| 研究課題/領域番号 |
19K15407
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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小区分28040:ナノバイオサイエンス関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 (2020)
群馬大学 (2019) |
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研究代表者 |
茂木 俊憲 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 先端機能材料研究部, 主任研究員(任常) (00780602)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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| キーワード | 脂質二重膜 / 原子間力顕微鏡 / 膜タンパク質 / 一分子観察 / ドメイン / 荷電脂質 / 単一分子拡散 / 脂質膜 / 蛍光顕微鏡 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、脂質膜ドメインがどのように膜タンパク質会合体形成に影響するのか、分子レベルでの解明を目指す。固体基板上に形成した平面人工脂質膜(SLB)にて、原子間力顕微鏡(AFM)観察から、モデル膜タンパク質であるバクテリオロドプシン(bR)の会合体形成に作用する膜構造因子を明らかにする。ドメインへと分配されたbR会合体の直接計測とともに、会合体形成過程の蛍光顕微鏡によるその場観察から速度論的解釈を行う。粗視化シミュレーションと組み合わせ、複雑な会合体形成挙動を示す膜タンパク質にも適応可能な、膜タンパク質会合体形成挙動を予測可能な基盤技術の創出を目指す。
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| 研究成果の概要 |
マイカ上に作製した人工脂質膜内の負荷電脂質(PG)ドメインから、膜タンパク質バクテリオロドプシンが排斥され、周囲中性脂質(PC)領域にて結晶形成した。膜タンパク質が結晶形成する生体膜内にはPGが多いことからも、膜タンパク質と脂質間の相互作用が結晶形成に寄与することが分かった。
C12-PC(DLPC)またはC18-PC(DPPC)人工膜内で膜タンパク質が結晶化することが分かった。DLPC内での結晶構造が元の構造と異なることから、脂質-膜タンパク質間の疎水部ミスマッチに起因するタンパク質構造変化が示唆された。また、ドメインによる排斥効果を評価するため、蛍光標識タンパク質の一分子拡散解析を行った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
膜タンパク質結晶形成は膜タンパク質を標的とした創薬の観点から重要である。また、人工脂質膜内にて二次元結晶を形成することで、機能発現や薬剤等との他分子間反応に伴う膜タンパク質構造変化の評価が可能になるが、その報告例は少ない。本課題では、固体基板上で物性制御された平面人工脂質膜内での一分子拡散計測および原子間力顕微鏡観察からタンパク質の結晶形成・機能発現に脂質の分子間力、電荷および膜流動性が寄与することを示した。結晶化が難しい柔軟な膜外領域を持つGタンパク質共役受容体等の膜タンパク質へと対象を拡張し、化合物や薬剤に応答する膜タンパク質の動的構造変化を検出可能な基盤創出を目指すことができる。
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