生理的条件下で天然構造と平衡にあるタンパク質の変性構造の解明

• 研究課題/領域番号: 21570173
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 関西学院大学
• 研究代表者: 瀬川 新一 関西学院大学, 理工学部, 教授 (70103132)
• 研究分担者: 野田 康夫 関西学院大学, 理工学部, 教育技術主事 (40268511) ; 油谷 克英 独立行政法人理化学研究所, 理化学研究所播磨研究所, 上級研究員 (90089889)
• 連携研究者: 杉本 華幸 関西学院大学, 理工学研究科, 博士研究員 (60529527)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011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); 2011年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2010年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2009年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: タンパク質のフォールディング / H/D交換反応とNMR測定 / リゾチームS-S結合欠損変異体 / 超好熱菌由来のタンパク質 / ピロリドンカルボキシルペプチダーゼ / タンパク質の変性状態 / グリセロールによる選択的水和 / タンパク質フォールディング / 超好熱菌由来タンパク質 / H / D交換反応とNMR測定

研究概要

S-S結合を欠損させて天然の立体構造を失わせたリゾチーム分子に残留する部分秩序構造をNMR分光法と重水素交換法を組み合わせて研究した結果、リゾチームに存在するA、B、Cへリックスが作るαドメインの疎水性ポケットにβシートの底部にある残基I55、L56が固定された構造が、このタンパク質の折りたたみ反応開始部位であることを解明することができた。一方、ピロリドンカルボキシルペプチダーゼ(PCP)の天然立体構造の揺らぎを調べる実験からは、208残基から成るこのタンパク質の残基70番近傍で起きる構造変化がこのタンパク質を2つの大きな構造ドメインに分割しようとするが、その揺らぎのモードが立体構造を完全な無秩序鎖状態にほどいてしまうことを突き止めた。

