多核固体NMRによる光受容膜タンパク質のイオン結合・輸送機構の解明
| Project/Area Number |
18H02387
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 43020:Structural biochemistry-related
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
川村 出 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (20452047)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2019: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Fiscal Year 2018: ¥7,670,000 (Direct Cost: ¥5,900,000、Indirect Cost: ¥1,770,000)
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| Keywords | 固体NMR / ロドプシン / レチナール / 膜タンパク質 / 多核NMR / イオン輸送 / イオン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
レチナールを発色団としてもつ7回膜貫通型ロドプシンは、近年、ユニークなタイプが続々と発見されている。特に光駆動型ナトリウムイオンポンプ型や硫酸イオン輸送型ロドプシンなどがあげられ、光を利用した機能は多様化している。細胞膜中での微生物型ロドプシンの構造-機能相関を理解するために、イオン結合状態の詳細を調べることが重要であり、イオンのNMR信号の直接観測やタンパク質のNMR信号の解析技術が重要である。
本研究では従来、生体系固体NMRの分野で使用されてきた水素1H、炭素13Cや窒素15Nの観測核に加えて 、観測核としてナトリウム23Naや硫黄33Sを組み合わせた新しい固体NMR測定法の開発とイオン輸送型ロドプシンへの適用を行う。具体的にはイオンの直接的なプローブとして23Naまたは33Sの観測核を用い、ナト リウムイオン(23Na+), 硫酸イオン(33SO42-)やリン酸イオン(PO43-)の信号を1H, 13C, 15N NMR信号と相関させることでタンパク質に結びつける。本年度は、光駆動型ナトリウムイオンポンプロドプシンの別なアルカリ金属イオン種に対するタンパク質のNMR信号変化を観測した(日本生物物理学会年会, BCEIA2019などで発表)。本年度においても多次元固体NMRによるイオン輸送型ロドプシンの細胞膜中での構造解析をさらに推進し、輸送するイオン種に対応したタンパク質のNMR信号変化を観測した。また、ヘリオロドプシンなどの新奇ロドプシンに関する固体NMR構造解析にも着手し、レチナール発色団やプロトン化シッフ塩基に関する特徴的な13Cと15N NMR信号を観測した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
光駆動型ナトリウムイオンポンプロドプシンの別なアルカリ金属イオン種に対するタンパク質のNMR信号変化を観測することに成功し、Na+イオンと別なイオン種によって、タンパク質の立体構造変化を明らかにしたため、研究進捗状況は順調である。また、本研究に関する成果を2報の著書として発表した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度は多核固体NMR解析により、細胞膜中でのロドプシンと結合イオン種の間の相互作用の関係を明らかにする研究を進め、 原著論文として報告する予定である。
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Report
(2 results)
Research Products
(54 results)
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[Presentation] 多次元固体NMRによる細胞膜中のヘリオロドプシンの構造解析2019
Author(s)
鈴木 しぶき, 長島 敏雄, 金子 莉奈, 沖津 貴志, 和田 昭盛, 小林 直宏, 山崎 俊夫, 吉住 玲, 井上 圭一, 神取 秀樹, 川村 出
Organizer
第57回日本生物物理学会年会, 宮崎
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鈴木 しぶき, 長島 敏雄, 金子 莉奈, 沖津 貴志, 和田 昭盛, 小林 直宏, 山崎 俊夫, 吉住 玲, 井上 圭一, 神取 秀樹, 川村 出
Organizer
第58回NMR討論会, 川崎
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[Presentation] Stereochemistry-dependent nanostructure of phenylalanine-based tripeptide self-assembly2018
Author(s)
◯Yumi Ozawa, Hisako Sato, Nana Yamaki, Yuichiro Izao, Atsumi Miyake, Akira Naito, Izuru Kawamura
Organizer
Asian Pacific Prion Symposium 2018 (APPS2018), Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Institute, Japan, Oct. 4-5, 2018. (Poster)
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[Presentation] Membrane interactions of a D-amino acid containing antimicrobial peptides as revealed by experimental and theoretical methods2018
Author(s)
◯Batsaikhan Mijiddorj, Shiho Kaneda, Hisako Sato, Yuta Matsuo, Namsrai Javkhlantugs, Akira Naito, Kazuyoshi Ueda Izuru Kawamura
Organizer
The 10th International Peptide Symposium, ROHM theater, Kyoto, Dec. 3-7, 2018. (Poster)
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