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リポクオリティと膜蛋白質の相互作用のNMR解析法の開発

公募研究

研究領域脂質クオリティが解き明かす生命現象
研究課題/領域番号 16H01368
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 生物系
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

大澤 匡範  慶應義塾大学, 薬学部(芝共立), 教授 (60361606)

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
9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
2017年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2016年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
キーワード多価不飽和脂肪酸 / アラキドン酸 / 電位依存性プロトンチャネル / NMR / ITC / リポクオリティ / 膜タンパク質 / 相互作用 / 脂質二重膜 / 脂質 / ナノディスク
研究実績の概要

電位依存性プロトンチャネルHv1は、膜の脱分極や細胞内外のpH差を感受して活性化し、細胞内からH+を排出することで細胞内pHや膜電位を調節する。Hv1は、アラキドン酸(AA)やアナンダミドなどの多価不飽和脂肪酸が直接結合することで活性が調節され、貪食細胞における異物の排除や精子鞭毛運動の活性化に寄与している。しかし、これらの脂質がHv1の活性を調節する分子機構は分かっていない。本研究では、脂質のアシル基とタンパク質との相互作用を直接観測できる溶液NMR法を用いることで、AAによるHv1の活性調節機構の原子レベルでの解明を試みた。
N、C末端細胞内領域の一部を切除したマウスHv1を大腸菌で発現し、界面活性剤存在下で精製した。ゲルろ過と分子間架橋試薬により会合状態を調べた結果、精製したHv1は二量体であることが分かった。Hv1の機能構造は二量体であるが、二量体中の各サブユニットの相対配向は明らかでない。そこで、溶液NMR法による分子間NOE測定と部位特異的架橋実験により、サブユニット間の近接残基対を同定し、Hv1の二量体モデルを作成した。次に、AAとHv1の結合様式を等温滴定型カロリメトリー(ITC)により調べた。測定条件を最適化することで、AAの結合に伴う遅い発熱反応の検出に成功し、Hv1二量体に対して2分子のAAが約1 μMの解離定数で結合することが分かった。さらに、相互作用に関わるHv1とAAの原子対を決定するため、Hv1二量体に対して2等量のAAを添加した条件で溶液NMR法による分子間NOE測定を行った結果、AAはHv1の細胞外側の二量体界面に結合することが分かった。

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

    (32件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (25件) (うち国際学会 12件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Structural basis for the ethanol action on G-protein?activated inwardly rectifying potassium channel 1 revealed by NMR spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Toyama Yuki、Kano Hanaho、Mase Yoko、Yokogawa Mariko、Osawa Masanori、Shimada Ichio
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 115 号: 15 ページ: 3858-3863

    • DOI

      10.1073/pnas.1722257115

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of the multimeric structure of poly(A)-binding protein on a poly(A) tail2018

    • 著者名/発表者名
      Sawazaki Ryoichi、Imai Shunsuke、Yokogawa Mariko、Hosoda Nao、Hoshino Shin-ichi、Mio Muneyo、Mio Kazuhiro、Shimada Ichio、Osawa Masanori
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 1455-1455

    • DOI

      10.1038/s41598-018-19659-6

    • 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] Nuclear Magnetic Resonance Approaches for Characterizing Protein-Protein Interactions2017

    • 著者名/発表者名
      Toyama Yuki、Mase Yoko、Kano Hanaho、Yokogawa Mariko、Osawa Masanori、Shimada Ichio
    • 雑誌名

      Methods in Molecular Biology (invited review)

      巻: 1684 ページ: 115-128

    • DOI

      10.1007/978-1-4939-7362-0_10

    • ISBN
      9781493973613, 9781493973620
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ATP-dependent modulation of MgtE in Mg2+ homeostasis2017

    • 著者名/発表者名
      Tomita Atsuhiro、Zhang Mingfeng、Jin Fei、Zhuang Wenhui、Takeda Hironori、Maruyama Tatsuro、Osawa Masanori、Hashimoto Ken-ichi、Kawasaki Hisashi、Ito Koichi、Dohmae Naoshi、Ishitani Ryuichiro、Shimada Ichio、Yan Zhiqiang、Hattori Motoyuki、Nureki Osamu
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 8 号: 1 ページ: 148-148

    • DOI

      10.1038/s41467-017-00082-w

    • 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] Dynamic regulation of GDP binding to G proteins revealed by magnetic field-dependent NMR relaxation analyses2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Toyama, Hanaho Kano, Yoko Mase, Mariko Yokogawa, Masanori Osawa, Ichio Shimada
    • 雑誌名

      Nat. Commun.

