SAILタンパク質を用いる全自動化NMR構造システムの開発

• 研究課題/領域番号: 18207007
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 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: 首都大学東京 (2007-2008); 独立行政法人理化学研究所 (2006)
• 研究代表者: ペーター ギュンタート (PETER GUENTERT) 首都大学東京, 戦略研究センター, 客員教授 (20392110)
• 研究分担者: 池 〓求 首都大学東京, 戦略研究センター, 准教授 ; 池 [ジュン]求 首都大学東京, 戦略研究センター, 准教授 (50381554)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 49,010千円 (直接経費: 37,700千円、間接経費: 11,310千円); 2008年度: 13,130千円 (直接経費: 10,100千円、間接経費: 3,030千円); 2007年度: 14,950千円 (直接経費: 11,500千円、間接経費: 3,450千円); 2006年度: 20,930千円 (直接経費: 16,100千円、間接経費: 4,830千円)
• キーワード: NMR / SAIL法 / NMRデータの自動帰属 / 構造計算 / NMRデータ自動解析 / タンパク質立体構造計算

研究概要

SAIL-FLYA法は、NMR法でのタンパク質の三次元立体構造を、人手による介在をまったく必要とせずに高精度に決定できる全自動解析システムである。SAIL-FLYA法を用いれば、従来法で必要とされるNMRスペクトルより格段に少ないデータ数でも、正確な構造決定が可能となる。本研究では、このシステムを開発、改良を加え、比較的低分子量のタンパク質であるユビキチンを例としてその性能評価を行った。加えて、さらなる性能向上のために、CYANA計算法の改良、及びFLYA法に適用可能な新たな自動化学シフト帰属法の開発等も行った。また、従来難しいかったタンパク質にSAIL-CYANA法を適用し、その構造決定に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Protein structure determination in living cells by in-cell NMR spectroscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: Sakakibara, D., Sasaki, A., Ikeya, T., Hamatsu, J., Hanashima, T., Mishima, M., Yoshimasu, M., Hayashi, N., Mikawa, T., Walchli, M., Smith, B.O., Shirakawa, M., Guntert, P. & Ito, Y.
  • 雑誌名: Nature 458 ページ: 102-105
• [雑誌論文] Solution structure of the cysteine-rich domain in Fn14, a member of the tumor necrosis factor receptor superfamily (2009)
  • 著者名/発表者名: He, F., Dang, W., Saito, K., Watanabe, S., Kobayashi, N., Guntert, P., Kigawa, T, Tanaka, A., Muto, Y. & Yokoyama, S.
  • 雑誌名: Protein Sci 18 ページ: 650-656
• [雑誌論文] The βE-domain of Ec-1 metallothionein : A metal-binding domain with a distinctive structure (2009)
  • 著者名/発表者名: Peroza, E. A., Schmucki, R., Guntert, P., Freisinger, E. & Zerbe O.
  • 雑誌名: J. Mol. Biol 387 ページ: 207-218
• [雑誌論文] Solution structure of the RNA binding domain in the human muscleblind-like protein 2. (2009)
  • 著者名/発表者名: He, F., Dang, W., Abe, C., Tsuda, K., Inoue, M., Watanabe, S., Kobayashi, N., Kigawa, T, Matsuda, T., Yabuki, T., Aoki, M., Seki, E., Harada, T., Tomabechi, Y., Terada, T., Shirouzu, M., Tanaka, A., Guntert, P., Muto, Y. & Yokoyama, S.
  • 雑誌名: Protein Sci 18 ページ: 80-91
• [雑誌論文] Automated structure determination from NMR Spectra (2009)
  • 著者名/発表者名: Guntert, P.
  • 雑誌名: Eur. Biophys 38 ページ: 129-143
• [雑誌論文] Automated assignment of NMR chemical shifts using peak-particle dynamics simulation with the DYNASSIGN algorithm (2009)
  • 著者名/発表者名: Schmucki, R., Yokoyama, S. & Guntert, P.
  • 雑誌名: J. Biomol. NMR. 43 ページ: 97-109
• [雑誌論文] Solution structure of the GUCT domain from human RNA helicase II/Guβ reveals the RRM fold, but implausible RNA interactions (2009)
  • 著者名/発表者名: Ohnishi, S., Paakkonen, K., Koshiba, S., Tochio, N., Sato, M., Kobayashi, N., Harada, T., Watanabe, S., Muto, Y., Guntert, P., Tanaka, A., Kigawa, T., & Yokoyama, S.
