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NMRを主体としたタンパク質構造推移解析のための複合手法の開発と応用

公募研究

研究領域動的構造生命科学を拓く新発想測定技術-タンパク質が動作する姿を活写する-
研究課題/領域番号 15H01624
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 複合領域
研究機関北海道大学

研究代表者

齋尾 智英  北海道大学, 理学研究院, 助教 (80740802)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2016年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2015年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワードNMR / MurD / ランタニドイオン / 常磁性 / 核磁気共鳴法 / マルチドメインタンパク質 / 常磁性ランタニド / ダイナミクス / 高速AFM / 細胞壁合成 / 構造変化 / 活性制御
研究実績の概要

本研究では,常磁性ランタニドプローブを用いた溶液NMR法を主体とした複合的アプローチによって,タンパク質,特にマルチドメインタンパク質の立体構造変化を定量的に捉える手法の開発を行うことを計画した.細菌の細胞壁合成に関わる47 kDaマルチドメインタンパク質MurDをモデルとし,手法の確立を目指した. 常磁性ランタニドイオンを用いたNMR法を駆使したこれまでの我々の研究によって,リガンド結合に伴うMurDの立体構造変化を定量的に解析することに成功している (Saio et al. 2015 Sci Rep).今年度はさらに研究を発展させ,ESRやSAXSなど,NMR以外の手法を用いた立体構造変化の解析に取り組んだ.
SAXSにおいては,タンパク質の2箇所にランタニドイオンを固定しランタニドイオン間の散乱干渉から2点間の距離情報を抽出することを試みた.通常のSAXS測定においては,ランタニドイオン間の散乱干渉に加え,タンパク質中の原子間やタンパク質ーランタニドイオン間に起因する散乱の総和 が観測される.そこからランタニドイオン間の散乱干渉を抽出するためにリファレンスの差し引きや高濃度スクロース溶液を用いたコントラストマッチングなどを検討した結果,ランタニドイオン間の相関に起因すると考えられる散乱を抽出することに成功した.
ESRにおいては,タンパク質の2箇所に常磁性ランタニドイオンGd3+を固定し,PELDOR測定によってGd3+間の距離を測定することを試みた. MurDの同一ドメイン上の2箇所にGd3+を固定したサンプルに対してPELDOR測定を行い,Gd3+間の距離を決定することに成功した.我々のこれまでのNMR解析から予想された距離 (Saio et al. 2015 ) ともよく一致し,ESR測定によるGd3+間の距離の決定が高精度で可能であることが実証された.

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件) 図書 (2件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Ligand-driven conformational changes of MurD visualized by paramagnetic NMR.2015

    • 著者名/発表者名
      Saio T, Ogura K, Kumeta H, Kobashigawa Y, Shimizu K, Yokochi M, Kodama K, Yamaguchi H, Tsujishita H, Inagaki F.
    • 雑誌名

      Sci Rep.

      巻: 5 号: 1 ページ: 16685-16685

    • DOI

      10.1038/srep16685

    • 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
  • [学会発表] パルスESRとGd3+を用いたマルチドメイン蛋白質MurDの構造変化解析2017

    • 著者名/発表者名
      平松 蒼野,齋尾 智英,浅田 瑞枝,瀧下 俊平,稲垣 冬彦,中村 敏和,石森 浩一郎
    • 学会等名
      第17回 日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      仙台国際センター (宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2017-06-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Exploring conformational equilibria of a multi-domain protein MurD by paramagnetic lanthanide probe in NMR and EPR2017

    • 著者名/発表者名
      Tomohide Saio, Soya Hiramatsu, Mizue Asada, Shunpei Takishita, Toshikazu Nakamura, Koichiro Ishimori
    • 学会等名
      第17回 日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      仙台国際センター (宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2017-06-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] パルスESRとガドリニウムタグを用いたマルチドメイン蛋白質MurDの構造変化解析2017

