重水素同位体シフトを用いるタンパク質側鎖間水素結合ダイナミクス解析

• 研究課題/領域番号: 26650023
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 構造生物化学
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 楯 真一 広島大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (20216998)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: NMR / プロリン異性化酵素 / 重水素同位体シフト / 安定同位体 / タンパク質 / 酵素 / 水素結合 / タンパク質構造動態 / 同位体効果 / 化学シフト / 酵素活性部位

研究成果の概要

NMRシグナルに対する重水度同位体シフトを利用して，プロリン異性化酵素Pin1の酵素ドメインであるPPIaseドメインの活性部位に形成される水素結合ネットワークのダイナミクス解析を行った．重水素同位体シフトの変化から，ネットワーク中の水素結合強度の変化を簡便かつ明瞭に計測することに本研究の特徴がある．
PPIaseドメインの活性残基C113に対して３つの異なるアミノ酸変異を導入し，それぞれの変異体の異性化速度変化と，活性部位の水素結合ネットワーク変化の相関を解析した．同様に，活性部位から離れた位置にあるS138残基についても変異を導入し，活性と水素結合ネットワーク安定性の相関を解析した．

研究成果

• [国際共同研究] Academia Sinica/清華大学(台湾)
• [国際共同研究] Lyon1(フランス)
• [雑誌論文] Sequential backbone resonance assignments of the E.coli dihydrofolate reductase Gly67Val mutant:folate complex (2016)
  • 著者名/発表者名: Narayanan,S.P., Maeno,A., Wada,Y., Tate,S., Akasaka,K.
  • 雑誌名: Biomol. NMR Assign. 巻: 10 号: 1 ページ: 125-129
  • DOI: 10.1007/s12104-015-9650-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Allosteric breakage to the hydrogen bond within the dual-histidine motif in the active site of human Pin1 PPIase (2015)
  • 著者名/発表者名: Wang,J., Tochio,N., Kawasaki,R., Tamari,Y., Xu,N., Uewaki,J., Utsunomiya-Tate,N., Tate,S.
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 54 号: 33 ページ: 5242-5253
  • DOI: 10.1021/acs.biochem.5b00606
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Coating the outer surface of glass nanopipette with chlorobenzene-terminated polysiloxane (2015)
  • 著者名/発表者名: Takami,T., Ojiro,Y., Ogawa,S., Takaku,Y., Ogawa,Y., Saito,M., Matuoka,H., Tate,S.
  • 雑誌名: e-J.Surf.Sci. Nanotech 巻: 13 ページ: 79-84
  • NAID: 130004933837
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coating the Outer Surface of Glass Nanopipette with Chlorobenzene-Terminated Polysiloxane (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Takami, Y. Ojiro, Y. Ogawa, S. Ogawa, Y. Takakuwa, M. Saito, H. Matsuoka, S. Tate
  • 雑誌名: e-Journal of Surface Science and Nanotechnology 巻: 13 号: 0 ページ: 79-84
  • DOI: 10.1380/ejssnt.2015.79
  • NAID: 130004933837
  • ISSN: 1348-0391
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The C113D mutation in human Pin1 causes allosteric structural changes in the phosphate binding pocket of the PPIase domain through the tug of war in the dual-histidine motif (2014)
  • 著者名/発表者名: Xu,N., Tochio,N., Wang,J., Tamari,Y., Uewaki,J., Utsunomiya-Tate,N., Igarashi,K., Shiraki,T, Kobayashi,N., Tate,S.
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 53 号: 34 ページ: 5568-5578
  • DOI: 10.1021/bi5007817
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Structural dynamics and their functional implications of the intrinsically disordered regions (IDRs) in transcription regulatory proteins (2015)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Tate
  • 学会等名: Pacifichem2016
  • 発表場所: Hawaii, USA
  • 年月日: 2015-12-16
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Structural dynamics and functions of folded and intrinsically disordered proteins (IDPs) (2015)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Tate
  • 学会等名: Inst. Sciences Analytiques Seminar in Lyon1 Univ.
  • 発表場所: Lyon, France
  • 年月日: 2015-11-29
  • 招待講演