  • 雑誌名: Proteins 74 ページ: 133-144
• [雑誌論文] Protein structure determination in living cells by in-cell NMR spectroscopy. (2009)
  • 著者名/発表者名: Sakakibara, D., Sasaki, A., Ikeya, T., Hamatsu, J., Hanashima, T., Mishima, M., Yoshimasu, M., Hayashi, N., Mikawa, T., Walchli, M., Smith, B, O., Shirakawa, M., Guntert, P. & Ito, Y.
  • 雑誌名: Nature 458 ページ: 102-105
  • 査読あり
• [雑誌論文] Automated assignment of NMR chemical shifts using peak-partide dynamics simulation with the DYNASSIGN algorithm. (2009)
  • 著者名/発表者名: Schmucki, R., Yokoyama, S. & Guntert, P.
  • 雑誌名: J. Biomol. NMR 43 ページ: 97-109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure of the putative 32 kDa myrosinase binding protein from Arabidopsis (At3g16450.1)as determined by the SAIL-NMR method (2008)
  • 著者名/発表者名: Takeda, M., Sugimori, N., Torizawa, T., Terauchi, T., Ono, A. M., Yagi, H., Yamaguchi, Y., Kato, K., Ikeya, T., Jee, J., Guntert, P., Aceti, D.J., Markley, J.L. & Kainosho, M.
  • 雑誌名: FEBS J. 275 ページ: 5873-5884
• [雑誌論文] Structural basis of the role of the NikA ribbon-helix-helix domain in initiating bacterial conjugation (2008)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, H., Furuya, N., Lin, Y. J., Guntert, P., Komano, T. & Kainosho, M.
  • 雑誌名: J. Mol. Biol 384 ページ: 690-701
• [雑誌論文] Solution structure of the extraterminal domain of the bromodomain-containing protein BRD4. (2008)
  • 著者名/発表者名: Lin, Y.J., Umehara, T., Inoue, M., Saito, K., Kigawa, T., Jang, M. K., Ozato, K., Yokoyama, S., Padmanabhan, B., Guntert, P.
  • 雑誌名: Protein Sci. 17 ページ: 2174-2179
• [雑誌論文] Structural basis for the selectivity of the external thioesterase of the surfactin-synthetase (2008)
  • 著者名/発表者名: Koglin, A., Lohr, F., Bernhard, F., Rogov, V.R., Frueh, D.P., Strieter, E.R., Mofid, M.R., Guntert, P., Wagner, G., Walsh, C.T., Marahiel, M.A. & Dotsch, V.
  • 雑誌名: Nature 454 ページ: 907-911
• [雑誌論文] The RRM domain of poly(A)-specific ribonuclease(PARN)has a non-canonical binding site for mRNA cap analog recognition (2008)
  • 著者名/発表者名: Nagata, T., Suzuki, S., Endo, R., Shirouzu, M., Terada, T., Inoue, M., Kigawa, T, Guntert, P., Hayashizaki, Y., Muto, Y. & Yokoyama, S.
  • 雑誌名: Nucl. Acids Res 36 ページ: 4754-4767
• [雑誌論文] Solution structure of the C-terminal dimerization domain of SARS coronavirus nucleocapsid protein determined by the SAIL-NMR method (2008)
  • 著者名/発表者名: Takeda, M., Chang, C.K., Ikeya, T., Guntert, P., Chang, Y.H., Hsu, Y.L., Huang, T.H. & Kainosho, M.
  • 雑誌名: J. Mol. Biol 380 ページ: 608-622
• [雑誌論文] Transmembrane segment enhanced labeling as a tool for the backbone assignment of helical membrane proteins (2008)
  • 著者名/発表者名: Reckel, S., Sobhanifar, S., Schneider, B., Junge, F., Schwarz, D., Durst, F., Lohr, F., Guntert, P., Bernhard, F. & Dotsch, V.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105 ページ: 8262-8267
• [雑誌論文] Solution structure of the second RNA recognition motif (RRM) domain of murine T cell intracellular antigen-1 (TIA-1) and its RNA recognition mode (2008)
  • 著者名/発表者名: Kuwasako, K., Takahashi, M., Tochio, N., Abe, C., Tsuda, K., Inoue, M., Terada, T., Shirouzu, M., Kobayashi, N., Kigawa, T., Taguchi, S., Tanaka, A., Hayashizaki, Y., Guntert, P., Muto, Y. & Yokoyama, S.
  • 雑誌名: Biochemistry 47 ページ: 6437-6450
• [雑誌論文] Complex assembly mechanism and an RNA-binding mode of the human p14-SF3b155 spliceosomal protein complex identified by NMR solution structure and functional analyses. (2008)
  • 著者名/発表者名: Kuwasako, K., Dohmae, N., Inoue, M., Shirouzu, M., Taguchi, S., Guntert, P., Seraphin, B., Muto, Y. & Yokoyama, S.
