NMRによる細胞生理活性と細胞内蛋白質構造の解析

• 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: 17H05873
• 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: 横浜国立大学
• 研究代表者: 児嶋 長次郎 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (50333563)
• 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: 13,000千円 (直接経費: 10,000千円、間接経費: 3,000千円); 2018年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2017年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
• キーワード: NMR / 蛋白質 / 立体構造

研究実績の概要

本研究では生きている細胞内の蛋白質の立体構造を決定するNMR技術の開発を目的としている。具体的には、化学シフト帰属・NOE帰属・構造計算の3つのステップを一体的に自動最適化する全自動NMR構造解析プラットフォームと、細胞内で安定な還元耐性スピンラべル試薬およびキレート試薬を用いた新規NMR測定解析技術を開発し、研究代表者らが開発・整備を進めてきた独自のアミノ酸選択標識技術や本研究で開発する世界最先端のNMR技術・装置を組み合わせることで、生きている細胞内の蛋白質の立体構造を決定するIn-cell NMR技術の確立を目指した。また、様々な細胞状態下でIn-cell NMRスぺクトルを測定し、細胞の活動状態とNMRスぺクトルを相関させることでIn-cell NMR法を細胞生理活性の検出法として整備することも目的とした。
平成３０年度は、平成２９年度から継続して生きている細胞内での蛋白質の立体構造を決定するための基礎技術課題、(1)NMR統合解析プラットフォームMagROの開発と、(2)還元耐性スピンラベル試薬およびキレート試薬を用いたNMR測定解析技術の開発、を進めるとともに、独自のアミノ酸選択標識技術などと組み合わせ、(3)生きている細胞内での蛋白質の立体構造決定と、(4)In-cell NMR法による細胞生理活性の検出法の開発、に取り組んだ。特筆すべき成果として、大腸菌の系でIn-cell NMRスペクトルと増殖曲線に強い相関があることを見出し、In-cell NMR法が細胞の生理活性を鋭敏に反映する良い手法であることを示すことに成功した。