      巻: 8 号: 1 ページ: 14523-14523

    • DOI

      10.1038/ncomms14523

    • 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 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Disulfide mapping the voltage-sensing mechanism of a voltage-dependent potassium channel2016

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Nozaki, Shin-ichiro Ozawa, Hitomi Harada, Tomomi Kimura, Masanori Osawa, Ichio Shimada
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: 6 号: 1 ページ: 37303-37303

    • DOI

      10.1038/srep37303

    • 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 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] B型肝炎ウイルスの粒子形成機構の解明2018

    • 著者名/発表者名
      横川 真梨子、石場 智彬、池田 寿子、藤田 浩平、横田 旭美、大澤 匡範
    • 学会等名
      日本薬学会 第138年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 電位依存性カリウムイオンチャネルhERGの閉状態の安定化による、hERG開閉機構の構造生物学的解明2018

    • 著者名/発表者名
      松村 一輝、簗瀬 尚美、秋元 まどか、岩崎 菜々美、坂本 多穗、黒川 洵子、横川 真梨子、大澤 匡範
    • 学会等名
      日本薬学会 第138年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Dynamic regulation of GDP binding to G proteins revealed by magnetic field-dependent NMR relaxation analyses2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Toyama, Hanaho Kano, Yoko Mase, Mariko Yokogawa, Masanori Osawa, Ichio Shimada
    • 学会等名
      58th Experimental Nuclear Magnetic Resonance Conference
    • 発表場所
      Asilomar Conference Grounds, Pacific Grove, California, USA
    • 年月日
      2017-03-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Structural mechanism underlying the millisecond gating of K+ channel2017

    • 著者名/発表者名
      Yuta Iwahashi, Yuki Toyama, Shunsuke Imai, Masanori Osawa, Ichio Shimada
    • 学会等名
      58th Experimental Nuclear Magnetic Resonance Conference
    • 発表場所
      Asilomar Conference Grounds, Pacific Grove, California, USA
    • 年月日
      2017-03-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] B型肝炎ウイルスの粒子形成機構の解明2017

    • 著者名/発表者名
      横川 真梨子、石場 智彬、池田 寿子、藤田 浩平、横田 旭美、大澤 匡範
    • 学会等名
      生命科学系学会合同年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ポリA上のPABP多量体による翻訳調節メカニズムの解明2017

    • 著者名/発表者名
      沢崎 綾一、今井 駿輔、横川 真梨子、細田 直、星野 真一、三尾 和弘、三尾 宗代、嶋田 一夫、大澤 匡範
    • 学会等名
      生命科学系学会合同年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 電位依存性プロトンチャネルVSOP/Hv1のアラキドン酸による活性化促進機構の解明2017

    • 著者名/発表者名
      松葉 広昭、横川 真梨子、木村 友美、望月 綾野、川鍋 陽、岡村 康司、嶋田 一夫、大澤 匡範
    • 学会等名
      生命科学系学会合同年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 緩和速度の磁場依存性解析によるGタンパク質へのGDP結合の動的制御機構の解明2017

    • 著者名/発表者名
      外山 侑樹, 加納 花穂, 間瀬 瑶子, 横川 真梨子, 大澤 匡範, 嶋田 一夫
    • 学会等名
      第56回NMR討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Dynamic regulation of GDP binding to G proteins revealed by magnetic field-dependent NMR relaxation analyses2017

    • 著者名/発表者名
      Hanaho Kano, Yuki Toyama, Yoko Mase, Mariko Yokogawa, Masanori Osawa, Ichio Shimada
    • 学会等名
      2017 Taiwan-Japan Biomedical Symposium on Magnetic Resonance
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Gタンパク質のファミリー選択的なK+チャネル活性制御機構の解明2017

    • 著者名/発表者名
      加納 花穂, 外山 侑樹, 岩橋 優太, 間瀬 瑶子, 横川 真梨子, 大澤 匡範, 嶋田 一夫
    • 学会等名
      第17回日本蛋白質科学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] カリウムチャネルのミリ秒オーダーの開閉の構造機構の解明2017

    • 著者名/発表者名
      岩橋 優太、外山 侑樹、今井 駿輔、大澤 匡範、嶋田 一夫
    • 学会等名
      第17回日本蛋白質科学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Structure-Free化合物ライブラリー解析システムの構築と検証2017

    • 著者名/発表者名
      池田和由、清水祐吾、大澤匡範
    • 学会等名
      第45回 構造活性相関シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 生物活性情報に基づく構造非開示での化合物ライブラリー多様性評価法の開発2017

    • 著者名/発表者名
      清水祐吾、池田和由、大澤匡範
    • 学会等名
      第45回 構造活性相関シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Development of structure-free analysis for compound libraries based on chemical and bioactive diversity2017