研究成果

• [雑誌論文] Glycerol-Enhanced Detection of a Preferential Structure Latent in Unstructured 1SS-Variants of Lysozyme (2012)
  • 著者名/発表者名: Noda, Y., Narama, K., Kasai, K., Tachibana, H. & Segawa, S.
  • 雑誌名: Biopolymers 巻: 97 ページ: 539-549
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modulation of Structure and Dynamics by Disulfide Bond Formation in Unfolded States (2012)
  • 著者名/発表者名: Silvers, R., Sziegat, F., Tachibana, H., Segawa, S., Whittaker, S., Gunther, U. L., Gabel, F., Huang, J., Blackledge, M., Wirmer-Bartoschek, J., Schwalbe, H.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 134 ページ: 6846-6854
  • 査読あり
• [雑誌論文] NMR and CD analysis of an intermediate state in the thermal unfolding process of mouse lipocalin-type prostaglandin D synthase (2012)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto, Y., Noda, Y., Iida, T., Yamaguchi, K., Nishimura, S., Tanaka, A., Segawa, S. & Inui, T.
  • 雑誌名: J. Biochem 巻: 151 ページ: 335-342
  • NAID: 10031166072
  • 査読あり
• [雑誌論文] NMR and CD analysis of an intermediate state in the thermal unfolding process of mouse lipocalin-type prostaglandin D synthase (2012)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto, Y., Noda, Y., Iida, T., Yamaguchi, K., Nishimura, S., Tanaka, A., Segawa, S., Inui, T.
  • 雑誌名: The Journal of Biochemistry 巻: 151 号: 3 ページ: 335-342
  • DOI: 10.1093/jb/mvr140
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modulation of Structure and Dynamics by Disulfide Bond Formation in Unfolded States (2012)
  • 著者名/発表者名: Segawa, S., Silvers, R.
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 巻: 134 号: 15 ページ: 6846-6854
  • DOI: 10.1021/ja3009506
  • 査読あり
• [雑誌論文] NMR Analysis of a Kinetically Trapped Intermediate of a Disulfide-Deficient Mutant of the Starch-Binding Domain of Glucoamylase (2011)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto, H., Noda, Y. & Segawa, S.
  • 雑誌名: J. Mol. Biol 巻: 412 ページ: 304-315
  • 査読あり
• [雑誌論文] NMR analysis of a Kinetically Trapped Intermediate of a Disulfide-Deficient Mutant of the Starch-Binding Domain of Glucoamylase (2011)
  • 著者名/発表者名: Segawa, S., Sugimoto, H.
  • 雑誌名: J.Mol.Biol. 巻: 412 号: 2 ページ: 304-315
  • DOI: 10.1016/j.jmb.2011.07.025
  • 査読あり
• [雑誌論文] Glycerol-Induced Folding of Unstructured Disulfide-Deficient Lysozyme into a Native-Like Conformation (2009)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto, K., Hirai, K., Kitamura, Y., Yamazaki, K., Yusa, M., Tokunaga, N., Doi, G., Noda, Y., Tachibana, H. & Segawa, S.
  • 雑誌名: Biopolymers 巻: 91 ページ: 665-675
  • 査読あり
• [雑誌論文] Glycerol-Induced Folding of Unstructured Disulfide-Deficient Lysozyme into a Native-Like Conformation (2009)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto, K.
  • 雑誌名: Biopolymers 91 ページ: 665-675
  • 査読あり
• [学会発表] ピロリドンカルボキシルペプチダーゼの折りたたみ-天然類似の反応中間体の検出 (2012)
  • 著者名/発表者名: キンマン・クリストファー、飯村哲史、野田康夫、油谷克英、瀬川新一
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学、西宮
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] ピロリドンカルボキシルペプチダーゼの天然立体構造の大規模な揺らぎをH/D交換反応で検出する (2012)
  • 著者名/発表者名: 薮本和義、飯村哲史、野田康夫、油谷克英、瀬川新一
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学、西宮
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] ピロリドンカルボキシルペプチダーゼの折りたたみ-天然類似の反応中間体の検出 (2012)
  • 著者名/発表者名: キンマン・クリストファー
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学西宮上ケ原キャンパス、兵庫県
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] ピロリドンカルボキシルペプチダーゼの天然立体構造の大規模な揺らぎをH/D交換反応で検出する (2012)
  • 著者名/発表者名: 薮本和義
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学西宮上ケ原キャンパス、兵庫県
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] S-S結合欠損リゾチームを用いた折りたたみ反応研究の総括-折りたたみ反応における各S-S結合の役割 (2011)
  • 著者名/発表者名: 瀬川新一、奈良間邦成、野田康夫、橘秀樹
  • 学会等名: 第11回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: ホテル阪急エキスポパーク、大阪
  • 年月日: 2011-06-09
• [学会発表] S-S結合欠損リゾチームを用いた折りたたみ反応研究の総括-折りたたみ反応における各S-S結合の役割 (2011)
  • 著者名/発表者名: 瀬川新一
  • 学会等名: 第11回日本蛋白質科学会
  • 発表場所: ホテル阪急エキスポパーク、大阪府
  • 年月日: 2011-06-09
• [学会発表] ピロリドンカルボキシルペプチダーゼ(PCP)の天然構造の揺らぎと折りたたみ反応過程の構造との関連 (2011)
  • 著者名/発表者名: 薮本和義
  • 学会等名: 第11回日本蛋白質科学会
  • 発表場所: ホテル阪急エキスポパーク、大阪府
  • 年月日: 2011-06-08
• [学会発表] Glycerol-induced folding in four species of 1SS-variants of lysozyme-the potential folded structure remaining in unstructured proteins. (2010)
  • 著者名/発表者名: Narama, K.
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会
  • 発表場所: 東北大学、川内キャンパス
  • 年月日: 2010-09-21
• [学会発表] Structural stability of each domain appearing in the early stage of PCP folding monitored by amide H/D exchange rates. (2010)
  • 著者名/発表者名: Yabumoto, K.
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会
  • 発表場所: 東北大学、川内キャンパス
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] NMR Analysis of a Kinetically Trapped Refolding Intermediate of a Disulfide-Deficient Mutant of the Starch-Binding Domain of Glucoamylase (2010)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto, H., Noda, Y. & Segawa, S.
  • 学会等名: 24^<th> Annual Symposium of The Protein Society
  • 発表場所: San Diego, CA, USA
  • 年月日: 2010-08-04
• [学会発表] NMR Analysis of a Kinetically Trapped Refolding Intermediate of a Disulfide-Deficient Mutant of the Starch-Binding Domain of Glucoamylase. (2010)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto, H.
  • 学会等名: 24^<th> Annual Symposium of The Protein Society
  • 発表場所: San Diego, CA, USA.
  • 年月日: 2010-08-04
• [学会発表] ジスルフィド結合を欠損させたデンプン結合ドメインのリフォールディング中間体のNMR解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 杉本華幸、野田康夫、瀬川新一
  • 学会等名: 第10回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2010-06-17
• [学会発表] H/D交換NMR測定法によるピロリドンカルボキシルペプチダーゼ(PCP)の折りたたみ反応における逐次構造変化の研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: キンマンクリストファー、薮本和義、横田洋平、野田康夫、油谷克英、瀬川新一
  • 学会等名: 第10回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2010-06-16
• [学会発表] NMR分光法を用いたジスルフィド結合を欠損させたデンプン結合ドメインのリフォールディング中間体の構造解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 杉本華幸
  • 学会等名: 日本農芸化学会2010年度大会
  • 発表場所: 東京大学駒場キャンパス
  • 年月日: 2010-03-29
• [学会発表] Residual Nonrandom Structures in Disulfide-Deficient Variants of Lysozyme (2009)
  • 著者名/発表者名: Kasai, K.
  • 学会等名: 第47回日本生物物理学会
  • 発表場所: アスティとくしま
  • 年月日: 2009-10-30
• [学会発表] Sequential folding pathway of PCP(pyrrolidone carboxyl peptidase)in the molten-globule-like stage and its refolding to the native state. (2009)
  • 著者名/発表者名: Yokota, Y.
  • 学会等名: 第47回日本生物物理学会
  • 発表場所: アスティとくしま
  • 年月日: 2009-10-30
• [学会発表] NMR analysis of a kinetically trapped refolding intermediate of a disulfide-deficient mutant of the starch-binding domain of glucoamylase (2009)
  • 著者名/発表者名: 杉本華幸、野田康夫、瀬川新一
  • 学会等名: 第82回日本生化学会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2009-10-22
• [学会発表] NMR analysis of intermediate in thermal unfolding process of mouse lipocalin-type prostaglandin D synthase (2009)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto, Y.
  • 学会等名: 第82回日本生化学会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2009-10-22
• [学会発表] The folding of PCP(Pyrrolidone Carboxyl Peptidase) proceeds in the denatured state similar to the stage of molten globule (2009)
  • 著者名/発表者名: Segawa, S., Yokota, Y., Dosei, M., Noda, Y. & Yutani, K.
  • 学会等名: The 23^<rd> Symposium of The Protein Society
  • 発表場所: Boston, U. S. A.
  • 年月日: 2009-07-25
• [学会発表] The folding of PCP(Pyrrolidone Carboxyl Peptidase)proceeds in the denatured state similar to the stage of molten globule (2009)
  • 著者名/発表者名: Segawa, S.
  • 学会等名: The 23rd Symposium of The Protein Society
  • 発表場所: Boston, MA, U.S.A.
  • 年月日: 2009-07-25
• [備考]