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タンパク質およびRNAの高次構造解析のための新しい安定同位体標識NMR法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 08558076
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 生物物理学
研究機関東京大学

研究代表者

横山 茂之  東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (00159229)

研究分担者 伊藤 隆  理化学研究所, 遺伝生化学研究室, 研究員 (80261147)
木川 隆則  理化学研究所, 細胞情報伝達研究室, 研究員 (20270598)
河合 剛太  千葉工業大学, 工学部, 助教授 (70211860)
武藤 裕  東京大学, 大学院・理学系研究科, 講師 (30192769)
岡田 務  日本酸素株式会社, 事業企画部, 専門部長(研究職)
研究期間 (年度) 1996 – 1998
研究課題ステータス 完了 (1998年度)
配分額 *注記
19,700千円 (直接経費: 19,700千円)
1998年度: 4,000千円 (直接経費: 4,000千円)
1997年度: 5,200千円 (直接経費: 5,200千円)
1996年度: 10,500千円 (直接経費: 10,500千円)
キーワードNMR / タンパク質 / RNA / 安定同位体標識 / 選択的標識 / 重水素化 / 立体構造 / 無細胞タンパク質合成系 / 安定同定位体標識
研究概要

(1) タンパク質の安定同位体標識
・無細胞タンパク質合成法の改良:大腸菌の無細胞反応液の組成を改良し,バッチ法の反応(約1〜2時間)で,合成効率を約0.3mg/mL以上にまで上げた.さらに,この条件を透析法に適用し,反応を十数時間持続させ,約6mg/mLに到達することができた.
・無細胞タンパク質合成法による均一標識:^<15>N標識または^<13>C標識アミノ酸混合物を用いて,均一標識タンパク質を調製し,多次元NMRスペクトルを測定することに成功した.
・無細胞タンパク質合成法による位置特異的標識:^<15>Nまたは^<>13C標識したチロシンをアンバーサブレッサーtRNAに結合させ,タンパク質の特定位置を標識することに成功した.
・[Ile/Leu/Val-^1H/^<13>C,Phe/Tyr-^1H,uniform-^2H,uniform-^<15>N]標識タンパク質:この新しい標識法により,分子量3〜4万の試料の構造解析が可能であることを示した.
(2) RNAの安定同位体標識
・均一標識:酵母を用いて^<15>N標識,^<13>C/^<15>N標識,^2H(30-70%)/^<13>C標識,^2H(50%)/^<13>C/^<15>N標識ヌクレオチドを生産してNTPに変換し,T7 RNA polymeraseにより標識RNAを調製した.^2H標識により,高分子量RNAの^<13>C/^<15>Nシグナルが良好に観測された.T7転写では短鎖のRNAの合成に難があったが,繰り返し配列を持つ長鎖RNAを標識しておき,RNaseT_1で切断することにより,標識された短鎖RNAを調製することにも成功した.
・位置特異的標識:[5-^2H]uridineおよび[3-^<15>N]uridineをアミダイト化し,十数残基のRNAを化学合成する際に,特定の位置に導入した.これにより,polyuridine配列のシグナルの帰属が初めて可能になった.他方,さらに高分子量RNAの場合に,[^<13>C,^<15>N]pGpなどをRNA ligaseにより非標識RNAと結合させて,部位特異的な標識・観測を行った.

報告書

(4件)
  • 1998 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1997 実績報告書
  • 1996 実績報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (33件)

