NMR自動解析手法の細胞内蛋白質構造決定への最適化

• 研究課題/領域番号: 25440032
• 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: 首都大学東京
• 研究代表者: PETER GUENTERT 首都大学東京, 理工学研究科, 教授 (20392110)
• 研究分担者: 池谷 鉄兵 首都大学東京, 理工学研究科, 助教 (30457840)
• 連携研究者: 伊藤 隆 首都大学東京, 理工学研究科, 教授 (80261147)
• 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: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2014年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2013年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: NMR立体構造計算 / NMR信号自動解析 / NMR 立体構造計算 / CYANA / NOE自動解析 / eNOE / NMR^2 / ベイズ推定 / 蛋白質-リガンド複合体 / In-cell NMR / NMRデータの自動帰属 / 構造計算 / FLYA

研究成果の概要

In-cell NMR法と呼ばれる近年急速に開発が進む新しいNMRの手法は，細胞が生きたままの状態下での蛋白質のNMRスペクトル測定を可能にした．本課題では，膨大なノイズと信号強度の減少により，曖昧，複雑化したNMRデータを，統計的，客観的に分析し，立体構造計算を行う自動解析システムを開発に成功した．この自動解析手法を，実際のin-cell NMRデータにも適用し，極めて高精度の構造決定が可能であることを示した．また本手法が，従来の溶液，固体NMRにも適用可能な汎用手法であり，様々な蛋白質やRNAのNMR解析に有効であることを示した．

研究成果

• [雑誌論文] NMR-based determination of the 3D structure of the ligand-protein interaction site without protein resonance assignment. (2016)
  • 著者名/発表者名: Orts, J., Waelti, M. A., Marsh, M., Vera, L., Gossert, A. D., Guentert, P. & Riek, R.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 138 号: 13 ページ: 4393-4400
  • DOI: 10.1021/jacs.5b12391
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Protein NMR Structure Refinement based on Bayesian Inference (2016)
  • 著者名/発表者名: Teppei Ikeya, Shiro Ikeda, Takanori Kigawa, Yutaka Ito and Peter Guentert
  • 雑誌名: J. Phys.: Conf. Ser. 巻: 699 ページ: 012005-012005
  • DOI: 10.1088/1742-6596/699/1/012005
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Solid-state NMR sequential assignments of the N-terminal domain of HpDnaB helicase. (2016)
  • 著者名/発表者名: Wiegand, T., Gardiennet, C., Ravotti, F., Bazin, A., Kunert, B., Lacabanne, D., Cadalbert, R., Guentert, P., Terradot, L., Boeckmann, A. & Meier, B. H.
  • 雑誌名: Biomol. NMR Assign. 巻: 10 号: 1 ページ: 13-23
  • DOI: 10.1007/s12104-015-9629-8
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The exact NOE as an alternative in ensemble structure determination. (2016)
  • 著者名/発表者名: Voegeli, B., Olsson, S., Guentert, P. & Riek, R.
  • 雑誌名: Biophys. J. 巻: 110 号: 1 ページ: 113-126
  • DOI: 10.1016/j.bpj.2015.11.031
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Compiled data set of exact NOE distance limits, residual dipolar couplings and scalar couplings for the protein GB3. (2015)
  • 著者名/発表者名: Voegeli, B., Olsson, S., Riek, R. & Guentert, P.
  • 雑誌名: Data in Brief 巻: 5 ページ: 99-106
  • DOI: 10.1016/j.dib.2015.08.020
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A structural ensemble of the enzyme cyclophilin reveals an orchestrated mode of action at atomic resolution. (2015)
  • 著者名/発表者名: Chi, C. N., Voegeli, B., Bibow, S., Strotz, D., Orts, J., Guentert, P. & Riek, R.
  • 雑誌名: Angew. Chem. 巻: 54 号: 40 ページ: 11657-11661
  • DOI: 10.1002/anie.201503698
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] NMR structure calculation for all small molecule ligands and non-standard residues from the PDB Chemical Component Dictionary. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yilmaz Maden, E. & Guentert, P.
  • 雑誌名: J. Biomol. NMR 巻: 63 号: 1 ページ: 21-37
  • DOI: 10.1007/s10858-015-9959-y
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Complementarity and congruence between exact NOEs and traditional NMR probes for spatial decoding of protein dynamics. (2015)
  • 著者名/発表者名: Voegeli, B., Olsson, S., Riek, R. & Guentert, P.
