia Oceania International Conference on Synchrotron Radiation Instruments 2022
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 時間分解真空紫外円二色性分光法による βラクトグロブリンと生体膜の相互作用研究2022

    • Author(s)
      橋本 聡, 松尾 光一
    • Organizer
      第36回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • [Presentation] Contributions of Membrane Phase Transitions to Interaction of Magainin 2 with Membrane2022

    • Author(s)
      Ryoga Tsuji, Munehiro Kumashiro, Koichi Matsuo
    • Organizer
      The 60th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Characterization of membrane-bound conformaiton of α-synuclein using vacuum-ultraviolet circular dichroism, linear dichroism, and molecular dynamics simulation2022

    • Author(s)
      Ryota Imaura, Yasushi Kawata, Koichi Matsuo
    • Organizer
      18th International Conference on Chiroptical Spectroscopy
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Characterizations of Membrane-Interaction Mechanisms of Proteins using Vacuum-Ultraviolet Circular-Dichroism Spectroscopy2022

    • Author(s)
      Koichi Matsuo, Munehiro Kumashiro
    • Organizer
      18th International Conference on Chiroptical Spectroscopy
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 真空紫外円二色性法によるβラクトグロブリン-脂質膜相互作用の時間分解計測2022

    • Author(s)
      橋本聡, 松尾光一
    • Organizer
      第22回日本蛋白質科学会年会
  • [Presentation] 真空紫外円二色性と分子動力学法によるαシヌクレインの生体膜結合構造の解析2022

    • Author(s)
      今浦稜太、熊代宗弘、河田康志、松尾光一
    • Organizer
      第22回日本蛋白質科学会年会

URL: 

Published: 2023-12-25  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi