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原子分解能で細胞を解析する部位選択高感度固体核磁気共鳴法

研究課題

研究課題/領域番号 26291029
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 生物物理学
研究機関大阪大学

研究代表者

藤原 敏道  大阪大学, たんぱく質研究所, 教授 (20242381)

連携研究者 児嶋 長次郎  大阪大学, 蛋白質研究所, 准教授 (50333563)
松木 陽  大阪大学, 蛋白質研究所, 助教 (70551498)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円)
2016年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2015年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2014年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
キーワード核磁気共鳴 / 細胞生物学 / 構造生物学 / 細胞内分子構造 / 常磁性造影剤 / 細胞内局在イメージング / 生物物理学 / 生物物理
研究成果の概要

細胞内において運動性の高い球状蛋白質などの機能,構造,相互作用,安定性を原子分解能で解析できるのがIn-cell NMR分光法である。この方法を発展させて運動性の低い生体膜の蛋白質構造や細胞質の蛋白質集合体構造を定量的高感度でNMR解析可能にした。NMRで細胞内での位置情報を得られるようにする。応用としてモデル膜蛋白質についてNMRで得られた蛋白質構造や細胞内位置情報,電子顕微鏡像を組み合わせて,0.1nmから1μmの分解能で細胞モデル構造を提示した。このために,多次元固体NMR定量測定法,DNP固体NMR法,位置情報を与える常磁性造影剤・分極剤の細胞局在法,スピン拡散距離測定法を実施した。

報告書

(5件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (39件)

すべて 2018 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 4件、 査読あり 14件、 オープンアクセス 6件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 14件、 招待講演 11件) 図書 (1件) 備考 (2件) 産業財産権 (2件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Direct assignment of 13C solid-state NMR signals of TFoF1 ATP synthase subunit c-ring in lipid membranes and its implication for the ring structure2017

    • 著者名/発表者名
      Kang Su-Jin、Todokoro Yasuto、Bak Suyeon、Suzuki Toshiharu、Yoshida Masasuke、Fujiwara Toshimichi、Akutsu Hideo
    • 雑誌名

      Journal of Biomolecular NMR

      巻: 70 号: 1 ページ: 53-65

    • DOI

      10.1007/s10858-017-0158-x

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Protein 19F-labeling using transglutaminase for the NMR study of intermolecular interactions2017

    • 著者名/発表者名
      Hattori Yoshikazu、Heidenreich David、Ono Yuki、Sugiki Toshihiko、Yokoyama Kei-ichi、Suzuki Ei-ichiro、Fujiwara Toshimichi、Kojima Chojiro
    • 雑誌名

      Journal of Biomolecular NMR

      巻: 68 号: 4 ページ: 271-279

    • DOI

      10.1007/s10858-017-0125-6

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Mechanistic and structual basis of bioengineered bovine Cathelicidin-5 with optimized therapeutic activity2017

    • 著者名/発表者名
      Bikash R. Sahoo, Kenta Maruyama, Jyotheeswara R. Edula, Takahiro Tougan, Yuxi Lin, Young-Ho Lee, Toshihiro Horii, and Toshimichi Fujiwara
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7:44781 号: 1 ページ: 44781-44796

    • DOI

      10.1038/srep44781

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 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] Nanodisc-to-Nanofiber Transition of Noncovalent Peptide?Phospholipid Assemblies2017

    • 著者名/発表者名
      Ikeda Keisuke、Horiuchi Ayame、Egawa Ayako、Tamaki Hajime、Fujiwara Toshimichi、Nakano Minoru
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 2 号: 6 ページ: 2935-2944

    • DOI

      10.1021/acsomega.7b00424

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Conformational states of HAMP domains interacting with sensory 1 rhodopsin membrane 2 systems: An integrated all-atom and coarse-grained molecular dynamics simulation approach2017

