動的ネットワークプロテインの構造機能相関

• 研究課題/領域番号: 17K07361
• 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: 京都大学
• 研究代表者: 井上 倫太郎 京都大学, 複合原子力科学研究所, 准教授 (80563840)
• 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: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2017年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: 小角中性子散乱 / アルファークリスタリン / 重水素化 / クリスタリン / 中性子散乱 / アルファクリスタリン

研究成果の概要

本研究では、重水素化支援中性子散乱法と分析超遠心測定法の組み合わせにより水晶体関連タンパク質であるアルファークリスタリンの構造機能相関を調べた。水晶体内で観測されるアルファークリスタリンヘテロオリゴマーでは二つのサブユニット (aA, aB)の交換速度が異なることを実験的に明らかに出来た。更に、準濃厚環境下におけるサブユニット交換は希薄環境下の交換速度と変わらなかった。分析超遠心測定法から観測された単量体とオリゴマーの解離会合を考慮したモデルにより実験結果の再現に成功した。最終的にそれらの単量体が機能を支配していると結論づけた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年では、明確な四次構造を持たないタンパク質こそが高等生物の機能を司っていると考えられているが、その機能と構造を結びつける手法が十分には確立していなかった。そこで、本研究課題で培った重水素化支援小角中性子散乱と分析超遠心法の組み合わせは非常に動的な構造を有するタンパク質の特徴づける非常に有効な手法であることが明らかとなった。本手法は他のsmall heat shock proteinのみならずより動的な構造を有する天然変性タンパク質にも適用できると期待できる。

