放射光真空紫外円二色性によるタンパク質の高次構造解析と生体分子間相互作用の研究

• 研究課題/領域番号: 15K07028
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 松尾 光一 広島大学, 放射光科学研究センター, 准教授 (40403620)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 円二色性 / 放射光 / 真空紫外線 / 生体膜 / 蛋白質 / 二次構造 / 生体膜相互作用 / ミエリン鞘 / 薬物輸送 / 放射光円二色性 / 真空紫外領域 / ミエリン塩基性蛋白質 / 二次構造解析 / 真空紫外 / 線二色性 / 分子配向

研究成果の概要

真空紫外円二色性（VUVCD）と線二色性（LD）を用いて、生体膜相互作用環境にある蛋白質の高次構造を獲得する手法を構築し、細胞への薬物輸送に関わるα1-酸性糖タンパク質(AGP)及び膜のミエリン化に関わるミエリン塩基性タンパク質(MBP)の構造-機能解析に応用した。マイクロ流路Flowセルと送液ポンプを組合せたLD測定システムから、蛋白質の膜結合部位の二次構造の配向を解析できる手法を開発した。特性が異なる様々なリポソーム存在下でのAGPとMBPの二次構造解析から、AGPの薬物結合領域が膜と直接相互作用することやMBPと膜との相互作用機構が静電的であることが分かった。

研究成果

• [国際共同研究] コロラド州立大学(米国)
• [国際共同研究] Colorado State University(米国)
• [国際共同研究] De Montfort University(英国)
• [雑誌論文] Structural analysis of lysine-4 methylated histone H3 proteins using synchrotron radiation circular dichroism spectroscopy (2018)
  • 著者名/発表者名: Izumi Yudai、Matsuo Koichi、Namatame Hirofumi
  • 雑誌名: Chirality 巻: 30 号: 5 ページ: 536-540
  • DOI: 10.1002/chir.22849
  • 査読あり
• [雑誌論文] ynchrotron-radiation vacuum-ultraviolet circular-dichroism spectroscopy for characterizing the structure of saccharides (2018)
  • 著者名/発表者名: K. Matsuo, K. Gekko
  • 雑誌名: Glycobiophysics 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Circular dichroism spectroscopic study on structural alterations of histones induced by post-translational modifications in DNA damage responses: Lysine-9 methylation of H3 (2017)
  • 著者名/発表者名: Yudai Izumi, Koichi Mastuo, Kentaro Fujii, Akinari Yokoya, Masaki Taniguchi, Hirofumi Namatame
  • 雑誌名: Journal of Radiation Research 巻: 59 号: 2 ページ: 108-115
  • DOI: 10.1093/jrr/rrx068
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Vacuum-ultraviolet circular-dichroism study of oligosaccharides using a synchrotron-radiation spectroscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Matsuo
  • 雑誌名: Biomed. Spectrosc. Imaging 巻: 6 号: 3-4 ページ: 111-121
  • DOI: 10.3233/bsi-170169
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conformations of α1-acid glycoprotein fragments in membrane-bound state revealed by vacuum-ultraviolet circular-dichroism spectroscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Matsuo
  • 雑誌名: HiSOR Activity Report 巻: - ページ: 111-111
• [雑誌論文] Studies on structure and amyloid fibril formation of α-Synuclein (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Matsuo, H. Yamamoto, S. Lee, T. Mizobata, K. Gekko, Y. Kawata
  • 雑誌名: HiSOR Activity Report 巻: - ページ: 115-116
• [雑誌論文] Emergence of Biological Homochirality by Irradiation of Polarized Quantum Beams (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Matsuo, Y. Izumi, J. Takahashi, M. Fujimoto, M. Katoh
  • 雑誌名: UVSOR Activity Report 巻: - ページ: 157-157
• [雑誌論文] Conformation of Membrane-Bound Myelin Basic Protein Characterized by Vacuum-Ultraviolet Circular-Dichroism Spectroscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Kumashiro, K. Matsuo, Y. Izumi, H. Namatame, M. Taniguchi
  • 雑誌名: HiSOR Activity Report 巻: - ページ: 108-108
• [雑誌論文] Vacuum-ultraviolet circular dichroism of locust bean gum (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Maki, R. Takeda, K. Matsuo
  • 雑誌名: HiSOR Activity Report 巻: - ページ: 112-113
• [雑誌論文] VUVCD measurements of methylated histone H3 (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Izumi, K. Matsuo
  • 雑誌名: HiSOR Activity Report 巻: - ページ: 114-114