    • 著者名/発表者名
      Sahoo B.R., and Fujiwara T.
    • 雑誌名

      Molecular BioSystems

      巻: 13 号: 1 ページ: 193-207

    • DOI

      10.1039/c6mb00730a

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structure determination of uniformly 13C, 15N labeled protein using qualitative distance restraints from MAS solid-state 13C-NMR observed paramagnetic relaxation enhancement2016

    • 著者名/発表者名
      H. Tamaki, A. Egawa, K. Kido, T. Kameda, M. Kamiya, T. Kikukawa, T. Aizawa, T. Fujiwara, M. Demura
    • 雑誌名

      Journal of Biomolecular NMR

      巻: 64 号: 1 ページ: 87-101

    • DOI

      10.1007/s10858-015-0010-0

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Advanced instrumentation for DNP-enhanced MAS NMR for higher magnetic fields and lower temperatures2016

    • 著者名/発表者名
      Matsuki Y., Idehara T, Fukazawa J., and Fujiwara T.
    • 雑誌名

      Journal of Magnetic Resonance

      巻: 264 ページ: 107-115

    • DOI

      10.1016/j.jmr.2016.01.022

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Membrane Mediated Antimicrobial and Antitumor Activity of Cathelicidin 6: Structural Insights from Molecular Dynamics Simulation on Multi-microsecond Scale2016

    • 著者名/発表者名
      Sahoo B.R., and Fujiwara T.
    • 雑誌名

      POLOS ONE

      巻: 11(7) 号: 7 ページ: e0158702-e0158702

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0158702

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Closed-cycle cold helium magic-angle spinning for sensitivity-enhanced multi-dimensional solid-state NMR2015

    • 著者名/発表者名
      Yoh Matsuki; Shinji Nakamura; Shigeo Fukui; Hiroto Suematsu and Toshimichi Fujiwara
    • 雑誌名

      J. Magn. Reson.

      巻: 259 ページ: 76-81

    • DOI

      10.1016/j.jmr.2015.08.003

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] High-Speed FrequencyModulation of a 460-GHz Gyrotron for Enhancement of 700-MHz DNP-NMR Spectroscopy2015

    • 著者名/発表者名
      T. Idehara, E. M. Khutoryan, Y. Tatematsu, Y. Yamaguchi, A. N. Kuleshov, O. Dumbrajs, Y. Matsuki, T. Fujiwara
    • 雑誌名

      Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves

      巻: 36 号: 9 ページ: 819-829

    • DOI

      10.1007/s10762-015-0176-2

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The crystal structure of the plant small GTPase OsRacl reveals its mode of binding to NADPH oxidase.2015

    • 著者名/発表者名
      Kosami KI, Ohki I, Nagano M, Furuita F, Sugiki T, Kawano Y, Kawasaki T, Fujiwara T, Nakagawa A, Shimamoto K, Kojima C
    • 雑誌名

      The Journal of Biological Chemistry

      巻: 289 号: 41 ページ: 28569-78

    • DOI

      10.1074/jbc.m114.603282

    • 説明
      (in press)(印刷中)
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Active-Site Structure of Thermophilic Foc-Subunit Ring in Membranes Elucidated by Solid-State NMR2014

    • 著者名/発表者名
      Kang S, Todokoro Y, Yumen I, Shen B, Iwasaki I, Suzuki T, Miyagi A, Morikawa K, Yoshida M, Fujiwara T, Akutsu H
    • 雑誌名

      Biophys J

      巻: 106 号: 2 ページ: 390-398

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2013.12.005

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Broadband Continuously Frequency Tunable Gyrotron for 600 MHz DNP-NMR Spectroscopy2014

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Ikeda, Yuusuke Yamaguchi, Yoshinori Tatematsu, Toshitaka Idehara, Isamu Ogawa, Teruo Saito, Yoh Matsuki and Toshimichi Fujiwara
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research: Rapid Commun.

