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イオンチャネルタンパク質KcsAのイオン透過に伴う分子形態変化観測

公募研究

研究領域分子高次系機能解明のための分子科学―先端計測法の開拓による素過程的理解
研究課題/領域番号 22018021
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関広島大学

研究代表者

楯 真一  広島大学, 理学研究科, 教授 (20216998)

研究期間 (年度) 2010 – 2011
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2011年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
2010年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
キーワード膜タンパク質 / NMR / KcsA / 構造ダイナミックス / 生物物理 / 生体分子 / 蛋白質
研究概要

KcsAの膜貫通部にのみ着目して,DIORITE法によるKcsAの閉構造状態・開構造状態での立体構造解析を目的として以下の実験を行った.
1. DIORITE解析のための分子配向条件の最適化:
昨年度までに膜貫通部のシグナル帰属を終えたため,今期はDIORITE法を用いた構造解析を中心にすすめた.特にhelix間の相対配向を決定するために必要な情報を得るために十分な強度で分子配向させる測定条件の探索を行った.最終的に,タンパク質濃度をかせぐために重水素標識をしないで^<15>N標識のみを適用した.また,解析に不要な膜貫通部以外のシグナルを消すために重水で調製した緩衝液を用いて測定を行った.最終的に最適な異方性圧縮アクリルアミドゲルの条件を決定でき,最大で8Hz程度の配向依存的なTROSYシグナル変化を観測できた.Helix間の配向変化を解析するための構造計算の準備を進めている段階である.
2. 開構造を安定にするための変異体調製:
我々の試料調製では,KcsAをSDSミセルで可溶化したサンプルを用いている.この条件では,良好な^1H-^<15>N相関シグナルを与えるために構造解析には適しているが,ゲートが開く酸性条件にするとKcsAの4量体構造が崩れて単量体になるという問題がある.このため,中性条件でゲートが開く変異体を用いてゲートの開構造を解析することを計画した.H25R/E118A/E120Aの3重変異体は中性付近で高頻度に開構造を取ることが分かっているが,大腸菌での発現が低くサンプルを大量に調製することが困難であった.次の候補として作成したE71A変異体では,十分な量のサンプルを得ることができたが,膜貫通部のみを残すサンプルとするために細胞内ドメインを切り出すと4量体が不安定になる問題が合った.H25Qでは,得られる資料の量・安定性ともに問題がなくこのサンプルを用いて研究を更に進める.

報告書

(2件)
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (45件)

すべて 2012 2011 2010

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件) 学会発表 (32件) 図書 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Structural implication for the impaired binding of W150A mutant LOX-1 to oxidized low density lipoprotein, OxLDL2012

    • 著者名/発表者名
      S.Nakano, M.Sugiliara, R.Yamada, K.Katayanagi, S.Tate
    • 雑誌名

      Biochim.et Biophys.Acta.

      巻: (In press) 号: 5 ページ: 739-749

    • DOI

      10.1016/j.bbapap.2012.02.003

    • NAID

      120005308231

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pressure dependence of activity and stability of dihydrofolate reductase of the deep-sea bacterium Moritella profunda and Eschericha coli2012

    • 著者名/発表者名
      E.Ohmae, C.Murakami, S.Tate, K.Gekko, K.Hata, K.Akasaka, C.Kato
    • 雑誌名

      Biochim.et Biophys.Acta.

      巻: 1824 号: 3 ページ: 511-519

    • DOI

      10.1016/j.bbapap.2012.01.001

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Secondary-structure analysis of alcohol-denatured proteins by vacuum-ultraviolet circular dichroism spectroscopy2012

    • 著者名/発表者名
      M.Koichi, Y.Sakurada, S.Tate, H.Namatame, M.Taniguchi, K.Gekko
    • 雑誌名

      PROTEINS

      巻: 80 号: 1 ページ: 281-293

    • DOI

      10.1002/prot.23206

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The NMR structure of FliK, the trigger for the switch of substrate specificity in the flagellar type III secretion appratus2011

    • 著者名/発表者名
      S.Mizuno, H.Amida, N.Kobayashi, S.Aizawa, S.Tate
    • 雑誌名

      J.Mol.Biol.