• [雑誌論文] Development of a determination method for absolute configuration of chiral allenes by vacuum-ultraviolet circular dichroism (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Nehira, Y. Tokunaga, T, Umezawa, K. Matsuo
  • 雑誌名: HiSOR Activity Report 巻: - ページ: 117-117
• [雑誌論文] DNA damage response induces structural alterations of histone H3-H4 (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Izumi, K. Fujii, S. Yamamoto, K. Matsuo, H. Namatame, M. Taniguchi, and A. Yokoya
  • 雑誌名: Journal of Radiation Research 巻: 58 号: 1 ページ: 59-65
  • DOI: 10.1093/jrr/rrw086
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Secondary structure prediction of protein constructs using random incremental truncation and vacuum-ultraviolet CD spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Pukancsik, A. Orban, K. Nagy, K. Matsuo, K. Gekko, D. Maurin, D. Hart, I. Kezsmarki. B. G. Vertess
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 11 号: 6 ページ: e0156238-e0156238
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0156238
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 放射光真空紫外円二色性による生体分子の構造解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 月向邦彦・松尾光一
  • 雑誌名: 分光研究 巻: 65 ページ: 172-182
  • NAID: 40020912283
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conformation of membrane-bound proteins revealed by vacuum-ultraviolet circular-dichroism and linear-dichroism spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Matsuo, H. Namatame, M. Taniguchi, K. Gekko
  • 雑誌名: Proteins 巻: 84 号: 3 ページ: 349-359
  • DOI: 10.1002/prot.24981
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Isotope effect on the circular dichroism spectrum of methylα-D-glucopyranoside in aqueous solution (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Kanematsu, Y. Kamiya, K. Matsuo, K. Gekko, K. Kato, and M. Tachikawa
  • 雑誌名: Scientific Report 巻: 5 号: 1 ページ: 17900-17900
  • DOI: 10.1038/srep17900
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Vacuum-Ultraviolet Circular Dichroism Spectra of Escherichia coli Dihydrofolate Reductase and Its Mutants: Contributions of Phenylalanine and Tyrosine Side Chains and Exciton Coupling of Two Tryptophan Side Chains (2015)
  • 著者名/発表者名: E. Ohmae, S. Tanaka, Y. Miyashita, K. Katayanagi, K. Matsuo
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 119 号: 41 ページ: 13002-13008
  • DOI: 10.1021/acs.jpcb.5b07480
  • 査読あり
• [雑誌論文] Niphateolide A: isolation from the marine sponge Niphates olemda and determination of its absolute configuration by an ECD analysis (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Kato, T. Nehira, K. Matsuo, T. Kawabata, Y. Kobashigawa, H. Morioka, F. Losung, R. E. P. Mangindaan, N. J. de Voogd, H. Yokosawa, S. Tsukamoto
  • 雑誌名: Tetrahedron 巻: 71 号: 38 ページ: 6956-6960
  • DOI: 10.1016/j.tet.2015.07.009
  • NAID: 120006897988
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Solution structures of methyl aldopyranosides revealed by vacuum-ultraviolet electronic circular-dichroism spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Matsuo, H. Namatame, M. Taniguchi, K. Gekko
  • 雑誌名: Biomedical Spectroscopy and Imaging 巻: 4 号: 3 ページ: 269-282
  • DOI: 10.3233/bsi-150116
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of Intermolecular Structure of β2-Microglobulin Core Fragments in Amyloid Fibrils by Vacuum-Ultraviolet Circular Dichroism Spectroscopy and Circular Dichroism Theory (2015)
  • 著者名/発表者名: Koichi Matsuo, Hirotsugu Hiramatsu, Kunihiko Gekko, Hirofumi Namatame, Masaki Taniguchi, and Robert W. Woody
