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2014 Fiscal Year Research-status Report

加圧下における蛋白質分子内部芳香環反転運動の解析

Research Project

Project/Area Number 25440018
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

武田 光広  名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 特任助教 (90508558)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
KeywordsNMR / SAIL / タンパク質 / 構造ゆらぎ
Outline of Annual Research Achievements

本年度はタンパク質の過渡的構造揺らぎを捉える新たな手段として低温高圧NMR実験体制を確立した。
昨年度までの研究を通じて、高圧条件にすることで、タンパク質の過渡的構造揺らぎが抑えられることが、BPTIタンパク質に対して実証された。そのような揺らぎの拘束は、SAIL技術を利用してタンパク質内部の芳香環反転運動の変化を調べることで、実証されている。しかしながら、解決すべき問題点として、反転速度の低下が不十分なため、反転が完全に止まった際の化学シフト差のパラメーター情報を得る事が出来ず、定量的な解釈が出来ない状況にあった。
今回、新しい試みとして、圧力に加えて温度を低下させる低温高圧NMR実験に着手した。常圧下では、水は0度以下では凝固してしまうため、タンパク質の活性は失われてしまう。しかし、2000気圧程度の加圧下では、水の凝固点をさらに低温側にシフトすることが可能となり、0度以下でありながら溶液状態のまま解析する事が可能となる事が期待される。
今回-20度、2500気圧の条件下で、BPTIタンパク質に含まれる4残基のフェニルアラニン、チロシン残基の反転運動を観測した結果、ほぼすべての残基の芳香環シグナルについて、反転速度が化学シフト差と同等スケールあるいはそれ以下に抑えらえることを示す線形変化を捉える事が出来た。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

当初の予定では、BPTI内に含まれるTyr23, Tyr35, Phe45の3残基の芳香環の反転に伴う活性化体積を見積もる事を目標としていたが、すでにこの3残基に留まらず、他の芳香環についてもデータが得られており大きな研究の進展が見られている。

Strategy for Future Research Activity

低温高圧実験における問題点は測定感度の低さにある。そのため、低温条件下におけるクライオクローブを利用した測定体制の確立を進めていく。これにより、より明確に超低温条件下において揺らぎが抑えられたタンパク質の振る舞いを捉える事が可能となる事が期待される。

Causes of Carryover

研究の打合せのために当初計上していた旅費のうち一部について、研究の進展の関係上打合せを来年度に延期した方が良いと判断される状況となり使用を見送った。

Expenditure Plan for Carryover Budget

当初予定していた打合せのための旅費として、利用する。

  • Research Products

    (6 results)

All 2015 2014

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (2 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Nano-mole scale side-chain assignment by 1H-detected protein solid-state NMR by ultra-fast magic-angle spinning and stereo-array isotope labeling2015

    • Author(s)
      Songlin Wang, Sudhakar Parthasarathy, Yusuke Nishiyama, Yuki Endo, Takahiro Nemoto, Kazuo Yamauchi, Tetsuo Asakura, Mitsuhiro Takeda, Tsutomu Terauchi, Masatsune Kainosho, and Yoshitaka Ishii
    • Journal Title

      PLoS One

      Volume: 10 Pages: e0122714

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0122714

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Automated resonance assignment of the 21 kDa stereo-array isotope labeled thioldisulfide oxidereductase DsbA2014

    • Author(s)
      Elena Schmidt, Teppei Ikeya, Mitsuhiro Takeda, Frank Löhr, Lena Buchner, Yutaka Ito, Masatsune Kainosho, Peter Güntert
    • Journal Title

      J. Magn. Reson

      Volume: 249 Pages: 88-93

    • DOI

      10.1016/j.jmr.2014.10.005

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Expression and purification of a GRAS domain of SLR1, the rice DELLA protein.2014

    • Author(s)
      Tomomi Sato, Yohei Miyanoiri, Mitsuhiro Takeda, Youichi Naoe, Rie Mitani, Ko Hirano, Sayaka Takehara, Masatsune Kainosho, Makoto Matsuoka, Miyako Ueguchi-Tanaka, Hiroaki Kato
    • Journal Title

      Protein Expr. Purif.

      Volume: 95 Pages: 248-254

    • DOI

      10.1016/j.pep.2014.01.006.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Use of H/D isotope effects to gather information about hydrogen bonding and hydrogen exchange rates2014

    • Author(s)
      Mitsuhiro Takeda, Yohei Miyanoiri, Tsutomu Terauchi, Chun-Jiun Yang, Masatsune Kainosho
    • Journal Title

      J. Magn. Reson.

      Volume: 241 Pages: 148-154

    • DOI

      10.1016/j.jmr.2013.10.001

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] SAIL法を利用したタンパク質構造揺らぎのNMR研究2014

    • Author(s)
      武田光広、甲斐荘正恒
    • Organizer
      第53回NMR討論会
    • Place of Presentation
      大阪大学吹田キャンパス
    • Year and Date
      2014-11-04 – 2014-11-06
    • Invited
  • [Presentation] NMR method for investigating hydrogen exchange rate of lysine side-chain amino group2014

    • Author(s)
      Mitsuhiro Takeda, Tsutomu Terauchi and Masatsune Kainosho
    • Organizer
      International Conference of Magnetic Resonance in Biological System
    • Place of Presentation
      USA, Dallas
    • Year and Date
      2014-08-24 – 2014-08-29

URL: 

Published: 2016-05-27  

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