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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 17H05867
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) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2018年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2017年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワードマルチドメインタンパク質 / 常磁性ランタノイドイオン / 構造変化 / NMR / ESR / SAXS / ランタニドイオン / ランタノイド
研究実績の概要

生体内においてタンパク質は,立体構造を大きく変化させながら機能を発揮しているが,多くの場合その詳細なメカニズムは明らかにされていない.特に,複数のドメインから構成されるマルチドメインタンパク質は,ドメインの相対配置を変えるような大きな立体構造変化を伴って機能することが多く,特に解析が困難である.そこで本研究では,タンパク質の立体構造とその変化を定量的に解析する手法の確立を目指した.具体的には,大腸菌細胞壁合成を担うマルチドメインタンパク質であるMurDを対象とし,MurDの立体構造と変化を追跡する手法の確立に取り組んだ.まず,ランタノイドイオン,特にガドリニウムイオンを用いた電子スピン共鳴 (ESR) によるdouble electron-electron resonance (DEER) 測定によって,MurDの任意の2箇所に固定したイオン間の距離と分布を計測することに成功した.さらに,イオン間の距離と分布の情報は,X線小角散乱 (SAXS) を用い,MurD上の2箇所のランタノイドイオン間の散乱干渉を選択的に観測することよっても取得可能であることを示した.タンパク質上の2箇所に固定したランタノイドイオン間の距離と分布を計測することによって,タンパク質のコンフォメーション状態や,リガンド結合に伴うコンフォメーション変化を観測することが可能になる.さらに本研究では,常磁性ランタノイドイオンを用いたNMRから得られる情報と組み合わせたアンサンブル解析によって,平衡状態にある複数のコンフォメーションを可視化することに成功した.

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 4件、 招待講演 5件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] St. Jude Children's Research Hospital(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Toronto(カナダ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Accelerating structural life science by paramagnetic lanthanide probe methods2019

    • 著者名/発表者名
      Saio Tomohide、Ishimori Koichiro
    • 雑誌名

      Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects

      巻: - 号: 2 ページ: 129332-129332

    • DOI

      10.1016/j.bbagen.2019.03.018

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic assembly of protein disulfide isomerase in catalysis of oxidative folding2019

    • 著者名/発表者名
      Okumura Masaki、Noi Kentaro、Kanemura Shingo、Kinoshita Misaki、Saio Tomohide、Inoue Yuichi、Hikima Takaaki、Akiyama Shuji、Ogura Teru、Inaba Kenji
    • 雑誌名

      Nature Chemical Biology

      巻: 15 号: 5 ページ: 499-509

    • DOI

      10.1038/s41589-019-0268-8

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 立体構造から明らかにする分子シャペロンの作用機序2019

    • 著者名/発表者名
      斉尾 智英,石森 浩一郎
    • 雑誌名

      生物物理

      巻: -

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Oligomerization of a molecular chaperone modulates its activity2018

    • 著者名/発表者名
      Saio Tomohide、Kawagoe Soichiro、Ishimori Koichiro、Kalodimos Charalampos G
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 7

    • DOI

      10.7554/elife.35731

    • NAID

      120006581597

    • 関連する報告書
      2018 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 insight into proline cis/trans isomerization of unfolded proteins catalyzed by the trigger factor chaperone2018

    • 著者名/発表者名
      Kawagoe Soichiro、Nakagawa Hiroshi、Kumeta Hiroyuki、Ishimori Koichiro、Saio Tomohide
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 293 号: 39 ページ: 15095-15106

    • DOI

      10.1074/jbc.ra118.003579

    • NAID

      120006585777

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 重原子イオンのX線小角散乱を利用したタンパク質の新規立体構造解析手法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      川向 ほの香,瀧下 俊平,斉尾 智英,石森 浩一郎
    • 学会等名
      2018年度生物物理北海道支部会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [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MurDの構造分布解析2019

    • 著者名/発表者名
      斉尾 智英,平松 蒼野,浅田 瑞枝,瀧下 俊平,中川 洋,中村 敏和,石森 浩一郎
    • 学会等名
      第19回 日本蛋白質科学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 常磁性プローブを用いた立体構造解析2019

    • 著者名/発表者名
      斉尾 智英
    • 学会等名
      大阪大学蛋白質研究所セミナー 第1回構造生命科学研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Structural and kinetic basis for functional modulation of a molecular chaperone2019

    • 著者名/発表者名
      Tomohide Saio, Soichiro Kawagoe, Charalampos G Kalodimos, Koichiro Ishimori
    • 学会等名
      8TH Asia-Pacific NMR 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Structural and kinetic insights into chaperone activities of Trigger Factor.2018

    • 著者名/発表者名
      Tomohide Saio
    • 学会等名
      International Symposium -Proteins: from the Cradle to the Grave-
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] NMRによって明らかにする分子シャペロンの活性制御メカニズム2018

    • 著者名/発表者名
      斉尾 智英, Charalampos Kalodimos, 石森 浩一郎
    • 学会等名
      第91回生化学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Diverse activities of molecular chaperones through non-selective binding2018

    • 著者名/発表者名
      Tomohide Saio, Charalampos Kalodimos, Koichiro Ishimori
    • 学会等名
      日本生物物理学会第56回年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Modulation of chaperone activity by oligomerization2018

    • 著者名/発表者名
      Tomohide Saio, Soichiro Kawagoe, Koichiro Ishimori, Charalampos G. Kalodimos
    • 学会等名
      28th International Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems (ICMRBS)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 常磁性プローブを利用したマルチドメインタンパク質のアンサンブル構造解析2018

    • 著者名/発表者名
      斉尾 智英,瀧下 俊平,平松 蒼野,浅田 瑞枝,中村 敏和,石森 浩一郎
    • 学会等名
      第55回 NMR討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] パルスEPRとGd3+を用いたマルチドメイン蛋白質MurDの構造変化解析2018

    • 著者名/発表者名
      平松 蒼野,齋尾 智英,浅田 瑞枝,瀧下 俊平,中村 敏和,石森 浩一郎
    • 学会等名
      第55回生化学会北海道支部例会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] パルスEPRとGd3+を用いたマルチドメイン蛋白質MurDの立体構造変化の解析2018

    • 著者名/発表者名
      平松 蒼野,齋尾 智英,浅田 瑞枝,瀧下 俊平,中村 敏和,石森 浩一郎
    • 学会等名
      第57回電子スピンサイエンス学会年会(SEST2018)
    • 関連する報告書
      2018 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
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [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,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
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] マルチドメインタンパク質における構造アンサンブルと各構造の存在比の解析2017

    • 著者名/発表者名
      瀧下俊平, 齋尾智英, 平松蒼野, 久米田博之, 清水和美, 石森浩一郎
    • 学会等名
      第56回 NMR討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [図書] Experimental Approaches of NMR Spectroscopy: Methodology and Application to Life Science and Materials Science, Chapter 8 Structural study of proteins by paramagnetic lanthanide probe methods2017

    • 著者名/発表者名
      Tomohide Saio and Fuyuhiko Inagaki
    • 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] 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

    • URL

      https://wwwchem.sci.hokudai.ac.jp/~stchem/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 構造化学研究室 研究概要・研究内容

    • URL

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

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-12-27  

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