  • 雑誌名: HiSOR Activity Report 巻: 2014 ページ: 102-102
  • 国際共著
• [雑誌論文] Conformation Analysis of Membrane-Bound Proteins by Vacuum-Ultraviolet Circular-Dichroism and Linear-Dichroism Spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Matsuo, H. Namatame, M. Taniguchi, K. Gekko
  • 雑誌名: HiSOR Activity Report 巻: 2014 ページ: 103-103
• [雑誌論文] VUV-CD measurements of modified histone proteins (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Izumi K. Fujii, K. Matsuo, A. Yokoya
  • 雑誌名: HiSOR Activity Report 巻: 2014 ページ: 104-105
• [雑誌論文] Effect of molecular weight on synergy in mixed gels of k-carrageenan and locust beam gum stuided by vacuum-ultraviolet circular dichroism (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Maki, K. Toriba, K. Ishizaka, H. Yoshida, S. Yasuraoka, K. Matsuo
  • 雑誌名: HiSOR Activity Report 巻: 2014 ページ: 106-107
• [雑誌論文] Determination of absolute configuration for a natural product niphateolide A by vacuum-ultraviolet circular dichroism (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Nehira, K. Matsuo
  • 雑誌名: HiSOR Activity Report 巻: 2014 ページ: 108-108
• [学会発表] Present status and future prospect of HiSOR-VUVCD spectrophotometer for characterizing biomolecule structures in solution (2018)
  • 著者名/発表者名: K. Matsuo
  • 学会等名: The 22nd Hiroshima International Symposium on Synchrotron Radiation
  • 国際学会
• [学会発表] Conformations of Myelin Basic Protein Interacted with Membrane Revealed by Vacuum-Ultraviolet Circular-Dichroism (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Kumashiro, Y. Izumi, K. Matsuo
  • 学会等名: The 22nd Hiroshima International Symposium on Synchrotron Radiation
  • 国際学会
• [学会発表] Secondary structural analysis of XRCC4 protein using HiSOR-VUVCD (2018)
  • 著者名/発表者名: K. Nishikubo, Y. Izumi, K. Fujii, K. Matsuo, Y. Matsumoto, A. Yokoya
  • 学会等名: The 22nd Hiroshima International Symposium on Synchrotron Radiation
  • 国際学会
• [学会発表] Beam focusing and Sample-Volume Reduction Using Schwarzschild Objective at VUV-CD Spectrophotometer (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Izumi, K. Matsuo
  • 学会等名: The 22nd Hiroshima International Symposium on Synchrotron Radiation
  • 国際学会
• [学会発表] Structural Analysis of Lysine-4 Methylated Histone H3 Using VUV-CD Spectroscopy (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Izumi, K. Matsuo
  • 学会等名: The 22nd Hiroshima International Symposium on Synchrotron Radiation
  • 国際学会
• [学会発表] Secondary Structural Analysis of Hyaluronan Synthase Interacted with Membrane by Vacuum-Ultraviolet Circular Dichroism Spectroscopy (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Suenaga, M. Kumashiro, Y. Izumi, K. Matsuo
  • 学会等名: The 22nd Hiroshima International Symposium on Synchrotron Radiation
  • 国際学会
• [学会発表] Characterizations of Structural Dynamics and Hydration Structures of D-Glucose using Vacuum-Ultraviolet Circular-Dichroism Spectroscopy (2018)
  • 著者名/発表者名: K. Matsuo, H. Namatame, M. Taniguchi
  • 学会等名: The 22nd Hiroshima International Symposium on Synchrotron Radiation
  • 国際学会
• [学会発表] 真空紫外円二色性分光によるα1-酸性糖タンパク質の生体膜相互作用研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 松尾光一，生天目博文，谷口雅樹
  • 学会等名: 第31回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • 国際学会
• [学会発表] 円偏光の照射波長に依存したアミノ酸の光学活性発現 (2018)
  • 著者名/発表者名: 松尾光一， 泉雄大， 高橋淳一，小林憲正，藤本將輝，加藤政博
  • 学会等名: 第31回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • 国際学会
