高分子量蛋白質のための全自動ＮＭＲ構造解析システムの開発

• 研究課題/領域番号: 17H03641
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 構造生物化学
• 研究機関: 横浜国立大学
• 研究代表者: 児嶋 長次郎 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (50333563)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円); 2019年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2018年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2017年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
• キーワード: NMR / 蛋白質 / 立体構造

研究成果の概要

本研究では、世界最高感度のNMR装置群と大阪大学蛋白質研究所で独自開発された自動構造計算ソフトを駆使し、高分子量蛋白質のNMR構造を決定するシステムを開発した。具体的には、全自動NMR構造解析プラットフォームMagROと独自のアミノ酸選択標識技術、既存のメチル基選択的軽水素標識等を駆使し、蛋白質複合体や蛋白質薬剤複合体の構造解析を可能にする技術の開発に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

NMRによる蛋白質の立体構造決定は専門性が高く、今まで専門家以外の研究者が利用することが難しかった。本研究では、大阪大学蛋白質研究所で整備されている世界最高感度のNMR装置、小林直宏博士（現理化学研究所）が開発した全自動NMR自動構造計算ソフト、独自開発の安定同位体標識技術などを用いることで、高分子量蛋白質にNMR構造解析が適用可能であることを示した。今後は蛋白質のNMR構造解析の汎用化が進むと考えられる。

