計画研究
新学術領域研究(研究領域提案型)
細胞内は多種多様な分子が高密度で存在する「分子クラウディング」状態である.金属結合タンパク質の動態についても,細胞内では,クラウディング環境特有の相互作用(排除体積効果・非特異的相互作用)に加え,様々な「生命金属」イオンとの結合や,機能発現に関わる他の因子との特異的相互作用により強い影響を受けていると予想される.細胞試料を直接NMR測定するin-cell NMRは,生細胞中タンパク質の動態を原子分解能で解析可能な現存する唯一の手法である.本研究は,in-cell NMRを用いて,金属結合タンパク質が関与する生命現象のin situ解析を行うものである.
(1) In-cell NMRの手法開発と高度化,(2) NMRを用いた金属動態に関わる蛋白質の解析,(3) In-cell NMRを用いた応用研究,の研究を行った.(1)では,「植物培養細胞を用いたin-cell NMR解析法」,「常磁性NMR情報を用いたマルチドメイン蛋白質の立体構造解析法」などの開発を行った.(2)では,ダイズ根粒菌二成分情報伝達系FixJ/FixLなどについて解析を行い,FixJについては,溶液状態の立体構造決定,FixLとの相互作用やリン酸化の影響の解析を行った.(3)では,ヒト培養細胞内で不安定な蛋白質のin-cell NMR解析法などで成果が出た.
In-cellおよび溶液NMR測定・解析技術の高度化と汎用化を行うことで,これまで解析が困難であった様々な金属結合蛋白質の溶液状態の動態,細胞内の動態を詳細に解析することができるようになった.細胞内でのマルチドメイン蛋白質のドメイン間相対配置の解析も可能になりつつある.特にFixJの溶液構造解析や,FixLとの相互作用やリン酸化の解析では生物学的に興味深い結果を得ることができた.In-cell NMRは,細胞内の標的蛋白質と低分子の相互作用を指標にした阻害剤探索にも応用可能である.基礎科学のみならず,先端医療や創薬科学などの産業にも波及的効果が期待できる.
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