      巻: 9 ページ: 1206058-1206058

    • NAID

      130005089499

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ^<1>H, ^<15>N and ^<13>C resonance assignments of the conserved region in the middle domain of S. pombe Sin1 protein.2014

    • 著者名/発表者名
      Kataoka S, Furuita K Hattori Y, Kobayashi N, Ikegami T, Shiozaki K, Fujiwara T, Kojima C
    • 雑誌名

      Biomolecular NMR Assignments

      巻: (印刷中) 号: 1 ページ: 89-92

    • DOI

      10.1007/s12104-014-9550-6

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] rization with double 460 GHz gyrotrons for the sensitivity enhancement of magic-angle-spinning NMR at 30 K2017

    • 著者名/発表者名
      藤原敏道
    • 学会等名
      Asia Pacific NMR Symposium
    • 発表場所
      バンガロール(インド)
    • 年月日
      2017-02-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High-Field DNP and Cellular Solid-State NMR Using Paramagnetism under Low Temperatures2017

    • 著者名/発表者名
      Toshimichi Fujiwara
    • 学会等名
      Taiwan-Japan Biomedical Symposium on Magnetic Resonance
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High-Field DNP and Cellular Solid-State NMR Using Paramagnetism under Low Temperatures2017

    • 著者名/発表者名
      Toshimichi Fujiwara
    • 学会等名
      Telluride workshop on DNP and Paramagnetic NMR
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High-Field DNP and Quantitative Cellular Solid-State NMR under Low Temperatures2017

    • 著者名/発表者名
      Toshimichi Fujiwara
    • 学会等名
      The 20th International Society of Magnetic Resonance
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 定量固体NMRを用いた単一大腸菌細胞内で合成される分子種の同定および分子数の計測2016

    • 著者名/発表者名
      山田和哉
    • 学会等名
      NMR討論会(55)
    • 発表場所
      広島国際会議場(広島県,広島市中区)
    • 年月日
      2016-11-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] In-cell solid-state NMR spectroscopy: New technology for probing atomic structure and location of macromolecule in living cells2016

    • 著者名/発表者名
      Khampa Chalermpon
    • 学会等名
      National Tsing Hua University - Osaka University Joint Symposium
    • 発表場所
      新竹市(台湾)
    • 年月日
      2016-09-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Solid State NMR Spectroscopy for Exploring the Location of Macromolecules in Living Cells2016

    • 著者名/発表者名
      Khampa Chalermpon
    • 学会等名
      International Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems (ICMRBS2016)
    • 発表場所
      国立京都国際会館(京都府,京都市左京区)
    • 年月日
      2016-08-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantitative in-cell solid-state NMR for counting the number of molecules synthesized in a ubiquitin-overexpressed intact Escherichia coli cell”,2016

    • 著者名/発表者名
      山田和哉
    • 学会等名
      Experimental Nuclear Magnetic Resonance Conference
    • 発表場所
      アメリカ(ピッツバーグ)
    • 年月日
      2016-04-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High-Field DNP and Cellular Solid-State NMR Using Paramagnetism under Low Temperatures2016

    • 著者名/発表者名
      藤原敏道
    • 学会等名
      lnternational Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems 2016
    • 発表場所
      国立京都国際会館(京都府,京都市左京区)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of high-field DNP instrumentation for magic-angle spinning 13C-NMR at 16.4 T and 30 K2016

    • 著者名/発表者名
      藤原敏道
    • 学会等名
      The 4th Awaji lnternational Workshop on Electron Spin Science & Technology
    • 発表場所
      夢舞台(兵庫県,淡路市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dynamic nuclear polarization with double 460 GHz gyrotrons for the sensitivity enhancement of magic-angle-spinning NMR at 30 K2016

    • 著者名/発表者名
      藤原敏道
    • 学会等名
      Symposium on Novel Magnetic Resonance Techniques in Millimeter and Terahertz Waves and their Applications to Bioscience
    • 発表場所
      神戸大学(兵庫県,神戸市灘区)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 高磁場 DNP 法開発と生体系マジック角回転クライオ NMR への応用,ミニシンポ 1 生命をささえるタンパク質分子の電子スピン科学2016

    • 著者名/発表者名
      藤原敏道
    • 学会等名
      電子スピンサイエンス学会年会(55)
    • 発表場所
      大阪市立大学(大阪府,大阪市住吉区)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of the Quantitative Solid-state NMR and its Application to the Counting of the Number of Molecules in an Intact Escherichia Coli Cell”, The 27th International Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems2016

    • 著者名/発表者名
      山田和哉
    • 学会等名
      International Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems (ICMRBS2016)
    • 発表場所
      国立京都国際会館(京都府,京都市左京区)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Solid-state NMR analysis of proteins by spectral simulation2015

    • 著者名/発表者名
      Toshimichi Fujiwara
    • 学会等名
      Pacifichem 2015, Advances in Biological SS NMR
    • 発表場所
      Royal Hawaiian, Honolulu
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of high-field DNP instrumentation for magic-angle spinning 13C-NMR at 16.4 T and 30 K andsolid-state NMR analysis of proteins2015

    • 著者名/発表者名
      Toshimichi Fujiwara
    • 学会等名
      International Society of Magnetic Resonance
    • 発表場所
      Shanghai, China
    • 年月日
      2015-08-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of High-Field DNP Instrumentation for Magic-Angle Spinning 13C-NMR at 16.4 T and 30 K2015

    • 著者名/発表者名
      Toshimichi Fujiwara
    • 学会等名
      57th Rocky Mountain Conference on Magnetic Resonance
    • 発表場所
      Snowbird, Utah, USA
    • 年月日
      2015-07-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Structural analysis of proteins by solid-state NMR and sensitivity enhancement by DNP2015

    • 著者名/発表者名
      Toshimichi Fujiwara
    • 学会等名
      The 4th International Symposium on Drug Discovery and Design by NMR
    • 発表場所
      RIKEN Yokohama Institute Main Lecture Hall
    • 年月日
      2015-02-04 – 2015-02-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 単一細胞あたりの特定タンパク質の分子数計測のための定量固体NMR法の開発2014

    • 著者名/発表者名
      山田 和哉, 江川 文子, 藤原 敏道
    • 学会等名
      第53回NMR討論会
    • 発表場所
      大阪大学コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-11-04 – 2014-11-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 固体NMRを用いた単一細胞あたりの特定タンパク質の分子数計測2014

    • 著者名/発表者名
      山田 和哉, 江川 文子, 藤原 敏道
    • 学会等名
      第52回生物物理学会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Conformational states of HAMP domains interacting with SRII-membrane systems: A molecular dynamics approach2014

    • 著者名/発表者名
      Bikash Sahoo, Toshimichi Fujiwara
    • 学会等名
      第52回生物物理学会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [図書] Experimental Approaches of NMR Spectroscopy, Methodology and Application to Life Science and Materials Science2017

    • 著者名/発表者名
      Yoh Matsuki and Toshimichi Fujiwara
    • 総ページ数
      636
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      9789811059667
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 大阪大学蛋白質研究所機能構造計測学研究室

    • URL

      http://www.protein.osaka-u.ac.jp/biophys/bussei.html

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 大阪大学 蛋白質研究所機能計測学研究室

    • URL

      http://www.protein.osaka-u.ac.jp/biophys/

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [産業財産権] NMR試料管2018

    • 発明者名
      松木陽,藤原敏道,遠藤由宇生,中村新治,根本貴宏
    • 権利者名
      日本電子株式会社
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-081242
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [産業財産権] NMR プローブ2016

    • 発明者名
      中村新冶,松木陽,藤原敏道
    • 権利者名
      中村新冶,松木陽,藤原敏道
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2016-01-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 外国

URL: 

公開日: 2014-04-04   更新日: 2019-03-29  

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