    • 著者名/発表者名
      平松 蒼野,齋尾 智英,浅田 瑞枝,瀧下 俊平,稲垣 冬彦,中村 敏和,石森 浩一郎
    • 学会等名
      化学系学協会北海道支部2017冬季研究発表会
    • 発表場所
      北海道大学 (北海道・札幌市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Visualizing conformational changes of MurD by paramagnetic lanthanide probe2016

    • 著者名/発表者名
      Tomohide Saio
    • 学会等名
      The 5th International Symposium on Drug Discovery and Design by NMR
    • 発表場所
      理化学研究所横浜事業所 (神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2016-08-29
    • 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 Structural Changes Of A Multi-Domain Protein Probed By Paramagnetic NMR2016

    • 著者名/発表者名
      Shumpei Takishita, Tomohide Saio, Hiroyuki Kumeta, Fuyuhiko Inagaki, Koichiro Ishimori
    • 学会等名
      The XXVIIth International Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems
    • 発表場所
      国立京都国際会館 (京都府・京都市)
    • 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] ランタノイドイオンを用いたマルチドメインタンパク質の動的解析2016

    • 著者名/発表者名
      瀧下 俊平,齋尾 智英,久米田 博之,稲垣 冬彦,石森 浩一郎
    • 学会等名
      第16回 日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      福岡国際会議場 (福岡県・福岡市)
    • 年月日
      2016-06-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] マルチドメインタンパク質の動的構造変化の解析への常磁性ランタノイドプローブを 用いたNMR法の応用2016

    • 著者名/発表者名
      瀧下 俊平, 齋尾 智英, 久米田 博之, 稲垣 冬彦, 石森 浩一郎
    • 学会等名
      日本生物物理学会北海道支部例会
    • 発表場所
      北海道大学 (北海道札幌市)
    • 年月日
      2016-03-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ランタニドプローブ法を用いたマルチドメインタンパク質の構造推移解析2015

    • 著者名/発表者名
      斉尾 智英,小椋 賢治,瀧下 俊平,石森 浩一郎,稲垣 冬彦
    • 学会等名
      第54回NMR討論会
    • 発表場所
      千葉工業大学津田沼キャンパス (千葉県習志野市)
    • 年月日
      2015-11-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] リガンドにより誘起されるMurD構造推移のNMR解析2015

    • 著者名/発表者名
      斉尾 智英,小椋 賢治,石森浩一郎,稲垣 冬彦
    • 学会等名
      第 28 回バイオメディカル分析科学シンポジウム
    • 発表場所
      長崎大学文教キャンパス (長崎県長崎市)
    • 年月日
      2015-08-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] NMRランタニドプローブ法によるMurDの構造推移解析2015

    • 著者名/発表者名
      斉尾 智英、小椋 賢治、清水 和美、久米田 博之、瀧下 俊平、石森 浩一郎、稲垣 冬彦
    • 学会等名
      第42回生体分子科学討論会
    • 発表場所
      高崎シティギャラリーコアホール (群馬県高崎市))
    • 年月日
      2015-06-12
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [図書] Advanced Methods in Structural Biology, Chapter 17, NMR Structural Biology Using Paramagnetic Lanthanide Probe.2016

    • 著者名/発表者名
      Tomohide Saio, Fuyuhiko Inagaki.
    • 総ページ数
      340
    • 出版者
      Tokyo: Springer Japan
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] Advanced Methods in Structural Biology, Chapter 20, NMR Structural Biology using Paramagnetic Lanthanide Probe2016

    • 著者名/発表者名
      Tomohide Saio, Fuyuhiko Inagaki
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 北海道大学大学院理学研究院化学部門 構造化学研究室 ホームページ 研究概要

    • URL

      http://wwwchem.sci.hokudai.ac.jp/~stchem/research-outline/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] タンパク質の立体構造変化を迅速に解析する手法を開発 ~新規薬剤開発への展開へ期待~

    • URL

      https://www.hokudai.ac.jp/news/151120_cris_pr.pdf

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 〈リリース〉稲垣研究室の研究成果をリリースしました(疾患関連タンパク質構造解析ハブ)

    • URL

      http://www.cris.hokudai.ac.jp/cris/innovahome/press/press_20151215.html

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-04-16   更新日: 2022-11-04  

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