    • 著者名/発表者名
      Yugo Shimizu, Kazuyoshi Ikeda, Masanori Osawa
    • 学会等名
      CBI学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Developments and applications of multiple quantum NMR methods to characterize functional dynamics of high molecular weight proteins2016

    • 著者名/発表者名
      Yuki Toyama, Hanaho Kano, Yoko Mase, Mariko Yokogawa, Masanori Osawa, Ichio Shimada
    • 学会等名
      The 54th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2016-11-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Molecular mechanism of the ATP-dependent modulation of the Mg2+ channel MgtE for Mg2+ homeositasis2016

    • 著者名/発表者名
      Atsuhiro Tomita, Mingfeng Zhang, Hironori Takeda, Fei Jin, Tatsuro Maruyama, Masanori Osawa, Ryuichiro Ishitani, Ichio Shimada, Zhiqiang Yan, Motoyuki Hattori, Osamu Nureki
    • 学会等名
      The 54th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2016-11-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Structural basis for the inhibition of voltage-dependent K+ channel by gating modifier toxin2016

    • 著者名/発表者名
      Masanori Osawa, hin-ichiro Ozawa, Tomomi Kimura, Tomohiro Nozaki, Hitomi Harada, Ichio Shimada
    • 学会等名
      The 42nd Naito Conference
    • 発表場所
      シャトレーゼガトーキングダム(北海道札幌市)
    • 年月日
      2016-10-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Gating modifier toxinによる電位依存性K+チャネル阻害の構造基盤2016

    • 著者名/発表者名
      大澤匡範
    • 学会等名
      第60回日本薬学会関東支部大会
    • 発表場所
      東京大学(東京都文京区)
    • 年月日
      2016-09-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Functional Roles of Mg2+-Binding Sites in Mg2+-Dependent Gating of an Mg2+ Channel, MgtE,Revealed by NMR2016

    • 著者名/発表者名
      Tatsuro Maruyama, Shunsuke Imai, Motoyuki Hattori, Ryuichiro Ishitani, Osamu Nureki, Ichio Shimada, Masanori Osawa
    • 学会等名
      The 27th International Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems
    • 発表場所
      京都国際会議場(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] Structural Basis for the Inhibition of Voltage-dependent K+ Channel by Gating Modifier Toxin2016

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichiro Ozawa, Tomomi Kimura, Tomohiro Nozaki, Hitomi Harada, Ichio Shimada, Masanori Osawa
    • 学会等名
      The 27th International Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems
    • 発表場所
      京都国際会議場(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 / 招待講演
  • [学会発表] Structural Characterization of PABP Multimerization on Poly(A) Tail2016

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Sawazaki, Shunsuke Imai, Mariko Yokogawa, Yoko Usui, Takeru Sagae, Shin-ichi Hoshino, Ichio Shimada, Masanori Osawa
    • 学会等名
      The 27th International Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems
    • 発表場所
      京都国際会議場(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] Structural Basis for Voltage-Sensing Mechanism of a Voltage-Dependent Potassium Channel2016

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Nozaki, Shin-ichiro Ozawa, Hitomi Harada, Tomomi Kimura, Masanori Osawa, Ichio Shimada
    • 学会等名
      The 27th International Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems
    • 発表場所
      京都国際会議場(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] NMR Method for Characterizing Microsecond-to-Millisecond Chemical Exchanges Utilizing2016

    • 著者名/発表者名
      Yuki Toyama, Masanori Osawa, Mariko Yokogawa, Ichio Shimada
    • 学会等名
      The 27th International Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems
    • 発表場所
      京都国際会議場(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] Structural basis for the inhibition of voltage-dependent K+ channel by gating modifier toxin2016

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichiro Ozawa, Tomomi Kimura, Tomohiro Nozaki, Hitomi Harada, Ichio Shimada, Masanori Osawa
    • 学会等名
      International and Interdisciplinary Symposium 2016
    • 発表場所
      東京医科歯科大学(東京都文京区)
    • 年月日
      2016-07-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] NMR Method for Characterizing Microsecond-to-Millisecond Chemical Exchanges Utilizing Differential Multiple-Quantum Relaxation in High Molecular Weight Protein2016

    • 著者名/発表者名
      Yuki Toyama, Masanori Osawa, Mariko Yokogawa, Ichio Shimada
    • 学会等名
      第16回東京大学生命科学シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学(東京都文京区)
    • 年月日
      2016-04-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 慶應義塾大学 薬学部・薬学研究科 生命機能物理学

    • URL

      http://www.pha.keio.ac.jp/research/mfp/index.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2018-12-17  

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