加圧下における蛋白質分子内部芳香環反転運動の解析

• 研究課題/領域番号: 25440018
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 構造生物化学
• 研究機関: 熊本大学 (2015); 名古屋大学 (2013-2014)
• 研究代表者: 武田 光広 熊本大学, 生命科学研究部, 助教 (90508558)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2013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: NMR / SAIL / ＮＭＲ / ＳＡＩＬ / タンパク質 / 構造ゆらぎ / 高圧実験 / 芳香環反転

研究成果の概要

蛋白質のフェニルアラニン、チロシン残基芳香環は原子が細密充填した分子内部においてもCベータ-Cガンマ軸周りに反転しており、同反転は蛋白質の大きな構造揺らぎ(large amplitude breathing motion)に伴う分子内の間隙(Cavity)生成に依存する。本課題では、加圧状態における蛋白質中の芳香環反転速度をSAIL(立体整列同位体標識)-NMR法を利用して精密に測定し、反転速度の圧力依存性から構造揺らぎにより生じる間隙の大きさ（活性化体積）を見積もった。本成果は、これまで知見が全くなかった蛋白質の大きな構造揺らぎの研究の礎となると期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Nano-mole scale side-chain assignment by 1H-detected protein solid-state NMR by ultra-fast magic-angle spinning and stereo-array isotope labeling (2015)
  • 著者名/発表者名: Songlin Wang, Sudhakar Parthasarathy, Yusuke Nishiyama, Yuki Endo, Takahiro Nemoto, Kazuo Yamauchi, Tetsuo Asakura, Mitsuhiro Takeda, Tsutomu Terauchi, Masatsune Kainosho, and Yoshitaka Ishii
  • 雑誌名: PLoS One 巻: １０ 号: 4 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0122714
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Nano-mole scale sequential signal assignment by 1H-detected protein solid-state NMR (2015)
  • 著者名/発表者名: Songlin Wang, Sudhakar Parthasarathy, Yiling Xiao, Yusuke Nishiyama, Fei Long, Isamu Matsuda, Yuki Endo, Takahiro Nemoto, Kazuo Yamauchi, Tetsuo Asakura, Mitsuhiro Takeda, Tsutomu Terauchi, Masatsune Kainosho, Yoshitaka Ishii
  • 雑誌名: Chem. Commun. (Camb) 巻: ５１ 号: 81 ページ: 15055-8
  • DOI: 10.1039/c5cc04618a
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Differential large-amplitude breathing motions in the interface of FKBP12-drug complexes (2015)
  • 著者名/発表者名: Chun-Jiun Yang, Mitsuhiro Takeda, Tsutomu Terauchi, JunGoo Jee, Masatsune Kainosho
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 54 号: 47 ページ: 6983-95
  • DOI: 10.1021/acs.biochem.5b00820
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Automated resonance assignment of the 21 kDa stereo-array isotope labeled thioldisulfide oxidoreductase DsbA. (2014)
  • 著者名/発表者名: Schmidt, E., Ikeya, T., Takeda, M., Loehr, F., Buchner, L., Ito, Y., Kainosho, M., Guentert, P.
  • 雑誌名: J. Magn. Reson. 巻: 249 ページ: 88-93
  • DOI: 10.1016/j.jmr.2014.10.005
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Expression and purification of a GRAS domain of SLR1, the rice DELLAprotein (2014)
  • 著者名/発表者名: Sato, T., Miyanoiri, Y., Takeda, M., Naoe, Y., Mitani, R., Hirano, K., Takehara, S., Kainosho, M., Matsuoka, M., Ueguchi-Tanaka, M., Kato, H.
  • 雑誌名: Protein Expr. Purif. 巻: N/A ページ: 248-254
  • DOI: 10.1016/j.pep.2014.01.006
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Use of H/D isotope effects to gather information about hydrogen bonding and hydrogen exchange rates (2014)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiro Takeda, Yohei Miyanoiri, Tsutomu Terauchi, Chun-Jiun Yang, Masatsune Kainosho
  • 雑誌名: J. Magn. Reson. 巻: 241 ページ: 148-154
  • DOI: 10.1016/j.jmr.2013.10.001
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Differential isotope-labeling for Leu and Val residues in a protein by E. coli cellular expression using stereo-specifically methyl labeled amino acids (2013)
  • 著者名/発表者名: Yohei Miyanoiri, Mitsuhiro Takeda, Kosuke Okuma, Akira M. Ono, Tsutomu Terauchi, Masatsune Kainosho
  • 雑誌名: J. Biomol. NMR 巻: 57 号: 3 ページ: 237-249
  • DOI: 10.1007/s10858-013-9784-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular bases of multimodal regulation of a fungal transient receptor potential (TRP) channel (2013)
  • 著者名/発表者名: Ihara M,Hamamoto S, Miyanoiri Y, Takeda M, Kainosho M, Yabe I, Uozumi N, Yamashita A
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: (in press) 号: 21 ページ: 15303-17
  • DOI: 10.1074/jbc.m112.434795
  • 査読あり
• [学会発表] NMR Hydrogen exchange study of polar side-chain groups in proteins (2015)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiro Takeda, Yohei Miyanoiri, Chun-Jiun Yang, Sanae Kondo, Tsutomu Terauchi, Masatsune Kainosho
  • 学会等名: ISMAR
  • 発表場所: Shanghai, China
  • 年月日: 2015-08-17
  • 国際学会
• [学会発表] 13C NMR analyses using site-specific isotope labeling for studying hydrogen exchange and protonation states of polar side-chain groups in proteins (2015)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiro Takeda, Yohei Miyanoiri, Chun-Jiun Yang, Sanae Kondo, Tsutomu Terauchi, Masatsune Kainosho
  • 学会等名: Asia-Pacific NMR
  • 発表場所: Hong Kong, China
  • 年月日: 2015-08-13
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] SAIL法を利用したタンパク質構造揺らぎのＮＭＲ研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 武田光広、甲斐荘正恒
  • 学会等名: 第５３回NMR討論会
  • 発表場所: 大阪大学吹田キャンパス
  • 年月日: 2014-11-04 – 2014-11-06
  • 招待講演
• [学会発表] NMR method for investigating hydrogen exchange rate of lysine side-chain amino group (2014)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiro Takeda, Tsutomu Terauchi and Masatsune Kainosho
  • 学会等名: International Conference of Magnetic Resonance in Biological System
  • 発表場所: USA, Dallas
  • 年月日: 2014-08-24 – 2014-08-29
• [学会発表] 蛋白質リジン残基側鎖アミノ基の水素交換速度の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 武田光広、寺内勉、甲斐荘正恒
  • 学会等名: 第５2回NMR討論会
  • 発表場所: 石川県金沢市石川県立音楽堂
• [学会発表] SAIL―ＮＭＲ法による蛋白質過渡的揺らぎの研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 武田光広
  • 学会等名: 平成25年度 日本分光学会ＮＭＲ分光部会 講習会
  • 発表場所: 愛知県名古屋市名古屋大学ES館会議室
  • 招待講演
• [学会発表] SAIL-NMR法による蛋白質の Large amplitude breathing motion の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 武田光広
  • 学会等名: 大学院セミナー
  • 発表場所: 滋賀県草津市立命館大学びわこ・くさつキャンパス
  • 招待講演
• [備考] 名古屋大学理学研究科付属構造生物学研究センター
  • URL: http://str.bio.nagoya-u.ac.jp:8080/Plone