  • 雑誌名: J. Struct. Biol. 巻: 191 号: 3 ページ: 306-317
  • DOI: 10.1016/j.jsb.2015.07.008
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Combined automated NOE assignment and structure calculation with CYANA. (2015)
  • 著者名/発表者名: Guentert, P. & Buchner, L.
  • 雑誌名: J. Biomol. NMR 巻: 62 号: 4 ページ: 453-471
  • DOI: 10.1007/s10858-015-9924-9
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] NMR Exchange Format: a unified and open standard for representation of NMR restraint data. (2015)
  • 著者名/発表者名: Gutmanas, A., Adams, P. D., Bardiaux, B., Berman, H. M., Case, D. A., Fogh, R. H. Guentert, P., et.al
  • 雑誌名: Nat. Struct. Mol. Biol. 巻: 22 号: 6 ページ: 433-434
  • DOI: 10.1038/nsmb.3041
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Combined automated NOE assignment and structure calculation with CYANA. (2015)
  • 著者名/発表者名: Guentert, P. & Buchner
  • 雑誌名: J. Biomol. NMR 巻: ?
  • 査読あり
• [雑誌論文] Systematic evaluation of combined automated NOE assignment and structure calculation with CYANA. (2015)
  • 著者名/発表者名: Buchner, L. & Guentert, P.
  • 雑誌名: J. Biomol. NMR 巻: ?
  • 査読あり
• [雑誌論文] The RING domain of human promyelocytic leukemia protein (PML). (2015)
  • 著者名/発表者名: Huang, S. Y., Chang, C. F., Fan, P. J., Naik, M. T., Guentert, P., Shih, H. M. & Huang, T. H.
  • 雑誌名: J. Biomol. NMR 巻: 61 号: 2 ページ: 173-180
  • DOI: 10.1007/s10858-015-9901-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Increased reliability of NMR protein structures by consensus structure bundles. (2015)
  • 著者名/発表者名: Buchner, L. & Guentert, P.
  • 雑誌名: Structure 巻: 23 号: 2 ページ: 425-434
  • DOI: 10.1016/j.str.2014.11.014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomic-resolution three-dimensional structure of amyloid β fibrils bearing the Osaka mutation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Schuetz, A. K., Vagt, T., Huber, M., Ovchinnikova, O. Y., Cadalbert, R., Wall, J., Guentert, P., Boeckmann, A., Glockshuber, R., and Meier, B. H.
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 54 号: 1 ページ: 331-335
  • DOI: 10.1002/anie.201408598
  • 査読あり
• [雑誌論文] Automated structure determination from NMR spectra. (2015)
  • 著者名/発表者名: Schmidt, E. & Guentert, P.
  • 雑誌名: Meth. Mol. Biol. 巻: 1261 ページ: 303-329
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-2230-7_16
  • ISBN: 9781493922291, 9781493922307
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of incomplete NOESY peaks of the interface residues on structure determinations of homodimeric proteins. (2014)
  • 著者名/発表者名: Lin, Y. J., Ikeya, T., Kirchner, D. K. & Guentert, P.
  • 雑誌名: J. Chin. Chem. Soc. 巻: 61 号: 12 ページ: 1297-1306
  • DOI: 10.1002/jccs.201400095
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Novel RNA recognition motif domain in cytoplasmic polyadenylation element binding protein 3. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tsuda, K., Kuwasako, K., Nagata, T., Takahashi, M., Kigawa, T., Kobayashi, N., Guentert, P., Shirouzu, M., Yokoyama, S. & Muto, Y.
  • 雑誌名: Proteins 巻: 82 号: 10 ページ: 2879-2886
  • DOI: 10.1002/prot.24651
  • 査読あり
• [雑誌論文] RBFOX and SUP-12 sandwich a guanine base to form a stable complex and regulate tissue-specific splicing. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kuwasako K, Takahashi M, Unzai S, Tsuda K, Yoshikawa S, He F, Kobayashi N, Guntert P, Shirouzu M, Ito T, Tanaka A, Yokoyama S, Hagiwara M, Kuroyanagi H, and Muto Y.
  • 雑誌名: Nat. Struct. Mol. Biol. 巻: 21(9) 号: 9 ページ: 778-86
  • DOI: 10.1038/nsmb.2870
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structural features of peptoid-peptide hybrids in lipid-water interfaces. (2014)
  • 著者名/発表者名: Uggerhoej, L. E., Munk, J. K., Hansen, P. R., Guentert, P. & Wimmer, R.