• [学会発表] Present Status and Future Plan of VUVCDSpectrophotometer (2017)
  • 著者名/発表者名: Koichi Matsuo
  • 学会等名: The 21th Hiroshima International Symposium on Synchrotron Radiation
  • 発表場所: Hiroshima Japan
  • 年月日: 2017-03-02
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Conformation of Membrane-Bound Myelin Basic Protein Characterized by Vacuum-Ultraviolet Circular-Dichroism Spectroscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: Munehiro Kumashiro, Koichi Matsuo, Yudai Izumi, Hirofumi Namatame, Masaki Taniguchi
  • 学会等名: The 21th Hiroshima International Symposium on Synchrotron Radiation
  • 発表場所: Hiroshima Japan
  • 年月日: 2017-03-02
  • 国際学会
• [学会発表] Characterization of Biomolecule Structures by Synchrotron-Radiation Vacuum-Ultraviolet Circular-Dichroism Spectroscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Matsuo
  • 学会等名: 4th International Symposium on Hybrid Materials and Processing
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 放射光円二色性法による生体分子の構造解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松尾光一
  • 学会等名: 平成29年度結晶学若手の会
  • 招待講演
• [学会発表] Structural Characterization of Amyloid Fibrils using Synchrotron-Radiation Circular Dichroism and Circular Dichroism Theory (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Matsuo, R. W. Woody
  • 学会等名: Biochemistry and molecular biology department symposium
  • 国際学会
• [学会発表] 放射光真空紫外円二色性による生体膜と相互作用したミエリン塩基性タンパク質の構造解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 熊代 宗弘、泉 雄大、松尾 光一
  • 学会等名: 第17回日本蛋白質科学会年会
• [学会発表] Probing histone H3 structural alterations induced by lysine-4 methylation (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Izumi, K. Matsuo
  • 学会等名: Chirality 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Protein structural analysis by synchrotron-radiation circular-dichroism spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: Koichi Matsuo
  • 学会等名: Japan-Korea Student Workshop
  • 発表場所: Hiroshima Japan
  • 年月日: 2016-11-24
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Characterization of Intermolecular Structure of β2-Microglobulin Core Fragments in Amyloid Fibrils by Vacuum-Ultraviolet Circular Dichroism Spectroscopy and Circular Dichroism Theory (2016)
  • 著者名/発表者名: Koichi Matsuo, Robert W. Woody
  • 学会等名: CSU Biochemistry and Molecular Biology Department Symposium
  • 発表場所: CSU Mountain Campus USA
  • 年月日: 2016-08-11
  • 国際学会
• [学会発表] New developments in the structure analysis of biomolecules using synchrotron-radiation vacuum-ultraviolet circular dichroism (2016)
  • 著者名/発表者名: Koichi Matsuo
  • 学会等名: The 13th International School and Symposium on Synchrotron Radiation
  • 発表場所: Ustron Poland
  • 年月日: 2016-06-13
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Conformations of Membrane-Bound Proteins Characterized by Vacuum-Ultraviolet Circular-Dichroism and Linear-Dichroism Spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: Koichi Matsuo, Yasuyuki Maki, Hirofumi Namatame, Masaki Taniguchi, Kunihiko Gekko
  • 学会等名: 日本蛋白質学会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2016-06-07
• [学会発表] Solution Structures and Hydration of Monosaccharides Characterized by Vacuum-Ultraviolet Electronic Circular-Dichroism Spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: Koichi Matsuo, Hirofumi Namatame, Masaki Taniguchi, Kunihiko Gekko
  • 学会等名: Molecular Chirality Asia 2016
  • 発表場所: Osaka Japan
  • 年月日: 2016-04-20
  • 国際学会
• [学会発表] 真空紫外円二色性分光法による単糖類の溶液構造と水和の研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松尾光一，生天目博文，谷口雅樹，月向邦彦