  • 雑誌名: Proteins 71 ページ: 1617-1636
• [雑誌論文] Structure of the putative 32 kDa myrosinase binding protein from Arabidopsis (At3gl6450.1)as determined by the SAIL-NMR method. (2008)
  • 著者名/発表者名: Takeda, M., Sugimori, N, Torizawa, T., Terauchi, T., Ono, A. M., Yagi, H., Yamaguchi, Y., Kato, K., Ikeya, T., Jee, J., Guntert, P., Aceti, D. J, Markley, J. L. & Kainosho, M.
  • 雑誌名: FEBS J. 275 ページ: 5873-5884
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solution structure of the C-terminal dimerization domain of SARS coronavirus nucleocapsid protein determined by the SAIL-NMR method. Implications for RNA packaging as revealed by nucleic acid interactions (2008)
  • 著者名/発表者名: Takeda, M., Chang, C. K., Ikeya, T., Guntert, P., Chang, Y. H., Hsu, Y. L., Huang, T. H. & Kainosho, M.
  • 雑誌名: Journal of Molecular Biology (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] NMRによる蛋白質構造決定の自動化.In計算シミュレーションと分析データ解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: Ikeya, T., Guntert, P. & Kainosho, M.
  • 雑誌名: Maruzen(inJapanese)(Tokyo) ページ: 148-166
• [雑誌論文] Automated structure determination of proteins with the SAIL-FLYA NMR method (2007)
  • 著者名/発表者名: Takeda, M., Ikeya, T., Guntert, P. & Kainosho, M.
  • 雑誌名: Nature Protocols 2 ページ: 2896-2902
• [雑誌論文] a package of integrated modules for systematic and interactive analysis of NMR data directed to high-throughput NMR structure studies (2007)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, N., Iwahara, J., Koshiba, S., Tomizawa, T., Tochio, N., Guntert, P., Kigawa, T. & Yokoyama, S. KUJIRA
  • 雑誌名: J. Biomol. NMR 39 ページ: 31-52
• [雑誌論文] Structural insight into dimeric interaction of the SARAH domains from Mst1 and RASSF family proteins in the apoptosis pathway (2007)
  • 著者名/発表者名: Hwang, E., Ryu, K.S., Paakkonen, K., Guntert, P., Cheong, H.K., Lim, D.S., Lee, J.O., Jeon, Y.H. & Cheong, C
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104 ページ: 9236-9241
• [雑誌論文] Solution structure of an atypical WW domain in a novel β-clam-like dimeric form (2007)
  • 著者名/発表者名: Ohnishi, S., Guntert, P., Koshiba, S., Tomizawa, T., Akasaka, R., Tochio, N., Sato, M., Inoue, M., Harada, T., Watanabe, S., Tanaka, T., Shirouzu, M., Kigawa, T. & Yokoyama, S.
  • 雑誌名: FEBS Lett 581 ページ: 462-468
• [雑誌論文] Automated structure determination of proteins with the SAIL-FLYA NMR method. (2007)
  • 著者名/発表者名: Takeda, M., Ikeya, T., Guntert, P. & Kainosho, M.
  • 雑誌名: Nature Protocols 2 ページ: 2896-2902
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural insight into dimeric interaction of the SARAH domains from Mst1 and RASSF family proteins in the apoptosis pathway (2007)
  • 著者名/発表者名: Hwang, E., Ryu, K. S., Paakkonen, K., Guntert, P., Cheong, H. K., Lim, D. S., Lee, J. O., Jeon, Y. H. & Cheong, C.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104 ページ: 9236-9241
  • 査読あり
• [雑誌論文] A photoswitchable miniprotein based on the sequence of avian pancreatic polypeptide (2006)
  • 著者名/発表者名: Jurt, S., Aemissegger, A., Guntert, P., Zerbe, O. & Hilvert, D.
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 45 ページ: 6297-6300
• [雑誌論文] Solution structures of the SURP domains and the subunit-assembly mechanism within the splicing factor SF3a complex in 17S U2 snRNP (2006)
  • 著者名/発表者名: Kuwasako, K., He, F., Inoue, M., Tanaka, A., Sugano, S., Guntert, P., Muto, Y. & Yokoyama, S.