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。

研究成果

• [国際共同研究] Goethe University Frankfurt(ドイツ)
• [国際共同研究] Academy of Sciences(チェコ)
• [国際共同研究] Marquette University(米国)
• [国際共同研究] Universite de Sherbrooke(カナダ)
• [雑誌論文] Noise peak filtering in multi-dimensional NMR spectra using convolutional neural networks (2018)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, N., Hattori, Y., Nagata, T., Shinya, S., Guentert, P., Kojima, C., Fujiwara, T.
  • 雑誌名: Bioinformatics 巻: 34 号: 24 ページ: 4300-4301
  • DOI: 10.1093/bioinformatics/bty581
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] NMR spectroscopic characterization of a model RNA duplex reflecting the core sequence of hammerhead ribozymes (2018)
  • 著者名/発表者名: Hattori Yoshikazu、Yamanaka Daichi、Morioka Saori、Yamaguchi Taishi、Tomonari Honoka、Kojima Chojiro、Tanaka Yoshiyuki
  • 雑誌名: Nucleosides, Nucleotides and Nucleic Acids 巻: 37 号: 7 ページ: 383-396
  • DOI: 10.1080/15257770.2018.1473877
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phosphoinositide binding by the PH domain in ceramide transfer protein (CERT) is inhibited by hyperphosphorylation of an adjacent serine-repeat motif (2018)
  • 著者名/発表者名: Sugiki Toshihiko、Egawa Daichi、Kumagai Keigo、Kojima Chojiro、Fujiwara Toshimichi、Takeuchi Koh、Shimada Ichio、Hanada Kentaro、Takahashi Hideo
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 293 号: 28 ページ: 11206-11217
  • DOI: 10.1074/jbc.ra118.002465
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Amino Acid Selective 13C Labeling and 13C Scrambling Profile Analysis of Protein α and Side-Chain Carbons in Escherichia coli Utilized for Protein Nuclear Magnetic Resonance (2018)
  • 著者名/発表者名: Sugiki Toshihiko、Furuita Kyoko、Fujiwara Toshimichi、Kojima Chojiro
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 57 号: 26 ページ: 3576-3589
  • DOI: 10.1021/acs.biochem.8b00182
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Helix Rearrangement in the Periplasmic Domain of the Flagellar Stator B Subunit Activates Peptidoglycan Binding and Ion Influx (2018)
  • 著者名/発表者名: Kojima Seiji, Takao Masato, Almira Gaby, Kawahara Ikumi, Sakuma Mayuko, Homma Michio, Kojima Chojiro, Imada Katsumi.
  • 雑誌名: Structure 巻: 26 号: 4 ページ: 590-598
  • DOI: 10.1016/j.str.2018.02.016
  • 査読あり
• [雑誌論文] NMR line shape analysis of a multi-state ligand binding mechanism in chitosanase (2017)
  • 著者名/発表者名: Shinya Shoko、Ghinet Mariana G.、Brzezinski Ryszard、Furuita Kyoko、Kojima Chojiro、Shah Sneha、Kovrigin Evgenii L.、Fukamizo Tamo
  • 雑誌名: Journal of Biomolecular NMR 巻: 67 号: 4 ページ: 309-319
  • DOI: 10.1007/s10858-017-0109-6
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The mechanism of the glycosylase reaction with hOGG1 base-excision repair enzyme: Concerted effect of Lys249 and Asp268 during excision of 8-oxoguanine. (2017)
  • 著者名/発表者名: Jakub Sebera, Yoshikazu Hattori, Daichi Sato, David Reha, Radim Nencka, Takashi Kohno, Chojiro Kojima, Yoshiyuki Tanaka, and Vladimir Sychrovsky
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 45 号: 9 ページ: 5231-5242
  • DOI: 10.1093/nar/gkx157
  • 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] Protein 19F-labeling using transglutaminase for the NMR study of intermolecular interactions (2017)
  • 著者名/発表者名: Hattori Yoshikazu、Heidenreich David、Ono Yuki、Sugiki Toshihiko、Yokoyama Kei-ichi、Suzuki Ei-ichiro、Fujiwara Toshimichi、Kojima Chojiro
  • 雑誌名: Journal of Biomolecular NMR 巻: 68 号: 4 ページ: 271-279
  • DOI: 10.1007/s10858-017-0125-6
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Structural and Functional Analysis of the C-Terminal Region of FliG, an Essential Motor Component of Vibrio Na + -Driven Flagella (2017)
  • 著者名/発表者名: Miyanoiri Yohei、Hijikata Atsushi、Nishino Yuuki、Gohara Mizuki、Onoue Yasuhiro、Kojima Seiji、Kojima Chojiro、Shirai Tsuyoshi、Kainosho Masatsune、Homma Michio
  • 雑誌名: Structure 巻: 25 号: 10 ページ: 1540-1548
  • DOI: 10.1016/j.str.2017.08.010
  • NAID: 120006375873
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Production of Single-Chain Fv Antibodies Specific for GA-Pyridine, an Advanced Glycation End-Product (AGE), with Reduced Inter-Domain Motion (2017)
  • 著者名/発表者名: Fukuda N、Noi K、Weng L、Kobashigawa Y、Miyazaki H、Wakeyama Y、Takaki M、Nakahara Y、Tatsuno Y、Uchida-Kamekura M、Suwa Y、Sato T、Ichikawa-Tomikawa N、Nomizu M、Fujiwara Y、Ohsaka F、Saitoh T、Maenaka K、Kumeta H、Shinya S、Kojima C、Ogura T、Morioka H
  • 雑誌名: Molecules 巻: 22 号: 10 ページ: 1695-1695
  • DOI: 10.3390/molecules22101695
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 創薬 NMR 技術の開発とその植物生理学分野への応用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 児嶋長次郎
  • 学会等名: 日本蛋白質科学会第18回年会
  • 招待講演
• [学会発表] NMR tools developed for protein-drug and protein-protein interaction studies (2018)
  • 著者名/発表者名: Chojiro Kojima
  • 学会等名: The 6th International Symposium on Drug Discovery and Design by NMR
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 植物構造生物学研究と創薬 (2018)
  • 著者名/発表者名: 児嶋長次郎
  • 学会等名: 植物科学シンポジウム 2018
  • 招待講演
• [学会発表] Fully Automated NMR Structure Determination of Protein (2017)
  • 著者名/発表者名: Chojiro Kojima
  • 学会等名: 2017 Taiwan-Japan Biomedical Symposium on Magnetic Resonance
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] Kojima Lab top page
  • URL: http://nmrlab.ynu.ac.jp/labotop.php