  • 学会等名: 日本化学会第96回春季大会
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] Present Status and Future Plan of VUVCDSpectrophotometer (2016)
  • 著者名/発表者名: Koichi Matsuo
  • 学会等名: The 20th Hiroshima International Symposium on Synchrotron Radiation
  • 発表場所: Hiroshima, Japan
  • 年月日: 2016-03-11
  • 国際学会
• [学会発表] Conformations of Membrane-Bound Proteins Characterized by Vacuum-Ultraviolet Circular-Dichroism and Linear-Dichroism Spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: Koichi Matsuo, Yasuyuki Maki, Hirofumi Namatame, Masaki Taniguchi, Kunihiko Gekko
  • 学会等名: The 20th Hiroshima International Symposium on Synchrotron Radiation
  • 発表場所: Hiroshima, Japan
  • 年月日: 2016-03-11
  • 国際学会
• [学会発表] 放射光円二色性・線二色性による生体膜と相互作用した蛋白質のコンフォメーション解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松尾光一， 槇靖幸， 生天目博文， 谷口雅樹， 月向邦彦
  • 学会等名: 第29回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: 柏市 千葉
  • 年月日: 2016-01-09
• [学会発表] 放射光円二色性によるタンパク質構造解析法の現状 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松尾 光一
  • 学会等名: 第4回キラル研究会
  • 発表場所: 京都
  • 招待講演
• [学会発表] 放射光円二色性スペクトル測定によるタンパク質の高次構造解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 松尾 光一
  • 学会等名: 第1050回金曜日セミナー 量子ビームを利用した化学修飾タンパク質分子の構造解析
  • 発表場所: 茨城 東海
  • 年月日: 2015-12-01
  • 招待講演
• [学会発表] New developments of the protein structural analysis by synchrotron-radiation circular-dichroism spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Matsuo
  • 学会等名: International Symposium on EcoTopia Science
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 2015-11-28
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Characterization of Saccharide Structures in Aqueous Solution using Synchrotron-Radiation Vacuum-Ultraviolet Circular Dichroism Spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Matsuo, H. Namatame, M. Taniguchi
  • 学会等名: 23rd INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON GLYCOCONJUGATES
  • 発表場所: Split, Croatia
  • 年月日: 2015-09-15
  • 国際学会
• [学会発表] Conformations of Membrane-Bound Proteins Characterized by Vacuum-Ultraviolet Circular-Dichroism and Linear-Dichroism Spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Koichi Matsuo, Yasuyuki Maki, Hirofumi Namatame, Masaki Taniguchi, Kunihiko Gekko
  • 学会等名: 15th International Conference on Chiroptical Spectroscopy
  • 発表場所: Sapporo, Japan
  • 年月日: 2015-08-31
  • 国際学会
• [学会発表] Recent progress in structural analysis of biomolecules using HiSOR-SRCD beamline (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Matsuo, H. Namatame, M. Taniguchi, K. Gekko
  • 学会等名: 590th WE-Heraeus Seminar Synchrotron Radiation Circular Dichroism Spectroscopy (SRCD)
  • 発表場所: Bad Honnef, Germany
  • 年月日: 2015-05-18
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Appication of vacuum-ultraviolet circular dichroism spectroscopy to sturutural analysis of biomolecules (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Matsuo
  • 学会等名: Seminar in Faculty of Health & Life Sciences De Montfort University
  • 発表場所: Leicester, UK
  • 年月日: 2015-05-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 放射光真空紫外円二色性分光法
  • URL: http://home.hiroshima-u.ac.jp/koichi/
• [備考] 放射光研究室紹介
  • URL: http://www.hsrc.hiroshima-u.ac.jp/labo/BL12.htm
• [備考] HiSOR SR-VUVCD
  • URL: http://home.hiroshima-u.ac.jp/koichi/VUVCD_Ev2.html
• [学会・シンポジウム開催] Hiroshima International Workshop on Circular Dichroism Spectroscopy 2017 (2017)
  • 発表場所: Hiroshima Japan