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巨大タンパク質会合体における動的ネットワークとその機能解明

公募研究

研究領域生命分子システムにおける動的秩序形成と高次機能発現
研究課題/領域番号 16H00766
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 理工系
研究機関京都大学

研究代表者

杉山 正明  京都大学, 原子炉実験所, 教授 (10253395)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2017年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2016年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワード中性子溶液散乱 / 質量分析 / 蛋白質複合体 / 重水素化 / サブユニット交換 / クリスタリン / 中性子小角散乱 / SANS / 複合体形成機構 / 無変性質量分析 / X線小角散乱
研究実績の概要

本年度は、昨年度の導入を行った分析超遠心器を相補的に用いたクリスタリンの動的構造の研究への展開した。溶液小角散乱法では散乱強度は分子量の2乗に比例するため、高分子量のタンパク質複合体中(多量体)と低分子量の単量体の多分散系(混合系)では後者を直接観測することは困難であり、分子量が離れている場合はほとんど不可能である。一方、分析超遠心法では、沈降速度で分子量分布を測定するので、多分散系に含まれる単量体の分析も可能となる。年度前半は分析超遠心法の初期トラブルの解決・最適な測定条件の探索・解析法の確立などを行い、後半はαクリスタリン系における分子量分布=多分散性の測定を行った。現在注目しているαクリスタリンの系では20-30量体の多量体が主成分であるが、一方、無変性質量分析により単量体が存在していることが示唆されている。そこで、この単量体がαクリスタリン系での多量体間のサブユニット交換を担っていると推察した。今回、分析超遠心法を用いた測定によってもαBクリスタリン系において多量体に加えて単量体が存在することが確認し、その重量分率は5%であることを明らかにした。加えて、濃度を変えた系において、中性子小角散乱法による交換の時定数測定、動的光散乱法による拡散定数の測定を行い、サブユニット交換は多量体同士の衝突によるものではなく解離した単量体を経た現象であることが証明した。また、αAクリスタリン系においては多量体に加えて単量体が存在することが確認した。本研究を通して、複合タンパク質系の静的・動的構造解析X線・中性子溶液散乱法、無変性質量分析法、超遠心分析法、動的光散乱法などの手法を協奏的に用いる手法を確立することができた。また、タンパク質の動的な構造研究については中性子スピンエコー法を用いたも手法への展開も行った。

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 5件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 6件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Elucidating the Solvent Effect on the Switch of the Helicity of Poly(quinoxaline-2,3-diyl)s: A Conformational Analysis by Small-Angle Neutron Scattering2018

    • 著者名/発表者名
      Yuuya Nagata, Tsuyoshi Nishikawa, Michinori Suginome, Sota Sato, Masaaki Sugiyama, Lionel Porcar, Anne Martel, Rintaro Inoue, and Nobuhiro Sato
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 140 号: 8 ページ: 2722-2726

    • DOI

      10.1021/jacs.7b11626

    • 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] Conversion of functionally undefined homopentameric protein PbaA into a proteasome activator by mutational modification of its C-terminal segment conformation2018

    • 著者名/発表者名
      M. Yagi-Utsumi, A. Sikdar, T. Kozai, R. Inoue, M. Sugiyama, T. Uchihashi, H. Yagi, T. Satoh, and K. Kato
    • 雑誌名

      Protein Engineering, Design, and Selection

      巻: 31 号: 1 ページ: 29-36

    • DOI

      10.1093/protein/gzx066

    • 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] Solution scattering approaches to dynamical ordering in biomolecular systems2018

    • 著者名/発表者名
      Bernad? Pau、Shimizu Nobutaka、Zaccai Giuseppe、Kamikubo Hironari、Sugiyama Masaaki
    • 雑誌名

      Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects

      巻: 1862 号: 2 ページ: 253-274

    • DOI

      10.1016/j.bbagen.2017.10.015

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Characterization of conformational deformation-coupled interaction between immunoglobulin G1 Fc glycoprotein and a low-affinity Fcγ receptor by deuteration-assisted small-angle neutron scattering2017

    • 著者名/発表者名
      Yogo Rina、Yanaka Saeko、Yagi Hirokazu、Martel Anne、Porcar Linoel、Ueki Yutaro、Inoue Rintaro、Sato Nobuhiro、Sugiyama Masaaki、Kato Koichi
    • 雑誌名

      Biochemistry and Biophysics Reports

      巻: 12 ページ: 1-4

    • DOI

      10.1016/j.bbrep.2017.08.004

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Structural characterization of the circadian clock protein complex composed of KaiB and KaiC by inverse contrast matching small-angle neutron scattering2016

    • 著者名/発表者名
      M. Sugiyama, H. Yagi, K. Ishii, L. Porcar, A. Martel, K. Oyama, M. Noda, Y. Yunoki, R. Murakami, R. Inoue, N. Sato, Y. Oba, K. Terauchi, S. Uchiyama, K. Kato
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: 6 号: 1 ページ: 35567-35567

    • DOI

      10.1038/srep35567

    • NAID

      120006223630

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] New insight into the dynamical system of αB-crystallin oligomers2016

    • 著者名/発表者名
      R. Inoue, T. Takata, N. Fujii, K. Ishii, S. Uchiyama, N. Sato, Y. Oba, K. Wood, K. Kato, N. Fujii, and M. Sugiyama
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 6 号: 1 ページ: 29208-29208

    • DOI

      10.1038/srep29208

    • NAID

      120006323745

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Integrative approach to protein structure and dynamics2018

    • 著者名/発表者名
      M.Sugiyama, R.Inoue, M.Morishima, Y.Sakamaki, N.Fujii, K.Ishii, S.Uchiyama
    • 学会等名
      The 8th The 8th Taiwan-Japan Joint Meeting on Neutron and X-ray Scattering
    • 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] Subunit Exchange in Eylens Protein under crowding codition2018

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Sugiyama and Rintaro Inoue
    • 学会等名
      The 6th International Symposium, Dynamical ordering of biomolecular system for creation of integrated functions
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Neutron Scattering for Bio-molecular Systems2017

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Sugiyama
    • 学会等名
      Grand Challenges in Small-angle Scattering
    • 発表場所
      Okazaki, Japan
    • 年月日
      2017-03-19
    • 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] 混雑環境下における α-crystallin の構造及びダイナミクス2017

    • 著者名/発表者名
      酒巻裕介、井上倫太郎、守島 健、佐藤信治、藤井紀子、杉山正明
    • 学会等名
      第17回日本中性子科学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Investigation on domain motion of protein by neutron scattering2017

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Sugiyama
    • 学会等名
      Frontier Bioorganization Forum :Dynamical ordering and integrated functions of biomolecular system
    • 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] Study on intra- and inter-protein dynamics by neutron solution scattering2017

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Sugiyama
    • 学会等名
      The 17th KIAS Conference on Protein Structure and Function
    • 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] α―クリスタリンのサブユニット動態の観察2016

    • 著者名/発表者名
      井上倫太郎、杉山正明
    • 学会等名
      第16回日本中性子科学会年会
    • 発表場所
      名古屋大学 豊田講堂
    • 年月日
      2016-12-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Subunit Kinetics in α-Crystallins2016

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Sugiyama
    • 学会等名
      The 9th Korea-Japan Seminars on Biomolecular Sciences
    • 発表場所
      Gyeongju, Korea
    • 年月日
      2016-11-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2018-12-17  

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