  • 雑誌名: Structure 14 ページ: 1677-1689
• [雑誌論文] Automated protein structure determination from NMR spectra (2006)
  • 著者名/発表者名: Lopez-Mendez, B. & Guntert, P.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 128 ページ: 13112-13122
• [雑誌論文] Solution structures of the first and fourth TSR domains of F-spondin (2006)
  • 著者名/発表者名: Paakkonen, K., Tossavainen, H., Permi, P., Rakkolainen, H., Rauvala, H., Raulo, E., Kilpelainen, I. & Guntert, P.
  • 雑誌名: Proteins 64 ページ: 665-672
• [雑誌論文] 高分子量タンパク質のNMR構造決定-より速く、より正確に : タンパク質NMRの常識を覆す革新技術SAIL法 (2006)
  • 著者名/発表者名: Kainosho, M. & Guntert, P.
  • 雑誌名: Stereo-array isotope labeling for faster and more accurate NMR structure determinations of high molecular weight proteins Biotechnology J. (in Japanese)(Tokyo) 6 ページ: 467-470
• [雑誌論文] Fully automated structure determinations of the Fes SH2 domain using different sets of NMR spectra (2006)
  • 著者名/発表者名: Scott, A., Lopez-Mendez, B. & Guntert, P.
  • 雑誌名: Magn. Reson. Chem. 44
• [雑誌論文] Evaluation of stereo-array isotope labeling (SAIL) patterns for automated structural analysis of proteins with CYANA. (2006)
  • 著者名/発表者名: Ikeya, T., Terauchi, T., Guntert, P., Kainosho, M.
  • 雑誌名: Magn. Reson. Chem 44
• [雑誌論文] Solution structure of the antifreeze-like domain of human sialic acid synthase (2006)
  • 著者名/発表者名: Hamada, T., Ito, Y., Abe, T., Hayashi, F., Guntert, P., Inoue, M., Kigawa, T., Terada, T., Shirouzu, M., Yoshida, M., Tanaka, A., Sugano, S., Yokoyama, S. & Hirota, H.
  • 雑誌名: Protein Sci. 15 ページ: 1010-1016
• [雑誌論文] NMR structure of the R-module-A parallel β-roll subunit from an Azotobacter vinelandii mannuronan C-5 epimerase (2006)
  • 著者名/発表者名: Aachmann, F.L., Svanem, B.I. G., Guntert, P., Petersen, S.B., Valla, S. & Wimmer, R.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem 281 ページ: 7350-7356
• [雑誌論文] Optimal isotope labeling for NMR protein structure determinations (2006)
  • 著者名/発表者名: Kainosho, M., Torizawa, T., Iwashita, Y., Terauchi, T., Ono, A.M. & Guntert, P.
  • 雑誌名: Nature 440 ページ: 52-57
• [雑誌論文] Symbolic NMR product operator calculations (2006)
  • 著者名/発表者名: Guntert, P.
  • 雑誌名: Int. J. Quant. Chem 106 ページ: 344-350
• [雑誌論文] Optimal isotope labelling for NMR protein structure determinations (2006)
  • 著者名/発表者名: Kainosho, M., Torizawa, T., Iwashita, Y., Terauchi, T., Ono, A., M., Gontert, P.
  • 雑誌名: Nature 440 ページ: 52-57
• [雑誌論文] Evaluation of stereo-array isotope labeling (SAIL) patterns for automated structural analysis of proteins with CYANA (2006)
  • 著者名/発表者名: Ikeya, T., Terauchi, T., Guntert, P., Kainosho, M.
  • 雑誌名: Magnetic Resonance in Chemistry 44
• [雑誌論文] Automated protein structure determination from NMR spectra (2006)
  • 著者名/発表者名: Lopez-Mendez, B., Guntert, P.
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 128 ページ: 13112-13122
• [雑誌論文] Fully automated structure determinations of the Fes SH2 domain using different sets of NMR spectra (2006)
  • 著者名/発表者名: Scott, A., Lopez-Mendez, B., Guntert, P.
  • 雑誌名: Magnetic Resonance in Chemistry 44
• [雑誌論文] 高分子量タンパク質のNMR構造決定-より速く、より正確に : タンパク質NMRの常識を覆す革新技術SAIL法 (2006)
  • 著者名/発表者名: 甲斐荘 正恒, Guntert, P.
  • 雑誌名: バイオテクノロジージャーナル 6 ページ: 467-470
• [図書] 計算シミュレーションと分析データ解析(分担執筆項目:NMRによる蛋白質構造決定の自動化) (2007)
  • 著者名/発表者名: 池谷 鉄兵, Guntert Peter, 甲斐荘 正恒(分担執筆者)
  • 総ページ数: 18
  • 出版者: 丸善株式会社