研究成果

• [国際共同研究] ANSTO(オーストラリア)
• [国際共同研究] ANSTO(オーストラリア)
• [雑誌論文] Supramolecular tholos-like architecture constituted by archaeal proteins without functional annotation. (2020)
  • 著者名/発表者名: Maho Yagi-Utsumi,Arunima Sikdar,Chihong Song,Jimin Park,Rintaro Inoue,Hiroki Watanabe,Raymond N Burton-Smith,Toshiya Kozai,Tatsuya Suzuki,Atsuji Kodama,Kentaro Ishii,Hirokazu Yagi,Tadashi Satoh,Susumu Uchiyama,Takayuki Uchihashi,Keehyoung Joo,Jooyoung Lee,Masaaki Sugiyama,Kazuyoshi Murata,Koichi Kato
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 号: 1 ページ: 1540-1540
  • DOI: 10.1038/s41598-020-58371-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Dynamic Views of the Fc Region of Immunoglobulin G Provided by Experimental and Computational Observations (2019)
  • 著者名/発表者名: Yanaka Saeko、Yogo Rina、Inoue Rintaro、Sugiyama Masaaki、Itoh Satoru G.、Okumura Hisashi、Miyanoiri Yohei、Yagi Hirokazu、Satoh Tadashi、Yamaguchi Takumi、Kato Koichi
  • 雑誌名: Antibodies 巻: 8 号: 3 ページ: 39-39
  • DOI: 10.3390/antib8030039
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structural Insights into the Inhibition of Amyloid Fibril Formation by Fibrinogen via Interaction with Prefibrillar Intermediates (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Naoki、Akai Taiki、Inoue Rintaro、Sugiyama Masaaki、Tamura Atsuo、Chatani Eri
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 58 号: 24 ページ: 2769-2781
  • DOI: 10.1021/acs.biochem.9b00439
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Newly developed Laboratory-based Size exclusion chromatography Small-angle x-ray scattering System (La-SSS) (2019)
  • 著者名/発表者名: R. Inoue, T. Nakagawa, K. Morishima, N. Sato, A. Okuda, R. Urade, R. Yogo, S. Yanaka, M. Yagi-Utsumi, K. Kato, K. Omoto, K. Ito, M. Sugiyama
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 号: 1 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1038/s41598-019-48911-w
  • NAID: 120006799252
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Asp 58 modulates lens αA-crystallin oligomer formation and chaperone function (2018)
  • 著者名/発表者名: Takata Takumi、Nakamura-Hirota Tooru、Inoue Rintaro、Morishima Ken、Sato Nobuhiro、Sugiyama Masaaki、Fujii Noriko
  • 雑誌名: The FEBS Journal 巻: in press 号: 12 ページ: 2263-2277
  • DOI: 10.1111/febs.14475
  • 査読あり
• [雑誌論文] Purification and structural characterization of water‐soluble menaquinone‐7 produced by Bacillus subtilis natto (2018)
  • 著者名/発表者名: Chatake Toshiyuki、Yanagisawa Yasuhide、Inoue Rintaro、Sugiyama Masaaki、Matsuo Tatsuhito、Fujiwara Satoru、Ohsugi Tadanori、Sumi Hiroyuki
  • 雑誌名: Journal of Food Biochemistry 巻: 42 号: 6 ページ: e12630-e12630
  • DOI: 10.1111/jfbc.12630
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental investigation of the glass transition of polystyrene thin films in a broad frequency range (2018)
  • 著者名/発表者名: Inoue Rintaro、Kanaya Toshiji、Yamada Takeshi、Shibata Kaoru、Fukao Koji
  • 雑誌名: Physical Review E 巻: 97 号: 1 ページ: 012501-012501
  • DOI: 10.1103/physreve.97.012501
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conversion of functionally undefined homopentameric protein PbaA into a proteasome activator by mutational modification of its C-terminal segment conformation (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Yagi-Utsumi, A. Sikdar, T. Kozai, R. Inoue, M. Sugiyama, T. Uchihashi, H. Yagi, T. Satoh, and K. Kato
  • 雑誌名: Protein Engineering, Design, and Selection 巻: 31 号: 1 ページ: 29-36
  • DOI: 10.1093/protein/gzx066
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Quasielastic neutron scattering study of microscopic dynamics in polybutadiene reinforced with an unsaturated carboxylate (2017)
  • 著者名/発表者名: Mashita Ryo、Inoue Rintaro、Tominaga Taiki、Shibata Kaoru、Kishimoto Hiroyuki、Kanaya Toshiji
  • 雑誌名: Soft Matter 巻: 13 号: 43 ページ: 7862-7869
  • DOI: 10.1039/c7sm01262d
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Identification of heteromolecular binding sites in transcription factors Sp1 and TAF4 using high-resolution nuclear magnetic resonance spectroscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: Hibino Emi、Inoue Rintaro、Sugiyama Masaaki、Kuwahara Jun、Matsuzaki Katsumi、Hoshino Masaru
  • 雑誌名: Protein Science 巻: 26 号: 11 ページ: 2280-2290
  • DOI: 10.1002/pro.3287
  • 査読あり
• [学会発表] Subunit dynamics in a-crystallin through deuteration-assisted small-angle neutron scattering (2019)
  • 著者名/発表者名: R. Inoue, Y. Sakamaki, K. Wood1, K. Morishima, T. Takumi, N. Sato, A. Okuda, R. Urade, N. Fujii, M. Sugiyama
  • 学会等名: J-PARC symposium 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Subunit dynamics of a-Crystallin under crowding environment (2018)
  • 著者名/発表者名: Rintaro Inoue, Yusuke Sakamaki, Takumi Takata, Ken Morishima, Nobuhiro Sato, Kathleen Wood, Noriko Fujii, Masaaki Sugiyama
  • 学会等名: 第18回日本蛋白質科学会年会
• [学会発表] 準濃厚環境下におけるa-クリスタリンの動態 (2018)
  • 著者名/発表者名: 井上倫太郎、酒巻裕介、守島健、高田匠、佐藤信浩、Kathleen Wood, 裏出令子、藤井紀子、杉山正明
  • 学会等名: 日本中性子科学会 第18回年会
• [学会発表] Laboratory based SEC SAXS SYSTEM (La-SSS) (2018)
  • 著者名/発表者名: Rintaro Inoue, Ken Morishima, Nobuhiro Sato, Masaaki Sugiyama, Tatsuo Nakagawa
  • 学会等名: 第56回日本生物物理学会年会
• [学会発表] Laboratory based SEC SAXS SYSTEM (La-SSS) (2018)
  • 著者名/発表者名: Rintaro Inoue, Ken Morishima, Nobuhiro Sato, Masaaki Sugiyama, Tatsuo Nakagawa
  • 学会等名: SAS2018
• [学会発表] Protein internal dynamics as revealed by neutron spin echo and MD simulation (2018)
  • 著者名/発表者名: R.Inoue
  • 学会等名: The 8th Taiwan-Japan Joint Meeting on Neutron and X-ray Scattering
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Protein dynamics as revealed by neutron spin echo (NSE) and MD simulation (2017)
  • 著者名/発表者名: R.Inoue, M. Sugiyama, T. Oroguchi, T.Oda, M. Sato, B. Farago, A. Martel, L. Porcar
  • 学会等名: 第55回生物物理学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] 混雑環境下におけるα-crystallinの構造及びダイナミクス (2017)
  • 著者名/発表者名: 酒巻裕介、井上倫太郎、守島健、佐藤信浩、藤井紀子、杉山正明
  • 学会等名: 日本中性子科学会 第17回年会