  • 雑誌名: FEBS Lett. 巻: 588 号: 17 ページ: 3291-3297
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2014.07.016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spontaneous self assembly of fragments of engineered Armadillo repeat proteins into a folded structure. (2014)
  • 著者名/発表者名: Watson, R. P., Christen, M. T., Bumbak, F., Ewald, C., Reichen, C. Mihajlovic, M., Schmidt, E., Guentert, P., Caflisch, A., Plueckthun, A., Zerbe, O.
  • 雑誌名: Structure 巻: 22 号: 7 ページ: 985-995
  • DOI: 10.1016/j.str.2014.05.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Automated NMR resonance assignment strategy for RNA via the phosphodiester backbone based on high-dimensional through-bond APSY experiments. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kraehenbuehl, B., El Bakkali, I., Schmidt, E., Guentert, P. & Wider, G.
  • 雑誌名: J. Biomol. NMR 巻: 59 号: 2 ページ: 87-93
  • DOI: 10.1007/s10858-014-9829-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structure of a PCP/Sfp complex reveals the structural basis for carrier protein posttranslational modification. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tufar, P., Rahighi, S., Kraas, F. I., Kirchner, D. K., Loehr, F., Henrich, E., Koepke, J., Dikic, I., Guentert, P., Marahiel, M. A. & Doetsch, V.
  • 雑誌名: Chem. Biol. 巻: 21 号: 4 ページ: 552-562
  • DOI: 10.1016/j.chembiol.2014.02.014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Towards a true protein movie: A perspective on the potential impact of the ensemble-based structure determination using exact NOEs. (2014)
  • 著者名/発表者名: Voegeli, B., Orts, J., Strotz, D., Chi, C., Minges, M., Waelti, M. A., Guentert, P. & Riek, R.
  • 雑誌名: J. Magn. Reson. 巻: 241 ページ: 53-59
  • DOI: 10.1016/j.jmr.2013.11.016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of residues required for stalled-ribosome rescue in the codon-independent release factor YaeJ. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kogure, H., Handa, H., Nagata, M., Kanai, N., Guntert, P., Kubota, K., Nameki, N.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 42 号: 5 ページ: 3152-3163
  • DOI: 10.1093/nar/gkt1280
  • 査読あり
• [雑誌論文] Peak picking NMR spectral data using non-negative matrix factorization (2014)
  • 著者名/発表者名: Tikole, S., Jaravine, V., Rogov, V., Doetsch, V. & Guentert, P.
  • 雑誌名: BMC Bioinformatics 巻: 15 号: 1 ページ: 46-46
  • DOI: 10.1186/1471-2105-15-46
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stereospecific assignments in proteins using exact NOEs. (2013)
  • 著者名/発表者名: Orts, J., Vaegeli, B., Riek, R. & Guentert, P.
  • 雑誌名: J. Biomol. NMR 巻: 57 号: 3 ページ: 211-218
  • DOI: 10.1007/s10858-013-9780-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Automated and assisted RNA resonance assignment using NMR chemical shift statistics. (2013)
  • 著者名/発表者名: Aeschbacher, T., Schmidt, E., Blatter, M., Maris, C., Duss, O., Allain, F. H.-T., Guentert, P. & Schubert, M.
  • 雑誌名: Nucl. Acids Res. 巻: 41 号: 18 ページ: e172-e172
  • DOI: 10.1093/nar/gkt665
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reliability of exclusively NOESY-based automated resonance assignment and structure determination of proteins. (2013)
  • 著者名/発表者名: Schmidt, E. & Guentert, P.
  • 雑誌名: J. Biomol. NMR 巻: 57 号: 2 ページ: 193-204
  • DOI: 10.1007/s10858-013-9779-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of NMR spectral resolution on protein structure calculation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tikole, S., Jaravine, V., Orekhov, V. Yu. & Guentert, P.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 8 号: 7 ページ: e68567-e68567
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0068567
  • 査読あり
• [雑誌論文] Estimating structure quality trends in the Protein Data Bank by equivalent resolution. (2013)
  • 著者名/発表者名: Bagaria, A., Jaravine, V. & Guentert, P.
