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 / イオン輸送 / 多核NMR / イオン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年のメタゲノム解析によって多くの生物がレチナールを発色団とする光受容膜タンパク質ロドプシンを有することが明らかになり、その機能は多様化している。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のユニークなタイプが発見され、その機能発現においてイオンの役割が注目されている。本研究では従来、構造生物化学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、光照射固体NMRによるセンサリーロドプシンII中のレチナールの13C NMR信号変化からフォトサイクルを形成する光中間体のM中間体とO中間体の観測に成功するとともに、吸収スペクトルでは十分に区別できなかったN'中間体の観測に成功した(米国生物物理学会誌Biophys. J.表紙に採択)。さらに本年度は多次元固体NMRによるイオン輸送型ロドプシンの構造解析を推進し、結合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(生物物理学会年会, NMR討論会で発表)。また、結合イオンの直接観測のために、23Na, 33S, 39K観測のための二重共鳴プローブを整備し、標準試料の測定が可能となっている。
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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
光照射固体NMRによるセンサリーロドプシンII中のレチナールの13C NMR信号変化からフォトサイクルを形成する光中間体のM中間体とO中間体の観測に成功するとともに、吸収スペクトルでは十分に区別できなかったN'中間体の観測に成功した(米国生物物理学会誌Biophys. J.表紙に採択)。さらに本年度は多次元固体NMRによるイオン輸送型ロドプシンの構造解析を推進し、結合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、年度計画の一つである内容として、結合イオンの直接観測のために、23Na, 33S, 39K観測のための二重共鳴プローブを整備し、標準試料の測定が可能となっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度は多核固体NMRをさらに利用していく。1H-13C-15N固体NMRにより、細胞膜中での膜タンパク質の立体構造決定のための信号帰属を進める。また、ロドプシンのレチナール近傍などに結合しているイオンの信号を直接観測し、結合状態のイオンがどのような役割をもつか理解する。
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Report
(1 results)
Research Products
(31 results)
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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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