  • [文献書誌] D.-M.Kim: "A Highly Efficient Cell-free Protein Synthesis System from Escherichia coli" Eur.J.Biochem.239. 881-886 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] B.O.Smith: "An Approach to Global Fold Determination Using Limited NMR Data from Larger Proteins Selectively Protonated at Specific Residue Types" J.Biomol.NMR. 8. 360-368 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] I.Kim: "NMR Analysis of the Hydrogen Bonding Interactions of the RNA-binding Domains of the Drosophila Sex-lethal Protein with Target RNA Fragments with Site-specific[3-^<15>N]Uridine Substitutions" Nucleic Acids Res.25. 1565-1569 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Koshiba: "The Solution Structure of the Pleckstrin Homology Domain of Mouse Son-of-Sevenless 1(mSos1)" J.Mol.Biol.269. 579-591 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Ito,: "The “Regional Polysterism" in the GTP-bound Form of the Human c-Ha-Ras Protein" Biochemistry,. 36. 9109-9119 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Inoue,: "A Characteristic Arrangement of Aromatic Amino Acid Residues in the Solution Structure of the Amino-terminal RNA-binding Domain of Drosophila Sex-lethal" J.Mol.Biol.,. 272. 82-94 (1997)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Iwahara,: "A Helix-turn-helix Structure Unit in Human Centromere Protein B(CENP-B)" EMBO J.,. 17. 827-837 (1998)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Yabuki,: "Dual Amino Acid-selective and Site-directed Stable-isotope Labeling of the Human c-Ha-Ras Protein by Cell-free Synthesis" J.Biomol.NMR,. 11. 295-306 (1998)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Kigawa,: "Solution Structure of the Ras-binding Domain of RGL" FEBS Lett.,. 441. 413-418 (1998)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.-W.Chi: "Chemical Shift Perturbation Studies of the Interactions of the Second RNA-binding Domain of the Drosophila Sex-lethal Protein with the transformer pre-mRNA Polyuridine Tract and 3'Splice Site Sequences" Eur.J.Biochem.,. 259. 1-13 (1999)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Terada,: "Nuclear Magnetic Resonance and Molecular Dynamics Studies on the Interactions of the Ras-Binding Domain of Raf-1 with the Wild-type and Mutant Ras Proteins" J.Mol.Biol.,. 286. 219-232 (1999)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] D.-M.Kin, T.Kigawa, C.-Y.Choi and S.Yokoyama: "A Highly Efficient Cell-free Protein Synthesis System from Escherichia coli" Eur.J.Biochem.239. 881-886 (1996)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] B.O.Smith, Y.Ito, A.Raine, S.Teichmann, L.Ben-Tovim, D.Nietlispach, R.W.Broadhurst, T.Terada, M.Kelly, H.Oschkinat, T.Shibata, S.Yokoyama and E.D.Laue: "An Approach to Global Fold Determination Using Limited NMR Data from Larger Proteins Selectively Protonated at Specific Residue Types" J.Biomol.NMR. 8. 360-368 (1996)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] I.Kim, Y.Muto, M.Inoue, S.Watanabe, A.Kitamura, S.Yokoyama, K.Hosono, H.Takaku, A.Ono, M.Kainosho, H.Sakamoto and Y.Shimura: "NMR Analysis of the Hydrogen Bonding Interactions of the RNA-binding Domains of the Drosophila Sex-lethal Protein with Target RNA Fragments with Site-specific [3-^<15>N] Uridine Substitutions" Nucleic Acids Res.25. 1565-1569 (1997)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Koshiba, T.Kigawa, J.-H.Kim, M.Shirouzu, D.Bowtell and S.Yokoyama: "The Solution Structure of the Pleckstrin Homology Domain of Mouse Son-of-Sevenless 1 (mSos1)" J.Mol.Biol.269. 579-591 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Ito, K.Yamasaki, J.Iwahara, T.Terada, A.Kamiya, M.Shirouzu, Y.Muto, G.Kawai, S.Yokoyama, E.D.Laue, M.Walchli, T.Shibata, S.Nishimura and T.Miyazawa: "The "Regional Polysterism" in the GTP-bound Form of the Human c-Ha-Ras Protein" Biochemistry. 36. 9109-9119 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Inoue, Y.Muto, H.Sakamoto, T.Kigawa, K.Takio, Y.Shimura and S.Yokoyama: "A Characteristic Arrangement of Aromatic Amino Acid Residues in the Solution Structure of the Amino-terminal RNA-binding Domain of Drosophila Sex-lethal" J.Mol.Biol.272. 