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炭素核の直接測定によるより高分子量の蛋白質のNMR構造解析への挑戦

研究課題

研究課題/領域番号 16K14683
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 構造生物化学
研究機関横浜市立大学

研究代表者

池上 貴久  横浜市立大学, 生命医科学研究科, 教授 (20283939)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード核磁気共鳴 / NMR / 帰属 / TROSY / 13C / 酵素 / 選択的標識 / 安定同位体 / 蛋白質
研究成果の概要

核磁気共鳴による蛋白質の解析では、信号ピークがどの原子に由来するかを決める帰属が必要である。しかし、帰属は高い pH 条件や高分子量になるほど困難になる。それを克服すべく、筆者はこれまで連鎖帰属の中心であったスピンをアミド基 1H/15N から 1H/13C に移す方法を試みた。その結果、最先端技術をもつ NMR 装置であっても、依然として感度が低く、高分子量では 1mM ほどの濃度が必要であることが分かった。しかし、13C 測定は金属蛋白質など常磁性中心をもつ試料や、構造をもたない天然変性蛋白質では威力を発揮し、今後パルスプログラムやハードウェアの開発により、さらなる進展が期待される。

研究成果の学術的意義や社会的意義

核磁気共鳴(NMR)は、病院で使われる MRI と同じ原理で作動する装置である。原子核と原子核の間の距離を見積もることができるため、この情報から例えば蛋白質の立体構造を決定することができる。これまでは蛋白質のアミド基 1H/15N を中心に解析が進められてきたが、当該研究ではこれを 13C に置き換えた。結果として 13C は 1H よりも感度が低く、完全な結果を得るまでには至らなかったが、シミュレーションなども通して、何が問題で将来に向けて改善していけばよいかという指標を得ることができた。

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Calcium sensing via EF-hand 4 enables thioredoxin activity in the sensor-responder protein calredoxin in the green alga Chlamydomonas reinhardtii2019

    • 著者名/発表者名
      Charoenwattanasatien Ratana、Zinzius Karen、Scholz Martin、Wicke Susann、Tanaka Hideaki、Brandenburg Johann S.、Marchetti Giulia M.、Ikegami Takahisa、Matsumoto Takashi、Oda Takashi、Sato Mamoru、Hippler Michael、Kurisu Genji
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 295 号: 1 ページ: 170-180

    • DOI

      10.1074/jbc.ra119.008735

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Analysis of artifacts caused by pulse imperfections in CPMG pulse trains in NMR relaxation dispersion experiments.2018

    • 著者名/発表者名
      Konuma, T., Nagadoi, A., Kurita, J., and Ikegami, T.
    • 雑誌名

      Magnetochemistry

      巻: 4 号: 3 ページ: 33-33

    • DOI

      10.3390/magnetochemistry4030033

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Association of ferredoxin:NADP+ oxidoreductase with the photosynthetic apparatus modulates electron transfer in Chlamydomonas reinhardtii.2017

    • 著者名/発表者名
      Mosebach, L., Heilmann, C., Mutoh, R., Gaebelein, P., Steinbeck, J., Happe, T., Ikegami, T., Hanke, G., Kurisu, G., Hippler, M.
    • 雑誌名

      Photosynth. Res.

      巻: 134 号: 3 ページ: 291-306

    • DOI

      10.1007/s11120-017-0408-5

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] パルス不完全性を補償する15N/13C-CPMG-HSQCパルス系列の開発2019

    • 著者名/発表者名
      池上貴久, 小沼剛, 栗田順一, 長土居有隆
    • 学会等名
      第58回NMR討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of Artifacts Derived from Pulse Imperfections in CPMG Pulse Trains2016

    • 著者名/発表者名
      池上貴久
    • 学会等名
      The XXVIIth International Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems
    • 発表場所
      京都国際会館(京都府京都市)
    • 年月日
      2016-08-21
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-02-19  

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