研究成果

• [国際共同研究] Rutgers University(米国)
• [国際共同研究] Goethe University Frankfurt(ドイツ)
• [国際共同研究] Academy of Sciences(チェコ)
• [国際共同研究] Marquette University(米国)
• [国際共同研究] Universite de Sherbrooke(カナダ)
• [雑誌論文] Crystal contact-free conformation of an intrinsically flexible loop in protein crystal: Tim21 as the case study (2020)
  • 著者名/発表者名: Bala Siqin、Shinya Shoko、Srivastava Arpita、Ishikawa Marie、Shimada Atsushi、Kobayashi Naohiro、Kojima Chojiro、Tama Florence、Miyashita Osamu、Kohda Daisuke
  • 雑誌名: Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects 巻: 1864 号: 2 ページ: 129418-129418
  • DOI: 10.1016/j.bbagen.2019.129418
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] In-cell NMR as a sensitive tool to monitor physiological condition of Escherichia coli (2020)
  • 著者名/発表者名: Sugiki Toshihiko、Yamaguchi Yoshihiro、Fujiwara Toshimichi、Inouye Masayori、Ito Yutaka、Kojima Chojiro
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 号: 1 ページ: 2466-2466
  • DOI: 10.1038/s41598-020-59076-2
  • NAID: 120006952208
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Structural instability of lamin A tail domain modulates its assembly and higher order function in Emery-Dreifuss muscular dystrophy (2019)
  • 著者名/発表者名: Muneyo Mio, Toshihiko Sugiki, Chie Matsuda, Hiroaki Mitsuhashi, Chojiro Kojima, Siu Yuen Chan, Yukiko K. Hayashi, Kazuhiro Mio
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 512 号: 1 ページ: 22-28
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2019.02.138
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Structural characterization of the N-terminal kinase-interacting domain of an Hsp90-cochaperone Cdc37 by CD and solution NMR spectroscopy. (2019)
  • 著者名/発表者名: Ihama, F., Yamamoto, M., Kojima, C., Fujiwara, T., Matsuzaki, K., Miyata, Y., Hoshino, M.
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta-Proteins Proteom. 巻: 1867 号: 9 ページ: 813-820
  • DOI: 10.1016/j.bbapap.2019.06.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Noise peak filtering in multi-dimensional NMR spectra using convolutional neural networks (2018)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, N., Hattori, Y., Nagata, T., Shinya, S., Guentert, P., Kojima, C., Fujiwara, T.
  • 雑誌名: Bioinformatics 巻: 34 号: 24 ページ: 4300-4301
  • DOI: 10.1093/bioinformatics/bty581
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] NMR spectroscopic characterization of a model RNA duplex reflecting the core sequence of hammerhead ribozymes (2018)
  • 著者名/発表者名: Hattori Yoshikazu、Yamanaka Daichi、Morioka Saori、Yamaguchi Taishi、Tomonari Honoka、Kojima Chojiro、Tanaka Yoshiyuki
  • 雑誌名: Nucleosides, Nucleotides and Nucleic Acids 巻: 37 号: 7 ページ: 383-396
  • DOI: 10.1080/15257770.2018.1473877
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phosphoinositide binding by the PH domain in ceramide transfer protein (CERT) is inhibited by hyperphosphorylation of an adjacent serine-repeat motif (2018)
  • 著者名/発表者名: Sugiki Toshihiko、Egawa Daichi、Kumagai Keigo、Kojima Chojiro、Fujiwara Toshimichi、Takeuchi Koh、Shimada Ichio、Hanada Kentaro、Takahashi Hideo
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 293 号: 28 ページ: 11206-11217
  • DOI: 10.1074/jbc.ra118.002465
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Amino Acid Selective 13C Labeling and 13C Scrambling Profile Analysis of Protein α and Side-Chain Carbons in Escherichia coli Utilized for Protein Nuclear Magnetic Resonance (2018)
  • 著者名/発表者名: Sugiki Toshihiko、Furuita Kyoko、Fujiwara Toshimichi、Kojima Chojiro
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 57 号: 26 ページ: 3576-3589
  • DOI: 10.1021/acs.biochem.8b00182
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Helix Rearrangement in the Periplasmic Domain of the Flagellar Stator B Subunit Activates Peptidoglycan Binding and Ion Influx (2018)
  • 著者名/発表者名: Kojima Seiji, Takao Masato, Almira Gaby, Kawahara Ikumi, Sakuma Mayuko, Homma Michio, Kojima Chojiro, Imada Katsumi.
  • 雑誌名: Structure 巻: 26 号: 4 ページ: 590-598
  • DOI: 10.1016/j.str.2018.02.016
  • 査読あり
• [雑誌論文] NMR line shape analysis of a multi-state ligand binding mechanism in chitosanase (2017)
  • 著者名/発表者名: Shinya Shoko、Ghinet Mariana G.、Brzezinski Ryszard、Furuita Kyoko、Kojima Chojiro、Shah Sneha、Kovrigin Evgenii L.、Fukamizo Tamo
  • 雑誌名: Journal of Biomolecular NMR 巻: 67 号: 4 ページ: 309-319
  • DOI: 10.1007/s10858-017-0109-6
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The mechanism of the glycosylase reaction with hOGG1 base-excision repair enzyme: Concerted effect of Lys249 and Asp268 during excision of 8-oxoguanine. (2017)
  • 著者名/発表者名: Jakub Sebera, Yoshikazu Hattori, Daichi Sato, David Reha, Radim Nencka, Takashi Kohno, Chojiro Kojima, Yoshiyuki Tanaka, and Vladimir Sychrovsky
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 45 号: 9 ページ: 5231-5242
  • DOI: 10.1093/nar/gkx157
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Protein 19F-labeling using transglutaminase for the NMR study of intermolecular interactions (2017)
  • 著者名/発表者名: Hattori Yoshikazu、Heidenreich David、Ono Yuki、Sugiki Toshihiko、Yokoyama Kei-ichi、Suzuki Ei-ichiro、Fujiwara Toshimichi、Kojima Chojiro
  • 雑誌名: Journal of Biomolecular NMR 巻: 68 号: 4 ページ: 271-279
  • DOI: 10.1007/s10858-017-0125-6
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Structural and Functional Analysis of the C-Terminal Region of FliG, an Essential Motor Component of Vibrio Na + -Driven Flagella (2017)
  • 著者名/発表者名: Miyanoiri Yohei、Hijikata Atsushi、Nishino Yuuki、Gohara Mizuki、Onoue Yasuhiro、Kojima Seiji、Kojima Chojiro、Shirai Tsuyoshi、Kainosho Masatsune、Homma Michio
  • 雑誌名: Structure 巻: 25 号: 10 ページ: 1540-1548
  • DOI: 10.1016/j.str.2017.08.010
  • NAID: 120006375873
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Production of Single-Chain Fv Antibodies Specific for GA-Pyridine, an Advanced Glycation End-Product (AGE), with Reduced Inter-Domain Motion (2017)
  • 著者名/発表者名: Fukuda N、Noi K、Weng L、Kobashigawa Y、Miyazaki H、Wakeyama Y、Takaki M、Nakahara Y、Tatsuno Y、Uchida-Kamekura M、Suwa Y、Sato T、Ichikawa-Tomikawa N、Nomizu M、Fujiwara Y、Ohsaka F、Saitoh T、Maenaka K、Kumeta H、Shinya S、Kojima C、Ogura T、Morioka H
  • 雑誌名: Molecules 巻: 22 号: 10 ページ: 1695-1695
  • DOI: 10.3390/molecules22101695
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 19F-NMR for Fragment-Based Drug Discovery (2019)
  • 著者名/発表者名: Chojiro Kojima
  • 学会等名: 8th Asia-Pacific NMR Symposium 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] NMRで分子集団の構造を捉える (2019)
  • 著者名/発表者名: 児嶋長次郎
  • 学会等名: 第20回若手NMR研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 19F-NMR for Drug Discovery (2019)
  • 著者名/発表者名: Chojiro Kojima
  • 学会等名: Chem-Bio Informatics Society (CBI) Annual Meeting 2019
  • 招待講演
• [学会発表] 創薬 NMR 技術の開発とその植物生理学分野への応用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 児嶋長次郎
  • 学会等名: 日本蛋白質科学会第18回年会
  • 招待講演
• [学会発表] NMR tools developed for protein-drug and protein-protein interaction studies (2018)
  • 著者名/発表者名: Chojiro Kojima
  • 学会等名: The 6th International Symposium on Drug Discovery and Design by NMR
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 植物構造生物学研究と創薬 (2018)
  • 著者名/発表者名: 児嶋長次郎
  • 学会等名: 植物科学シンポジウム 2018
  • 招待講演
• [学会発表] Fully Automated NMR Structure Determination of Protein (2017)
  • 著者名/発表者名: Chojiro Kojima
  • 学会等名: 2017 Taiwan-Japan Biomedical Symposium on Magnetic Resonance
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] Kojima Lab top page
  • URL: http://nmrlab.ynu.ac.jp/labotop.php