      巻: 409 号: 4 ページ: 558-573

    • DOI

      10.1016/j.jmb.2011.04.008

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The NMR structure of Flik, the trigger for the switch of substrate specificity in the flagellar type III secretion apparatus2011

    • 著者名/発表者名
      Mizuno, S., Amida, H., Kobayash, N., Aizawa, S., Tate, S
    • 雑誌名

      J.Mol.Biol.

      巻: (In press)

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Surface plasmon resonance study on functional significance of clustered organization of lectin-like oxidized LDL (LOX-1)2011

    • 著者名/発表者名
      Ohki, I., Amida, H., Yamada, R., Sugihara, M., Ishigaki, T., Tate, S.
    • 雑誌名

      Biochimica et Biophysica Acta

      巻: 1814 ページ: 345-354

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comparative study on dihydrofolate reductases from Shewanella species living in deep-sea and ambient atmospheric-pressure environments2011

    • 著者名/発表者名
      Murakami, C., Ohame, E., Tate, S., Gekko, K., Nakasone, K., Kato, C.
    • 雑誌名

      Extremophiles

      巻: 15 ページ: 165-175

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] NMRで観測する超高分子量タンパク質の分子形態2011

    • 著者名/発表者名
      楯真一
    • 雑誌名

      生物物理

      巻: 51 ページ: 84-87

    • NAID

      10028105827

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Coupling effects of distal loops on structural stability and enzymatic activity of Escherichia coli dihydrofolate reductase revealed by deletion mutants2010

    • 著者名/発表者名
      Horiuchi, Y., Ohmae, E., Tate, S., Gekko, K.
    • 雑誌名

      Biochimica et Biophysica Acta

      巻: 1804 ページ: 846-855

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cloning and characterization of dihydrofolate reductases from deep-sea bacteria2010

    • 著者名/発表者名
      Murakami, C., Ohame, E., Tate S., Gekko, K., Nakasone, K., Kato, C.
    • 雑誌名

      J.Biochem.(Tokyo)

      巻: 147 ページ: 591-599

    • NAID

      10027875351

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] TAL effectorの結晶構造から明らかになったDNA認識機構-TALENデザインに向けた溶液構造解析の必要性2012

    • 著者名/発表者名
      楯真一
    • 学会等名
      第1回ゲノム編集研究会
    • 発表場所
      広島(招待講演)
    • 年月日
      2012-02-28
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] NMRを用いた新しい膜タンパク質構造研究のアプローチ-KcsAの構造機能解析を目指して2012

    • 著者名/発表者名
      楯真一
    • 学会等名
      特定領域研究高次系分子科学ミニシンポジウムイオンチャネル研究の現状とこれからについて考える
    • 発表場所
      大阪(招待講演)
    • 年月日
      2012-01-24
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Domain orientation dynamics revealed by alignment induced TROSY shift changes2011

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Tate, Jun-ichi Uewaki, Naoko Utsunomiya-Tate
    • 学会等名
      ISNMR 2011
    • 発表場所
      Yokohama, Japan
    • 年月日
      2011-11-17
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Protein structural dynamics modulaiton induced by a mutation to flexible loop2011

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Tate
    • 学会等名
      日本生物物理学会第49回年会
    • 発表場所
      兵庫(招待講演)
    • 年月日
      2011-11-16
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Prepared domain orientation of tandem HMG boxes defined by the inter-domain linker in HMGB22011

    • 著者名/発表者名
      Jun-ichi Uewaki, Jun-ichi Kurita, Naoko-Utsunomiya Tate, Shin-ichi Tate
    • 学会等名
      日本生物物理学会第49回年会
    • 発表場所
      兵庫
    • 年月日
      2011-11-16
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] CH-π相互作用が規定するタンパク質の動的平衡構造2011

    • 著者名/発表者名
      上脇隼一, 楯直子, 楯真一
    • 学会等名
      2011年日本化学会西日本大会
    • 発表場所
      兵庫
    • 年月日
      2011-11-12
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] DNA結合により誘導されるタンパク質のドメイン配向変化の定量的観測2011

