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選択励起パルスを用いる高感度多次元NMR測定法の開発と応用

研究課題

研究課題/領域番号 20K06533
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分43020:構造生物化学関連
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

葛西 卓磨  国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専門技術員 (70446516)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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)
キーワード核磁気共鳴法 / 選択励起パルス / タンパク質 / ベイズ推定 / マルコフ連鎖モンテカルロ法
研究開始時の研究の概要

核磁気共鳴(NMR)法は、タンパク質等生体分子の解明への貢献が期待される一方、高分子量タンパク質を測定する場合や、生細胞中で測定する場合など、磁化の減衰の速さに由来する感度の低さの問題があった。本研究は、従来のNMR法とは異なり、磁化があまり減衰しないよう短い時間で測定を終え、それに伴う解像度の減少を測定法と解析法の工夫で補うことにより、感度の向上を図るものである。補助事業期間中に、方法の開発、高難度タンパク質における実証実験、生物学への応用をおこなう。

研究成果の概要

核磁気共鳴(NMR)法によりタンパク質等の分子を解析する際、大きな分子の測定は磁化が速く減衰してしまうことで困難であった。本研究は、周波数の範囲を選んで磁化を制御する選択励起パルスの活用により、この問題の解決を目指すものである。研究期間には、主に、この目的のための要素技術として、これまでに測定されたデータの情報を用い、次にどのような設定で測定をおこなえばより多くの情報を得られるかを自律的に決定する適応的測定法を開発した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、主に、過去の測定データから現時点で持っている情報を分析し、「次の測定をどのような条件でおこなえばより多くの情報が得られる可能性が高まるか」を統計学的に分析する実験計画の手法を研究開発し、核磁気共鳴(NMR)法に適用した。複雑な結果を返す測定に対して、統計的に最も有意義な測定条件を人力で決めるのは容易ではなく、このような手法は科学・産業におけるさまざまな測定に活用できる。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Direct Observation of Membrane-Associated H-Ras in the Native Cellular Environment by In-Cell <sup>19</sup>F-NMR Spectroscopy2023

    • 著者名/発表者名
      Ikari Masaomi、Yagi Hiromasa、Kasai Takuma、Inomata Kohsuke、Ito Masahiro、Higuchi Kae、Matsuda Natsuko、Ito Yutaka、Kigawa Takanori
    • 雑誌名

      JACS Au

      巻: 3 号: 6 ページ: 1658-1669

    • DOI

      10.1021/jacsau.3c00108

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Molecular mechanism of glycolytic flux control intrinsic to human phosphoglycerate kinase2021

    • 著者名/発表者名
      Hiromasa Yagi, Takuma Kasai, Elisa Rioual, Teppei Ikeya, Takanori Kigawa
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

      巻: 118 号: 50

    • DOI

      10.1073/pnas.2112986118

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 符号化標識法とテンソル分解を活用した重複NMRシグナルの分離と情報取得2021

    • 著者名/発表者名
      葛西卓磨
    • 雑誌名

      NMRによる有機材料分析とその試料前処理、データ解釈

      巻: 1 ページ: 614-623

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] タンパク質の構造や動きを解析するSiPex法2020

    • 著者名/発表者名
      葛西卓磨、木川隆則
    • 雑誌名

      化学

      巻: 75(6) ページ: 32-36

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] NMRにおけるデータ点フィッティングとベイズ推定2023

    • 著者名/発表者名
      葛西 卓磨
    • 学会等名
      第23回若手NMR研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 観測データにもとづき実験条件を自律的に選択する適応的NMR測定法2023

    • 著者名/発表者名
      葛西卓磨
    • 学会等名
      先端研究設備プラットフォームプログラム「データ駆動型・AI駆動型研究推進のための統合環境ワークショップ」
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 測定中にパラメータを自律的に選択することで高精度を目指す適応的NMR測定法2022

    • 著者名/発表者名
      葛西卓磨、木川隆則
    • 学会等名
      第61回NMR討論会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] In-measurement T1 estimation for adaptive optimization of the excitation angles and the recycling delays to improve NMR sensitivity2021

    • 著者名/発表者名
      Takuma Kasai, Takanori Kigawa
    • 学会等名
      ISMAR-APNMR-NMRSJ-SEST2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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