| 研究課題/領域番号 |
19K07040
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分47020:薬系分析および物理化学関連
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| 研究機関 | 東京大学 (2021)
国立研究開発法人産業技術総合研究所 (2019-2020) |
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研究代表者 |
徳永 裕二 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 助教 (80713354)
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| 研究分担者 |
坂倉 正義 横浜市立大学, 生命医科学研究科, 助教 (20334336)
鴫 直樹 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (20392623)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | タンパク質 / システイン残基 / 過硫化 / tRNA修飾 / 核磁気共鳴 / 高分子量観測 / NMR / システイン / 硫黄修飾 / 高分子量タンパク質 / 重水素化 / 硫黄運搬 / 硫黄化修飾 / 構造平衡 / レッドクス修飾 / 膜タンパク質 / 膜貫通領域 / レドックス修飾 / 溶液NMR法 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
膜タンパク質の膜貫通領域のシステインは、安定性に寄与しにくく役割は謎である。本研究では、当該システインが細胞内外のレドックスセンサーとして働く仮説を立て、実験的に検証する。このために、嫌気環境下でシステインの修飾状態を安定に制御した試料を調製し、溶液NMR法にて無侵襲に残基分解能の構造情報を取得する独自のアプローチを確立し、取扱いの難しい膜タンパク質のシステイン修飾状態を解析可能とする。このアプローチを、近年、膜貫通領域システインのレドックス修飾に基づく機能制御が報告されたアクアポリン８に適用することで、酸素と硫黄、原子１個の修飾の違いが、チャネル機能を逆方向に制御する構造機構を解明する。
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| 研究成果の概要 |
タンパク質のひとつひとつのアミノ酸残基からまんべんなく構造情報を取得する目的に汎用される二次元1H-15N相関測定法について、15N直接検出CRINEPT法を開発することにより、脂質二重膜中に埋め込まれた膜タンパク質など高分子量タンパク質の観測における高感度化を達成し、医療用抗体アナログの製剤・保存温度条件におけるNMR観測に世界で初めて成功した。
また、大腸菌のtRNA硫黄修飾関連タンパク質であるTusEのNMR解析より、硫黄運搬に使われるCys108が積荷硫黄原子を付加し硫化状態となると、当該部位を保護するような構造変化を起こすことを見出し、このことによる効率的な硫黄運搬機構を提示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で開発した15N CRINEPT法は、溶液NMR法の最大の課題である高分子量限界を大幅に改善するとともに、従来は解析が困難であった重水素化できないタンパク質にも適用範囲を持つため、膜タンパク質のレドックス感知機構の解明のみならず、基礎研究および創薬分野に幅広く波及効果をもたらす極めて普遍性の高い技術的進歩として有意義である。
TusEを対象としたNMR解析から明らかとされた硫化に伴う合目的的な構造変化は、化学的な安定性の低い硫黄修飾を介した情報伝達に対して頑強性をもたらす機構と捉えることができ、近年脚光を浴び始めた生体内の超硫黄分子群の制御を研究する上での先駆的な知見となる。
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