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NMRを用いた細胞内蛋白質の立体構造,安定性および動的平衡状態の解析

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 17H05887
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
研究機関首都大学東京

研究代表者

伊藤 隆  首都大学東京, 理学研究科, 教授 (80261147)

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in-cell NMR / 蛋白質の立体構造 / 蛋白質のフォールディング / 蛋白質の動的平衡 / 分子クラウディング / 蛋白質
研究実績の概要

細胞内の分子クラウディング環境が蛋白質の様々な動態に与える影響が注目されている.In-cell NMRを用いたこれまでの国内外の研究によって,細胞内環境における蛋白質動態,フォールディング不安定化,動的平衡に対する影響等は明らかになりつつあるものの,統一的・普遍的な理解にはまだ至っていなかった.本研究では,in-cell NMRをさらに発展させることで,細胞内蛋白質の立体構造,安定性および動的平衡状態の詳細な解析を可能にする手法の確立を目指した.また,応用研究として,ヒト培養細胞を用いた薬剤スクリーニングの系の検証も試みた.
まず,ショウジョウバエDRK蛋白質やヒトGRB2蛋白質などのマルチドメイン・アダプター蛋白質群に注目し,希薄溶液状態,クラウディング状態,細胞内環境での立体構造,安定性および動的平衡状態の解析を進めた.DRK/GRB2はN末端とC末端の2つのSH3ドメインとこれらに挟まれたSH2ドメインから構成されている.具体的な結果としては,DRKのN末端SH3ドメインが,ドメイン単体では希薄溶液中でfoldとunfoldの1:1平衡になっているにもかかわらず,全長蛋白質ではほぼunfold状態になっていることを見出した.また,常磁性NMR効果を用いることで,溶液状態でのGRB2各ドメインの相対配置を決定した.さらに,少ない距離拘束条件から正しい立体構造を算出するためのベイズ推定を用いた立体構造解析手法を確立し,昆虫培養細胞を用いて,真核細胞内としては世界初となる高分解能蛋白質立体構造決定に成功した.
In-cell NMRの創薬科学への応用研究としては,ヒトHRas蛋白質とRaf-1 RBDの相互作用の系をモデルとして,細胞内の蛋白質間相互作用の詳細な解析を試みた.

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

    (22件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 3件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件、 招待講演 8件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] University of Cambridge/University of Leicester(英国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] ETH Zurich(スイス)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Goethe University Frankfurt(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Cambridge/University of Leicester(United Kingdom)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Goethe University Frankfurt(Germany)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] ETH Zurich(Switzerland)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] High resolution protein 3D structure determination in living eukaryotic cells2019

    • 著者名/発表者名
      Tanaka, T., Ikeya, T., Kamoshida, H., Suemoto, Y., Mishima, M., Shirakawa, M., Guentert, P., Ito, Y.
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: in press 号: 22 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1002/anie.201900840

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Structural insights into ubiquitin phosphorylation by PINK12018

    • 著者名/発表者名
      Okatsu Kei、Sato Yusuke、Yamano Koji、Matsuda Noriyuki、Negishi Lumi、Takahashi Akiko、Yamagata Atsushi、Goto-Ito Sakurako、Mishima Masaki、Ito Yutaka、Oka Toshihiko、Tanaka Keiji、Fukai Shuya
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 10382-10382

    • DOI

      10.1038/s41598-018-28656-8

    • 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] NMRによる生体高分子の動的秩序形成解析に向けたベイズ推定に基づく構造最適化計算2018

    • 著者名/発表者名
      Teppei Ikeya and Yutaka Ito
    • 雑誌名

      Journal of Computer Chemistry, Japan

      巻: 17 号: 1 ページ: 65-75

    • DOI

      10.2477/jccj.2018-0009

    • NAID

      130006555815

    • ISSN
      1347-1767, 1347-3824
    • 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
  • [雑誌論文] Solution NMR views of dynamical ordering of biomacromolecules2018

    • 著者名/発表者名
      Ikeya Teppei、Ban David、Lee Donghan、Ito Yutaka、Kato Koichi、Griesinger Christian
    • 雑誌名

      Biochim. Biophys. Acta-General Subjects

      巻: 1862 号: 2 ページ: 287-306

    • DOI

      10.1016/j.bbagen.2017.08.020

    • 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] Impact of cellular health conditions on the protein folding state in mammalian cells2017

    • 著者名/発表者名
      Inomata Kohsuke、Kamoshida Hajime、Ikari Masaomi、Ito Yutaka、Kigawa Takanori
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 53 号: 81 ページ: 11245-11248

    • DOI

      10.1039/c7cc06004a

    • 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] Parkinson’s disease-related DJ-1 functions in thiol quality control against aldehyde attack in vitro2017

    • 著者名/発表者名
      Matsuda Noriyuki、Kimura Mayumi、Queliconi Bruno Barros、Kojima Waka、Mishima Masaki、Takagi Kenji、Koyano Fumika、Yamano Koji、Mizushima Tsunehiro、Ito Yutaka、Tanaka Keiji
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 12816-12816

    • DOI

      10.1038/s41598-017-13146-0

    • 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] Chemical shift assignments of the first and second RRMs of Nrd1, a fission yeast MAPK-target RNA binding protein2017

    • 著者名/発表者名
      Ayaho KobayashiTeppei KanabaRyosuke SatohYutaka ItoReiko SugiuraMasaki Mishima
    • 雑誌名

      Biomolecular NMR Assignments

      巻: 印刷中 号: 2 ページ: 123-126

    • DOI

      10.1007/s12104-017-9731-1

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] NMRと計算科学の融合によるin site構造生物学の確立 真核細胞内蛋白質の動態研究から創薬への展開2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤 隆
    • 学会等名
      ゲノム創薬・医療フォーラム第9回談話会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] NMRを用いた細胞内蛋白質の立体構造,フォールディング安定性および動的平衡状態の解析2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤 隆
    • 学会等名
      第18回日本蛋白質科学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] NMR approaches to investigating protein 3D structures in living eukaryotic cells2018

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Ito
    • 学会等名
      XXVIII International Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems (ICMRBS 2018)
    • 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 approaches to investigating protein 3D structures in living eukaryotic cells2018

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Ito
    • 学会等名
      The 6th International Symposium on Drug Discovery and Design by NMR
    • 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] 生きた真核細胞内の蛋白質の高分解能立体構造解析2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤 隆
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 常磁性金属を利用したNMRによる生細胞内蛋白質の立体構造解析2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤 隆
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] in situ structural biology by NMR2017

    • 著者名/発表者名
      伊藤 隆
    • 学会等名
      分子研研究会「生体金属動態」
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] NMR approaches to investigate protein folding and dynamics in the crowded intracellular environment2017

    • 著者名/発表者名
      伊藤 隆
    • 学会等名
      日本生物物理学会第55回年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] “Chapter 3, Advances in NMR data acquisition and processing for protein structure determination” Experimental approaches of NMR spectroscopy: Methodology and application to life science and materials science2017

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Ito and Teppei Ikeya
    • 総ページ数
      636
    • 出版者
      Springer
    • 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: 2019-12-27  

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