  • 雑誌名: Comp. Biol. Chem. 巻: 46 ページ: 8-15
  • DOI: 10.1016/j.compbiolchem.2013.04.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular crowding drives active Pin1 into nonspecific complexes with endogenous proteins prior to substrate recognition. (2013)
  • 著者名/発表者名: Luh, L. M., Haensel, R., Loehr, F., Kirchner, D. K., Krauskopf, K., Pitzius, S., Schaefer, B., Tufar, P., Corbeski, I., Guentert, P. & Doetsch, V.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 135 号: 37 ページ: 13796-13803
  • DOI: 10.1021/ja405244v
  • 査読あり
• [雑誌論文] 1H, 13C, and 15N resonance assignments of the dsRBDs of mouse RNA helicase A (2013)
  • 著者名/発表者名: Takashi Nagata T, Kengo Tsuda, Naohiro Kobayashi, Peter Guntert, Shigeyuki Yokoyama, and Yutaka Muto
  • 雑誌名: Biomolecular NMR Assignment 巻: 7巻 号: 1 ページ: 69-72
  • DOI: 10.1007/s12104-012-9380-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recommendations of the wwPDB NMR Validation Task Force. (2013)
  • 著者名/発表者名: Montelione, G. T., Nilges, M., Bax, A., Guentert, P., Herrmann, T., Richardson, J. S., Schwieters, C., Vranken, W. F., Vuister, G. W., Wishart, D. S., Berman, H. M., Kleywegt, G. J.& Markley, J. L.
  • 雑誌名: Structure 巻: 21 号: 9 ページ: 1562-1570
  • DOI: 10.1016/j.str.2013.07.021
  • 査読あり
• [学会発表] Automated assignment of NMR spectra with FLYA (2016)
  • 著者名/発表者名: Guentert, P.
  • 学会等名: ライデン大学セミナー
  • 発表場所: オランダ ライデン
  • 年月日: 2016-03-30
  • 招待講演
• [学会発表] NMR structure analysis with CYANA (2016)
  • 著者名/発表者名: Guentert, P.
  • 学会等名: 2nd G-NMR School
  • 発表場所: ドイツ フランクフルト
  • 年月日: 2016-02-29
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular multibody dynamics (2016)
  • 著者名/発表者名: Guentert, P.
  • 学会等名: 京都大学セミナー
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2016-02-15
  • 招待講演
• [学会発表] CYANA: A tool for structure calculation (2016)
  • 著者名/発表者名: Guentert, P.
  • 学会等名: NMR Meets Biology
  • 発表場所: インド ケララ
  • 年月日: 2016-02-14
  • 招待講演
• [学会発表] Computation methods to study biomolecular systems (2016)
  • 著者名/発表者名: Guentert, P.
  • 学会等名: 京都大学セミナー
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2016-02-09
  • 招待講演
• [学会発表] Insight into protein structure and dynamics from solution- and solid-state NMR (2015)
  • 著者名/発表者名: Guentert, P.
  • 学会等名: WPI-NEXT Workshop on High Resolution Cell Biology
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2015-10-01
  • 招待講演
• [学会発表] Automated NMR resonance assignment and structure calculation (2015)
  • 著者名/発表者名: Guentert, P.
  • 学会等名: 名古屋大学セミナー
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2015-09-30
  • 招待講演
• [学会発表] Consensus structure bundles and the information content of NMR restraints (2015)
  • 著者名/発表者名: Guentert, P.
  • 学会等名: 第16回若手NMR研究会
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2015-09-27
  • 招待講演
• [学会発表] NMR structure calculation (2015)
  • 著者名/発表者名: Guentert, P.
  • 学会等名: EMBO Practical Course on Structure Determination of Biological Macromolecules by Solution NMR
  • 発表場所: ドイツ
  • 年月日: 2015-07-31
  • 招待講演
• [学会発表] Advances in automated assignment and structure determination of difficult proteins (2015)
  • 著者名/発表者名: Guentert, P.
  • 学会等名: Paulo Foundation Symposium
  • 発表場所: フィンランド ヘルシンキ
  • 年月日: 2015-06-09
  • 招待講演
• [学会発表] Advances in automated assignment and structure determination of difficult proteins (2015)
  • 著者名/発表者名: Guentert, P.
  • 学会等名: Symposium on in-cell NMR studies
  • 発表場所: 東京 秋葉原
  • 年月日: 2015-04-24
  • 招待講演