82-94 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Iwahara, T.Kigawa, K.Kitagawa, H.Masumoto, T.Okazaki and S.Yokoyama: "A Helix-turn-helix Structure Unit in Human Centromere Protein B (CENP-B)" EMBO J.17. 827-837 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Yabuki, T.Kigawa, N.Dohmae, K.Takio, T.Terada, Y.Ito, E.D.Laue, J.A.Copper, M.Kainosho, and S.Yokoyama: "Dual Amino Acid-selective and Site-directed Stable-isotope Labeling of the Human c-Ha-Ras Protein by Cell-free Synthesis" J.Biomol.NMR. 11. 295-306 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Kigawa, M.Endo, Y.Ito, M.Shirouzu, A.Kikuchi, and S.Yokoyama: "Solution Structure of the Ras-binding Domain of RGL" FEBS Lett.441. 413-418 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.-W.Chi, Y.Muto, M.Inoue, I.Kim, H.Sakamoto, Y.Shimura, S.Yokoyama, B.-S.Choi, and H.Kim: "Chemical Shift Perturbation Studies of the Interactions of the Second RNA-binding Domain of the Drosophila Sex-lethal Protein with the transformer pre-mRNA Polyuridine Tract and 3'Splice Site Sequences" Eur.J.Biochem.259. 1-13 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Terada, Y.Ito, M.Shirouzu, M.Tateno, K.Hashimoto, T.Kigawa, T.Ebisuzaki, K.Takio, T.Shibata, S.Yokoyama, B.O.Smith, E.D.Laue, and J.A.Cooper: "Nuclear Magnetic Resonance and Molecular Dynamics Studies on the Interactions of the Ras-Binding Domain of Raf-1 with the Wild-type and Mutant Ras Proteins" J.Mol.Biol.286. 219-232 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kigawa,T.: "Solution structure of the Ras-binding domain of RGL" FEBS Lett.441. 413-418 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Chi,Seung-Wook: "Chemical shift perturbation studies of the interactions of the second RNA-binding domain of the drosophila Sex-lethal proteinwith tra PPT and 3'splice-site sequence" Eur.J.Biochemistry. 259. 1-13 (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Terada,T.: "Nuclear Magnetic Resonance and Molecular Dynamics Studies on the Interactions of the Ras-binding Domain of Raf-1 with Wild-type and Mutant Ras Proteins" J.Mol.Biol.286. 219-232 (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] I.Kim: "NMR analysis of the hydrogen bonding interactions of the RNA-binding domains of the Drosophila Sex-lethal protein with target RNA fragments with site-specofic[3-15N]uridine substinitions" Nucleic Acids Research. 25. 1565-1569 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] M.Inoue: "A Characteristic Arrangement of Aromatic Amino Acid Residues in the Solution Structure of the" J.Mol.Biol.272. 82-94 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Ito: "Regional Polysterism in the GTP-Bound Form of the Human c-Ha-Ras Protein" Biochemistry. 36. 9109-9119 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] J.Iwahara: "A Helix-turn-helix Structure Unit in the Human Centromere Protein B(CENP-B)" EMBO J.17. 827-837 (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] S.Koshiba: "The Solution Structure of the Pleckstrin Homology Domain of Mouse Son-of Sevenless 1(mSosl)" J.Mol.Biol.269. 579-591 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] T.Yabuki: "Dual amino acid-selective and site-directed stable-isotope labeling of the human c-Ha-Ras protein by cell-free synthesis" J.Biomol.NMR.,. (in press). (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Smith,B.O.: "An approach to global fold determination using limited NMR data from larger proteins selectively protonated at specific residue types" J.Biomol.NMR. 8. 360-368 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Kim,D.-M.: "A highly efficient cell-free protein synthesis system from Escherichia coli" Biochem.239. 881-886 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書

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公開日: 1996-04-01   更新日: 2016-04-21  

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