• [学会発表] Functional significance of the transient folding of intrinsically disordered proteins (IDPs) (2015)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Tate
  • 学会等名: 第５３回 日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2015-09-13
  • 招待講演
• [学会発表] How life can be understood by physics and mathematics (2015)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Tate
  • 学会等名: Inst. Mathematics in Univ. Science and Technology of China
  • 発表場所: Shanghai, China
  • 年月日: 2015-09-03
  • 招待講演
• [学会発表] Functional significance of the transient folding of intrinsically disordered proteins (IDPs) (2015)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Tate
  • 学会等名: 第１５回 日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 徳島
  • 年月日: 2015-06-25
  • 招待講演
• [学会発表] Functional significance of the transient folding of intrinsically disordered proteins (IDPs) revealed by combinatorial approaches including high-speed AFM, SAXS, molecular dynamics and NMR (2015)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Tate
  • 学会等名: Gorodn Research Seminar
  • 発表場所: Lucca, Italy
  • 年月日: 2015-06-04
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Functional significance of the transient folding of intrinsically disordered proteins (IDPs) revealed by the combinatorial approaches (2015)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Tate
  • 学会等名: Academia Sinica Inviting Seminar
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2015-04-11
  • 招待講演
• [学会発表] 酵素活性部位水素結合ネットワーク中にあるHisの'tug-of-war'による構造安定性変化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 栃尾直哉，Xu Ning，玉利佑，津田亮，楯 真一
  • 学会等名: 第５３回NMR討論会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2014-11-04 – 2014-11-06
• [学会発表] プロリン異性化酵素Pin1のドメイン間接触頻度による機能制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: Tochio,N., Kawasaki,R., Tamari,Y., Tate,S.
  • 学会等名: 日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [学会発表] Transient folding and functional roles of the intrinsically disordered proteins in gene regulatory proteins (2014)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Tate
  • 学会等名: Gordon Research Conference
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2014-07-06 – 2014-07-11
  • 招待講演
• [学会発表] Functional significance of transient folding in the intrinsically disordered proteins (IDPs) (2014)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Tate
  • 学会等名: Euromar2014
  • 発表場所: Zurich, Switzerland
  • 年月日: 2014-06-29 – 2014-07-03
  • 招待講演
• [学会発表] ヒストンシャペロンタンパク質HMGB1の酸化型構造のNMR解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: Wang,J., Tochio,N., Takeuchi,A., Uewaki,J., Tate,S.
  • 学会等名: 日本生物物理学会 中国四国支部大会
  • 発表場所: 鳥取
  • 年月日: 2014-05-17 – 2014-05-18
• [学会発表] プロリン異性化酵素PIN1と二価型リガンドとの結合様式の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 栃尾直哉，玉利佑，楯 真一
  • 学会等名: 日本生物物理学会 中国四国支部大会
  • 発表場所: 鳥取
  • 年月日: 2014-05-17 – 2014-05-18
• [学会発表] Structural dynamics intrinsically detuning enzyme action revealed by NMR (2014)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Tate
  • 学会等名: AnalytiX
  • 発表場所: Dalian, China
  • 年月日: 2014-04-25 – 2014-04-28
  • 招待講演
• [備考] TaleLab Home
  • URL: http://www.mls.sci.hiroshima-u.ac.jp/biophys/index.html
• [備考] TateLab Home
  • URL: http://www.mls.sci.hiroshima-u.ac.jp/biophys/index.html
• [産業財産権] ナノピペット及びその作製方法 (2014)
  • 発明者名: 高見知秀, 楯 真一 他
  • 権利者名: 高見知秀, 楯 真一 他
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2014-220411
  • 出願年月日: 2014-10-29