    • 著者名/発表者名
      竹内彩, 上脇隼一, 楯真一
    • 学会等名
      2011年日本化学会西日本大会
    • 発表場所
      兵庫
    • 年月日
      2011-11-12
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質の内部運動性と機能制御2011

    • 著者名/発表者名
      楯真一
    • 学会等名
      「理論と実験」研究会2011
    • 発表場所
      広島(招待講演)
    • 年月日
      2011-10-07
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Functional regulation through phosphorylation to acidic intrinsically disordered region in FACT as a chromatin remodeling factor2011

    • 著者名/発表者名
      S.Tate
    • 学会等名
      Annual meeting of Protein Science Japan, co-sponsored Asia Pacific Protein Association
    • 発表場所
      Osaka, Japan(招待講演)
    • 年月日
      2011-06-07
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Determination of the alignment tensor of protein by orientation induced TROSY shift changes2011

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Tate
    • 学会等名
      Gordon Research Conference Computational Aspects-Biomolecular NMR
    • 発表場所
      Lucca, Italy
    • 年月日
      2011-05-25
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] クロマチンリモデリングタンパク質のリン酸化による機能制御機構の解明2011

    • 著者名/発表者名
      橋本愛美, 松井理恵子, 上脇隼一, 津中康央, 森川耿右, 楯真一
    • 学会等名
      第52回日本生化学会中国四国支部例会
    • 発表場所
      広島
    • 年月日
      2011-05-24
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 酸化LDL受容体タンパク質LOX-1の基質認識機構の解明2011

    • 著者名/発表者名
      杉原守, 山田梨紗都, 編田宏一, 楯真一
    • 学会等名
      日本生物物理学会第3回中国四国支部大会
    • 発表場所
      広島
    • 年月日
      2011-05-15
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質構造情報利用技術としてのNMR-結晶構造解析に対する補完的利用2011

    • 著者名/発表者名
      楯真一
    • 学会等名
      よこはまNMR構造生物学研究会第41回ワークショップ
    • 発表場所
      理研, 横浜(招待講演)
    • 年月日
      2011-03-02
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Alteration to internally correlated motion in protein by the mutation to a loop region2010

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Tate
    • 学会等名
      Pacifi Chem.2010
    • 発表場所
      Honolulu, USA(招待講演)
    • 年月日
      2010-12-18
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Preferential domain orientation in HMGB2 protein revealed by NMR spectroscopy2010

    • 著者名/発表者名
      Jun-ichi Uewaki, Naoko Tate, Shin-ichi Tate
    • 学会等名
      PacifiChem.2010
    • 発表場所
      Honolulu, USA
    • 年月日
      2010-12-18
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] クロマチンリモデリング因子FACTのリン酸化による機能制御機構2010

    • 著者名/発表者名
      松井理恵子, 橋本愛美, 上脇隼一, 津中康央, 森川耿右, 楯真一
    • 学会等名
      第33回日本分子生物学会年会・第83日本生化学会大会合同大会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2010-12-09
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Exploring the ligand-binding mechanism of LOX-1 by surface plasmon resonance2010

    • 著者名/発表者名
      山田梨紗都, 編田宏一, 大木出, 楯真一
    • 学会等名
      第33回日本分子生物学会年会・第83日本生化学会大会合同大会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2010-12-08
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] NMR analysis on the changes of structural dynamics and functions induced by loop mutations in DHFR2010

    • 著者名/発表者名
      和田侑士, 堀内祐司, 大前英司, 楯真一
    • 学会等名
      第33回日本分子生物学会年会・第83日本生化学会大会合同大会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2010-12-08
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] HMGB2タンパク質に含まれる2つのドメイン相対配向とリンカーの役割2010

    • 著者名/発表者名
      上脇隼一, 楯直子, 楯真一
    • 学会等名
      第49回NMR討論会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2010-11-17
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] べん毛フック長さ制御タンパク質FliKのNMR構造解析2010

    • 著者名/発表者名
      水野志乃, 編田宏一, 小林直宏, 藤原敏道, 相沢慎一, 楯真一
    • 学会等名
      第49回NMR討論会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2010-11-17
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Protein structure determination using orientation induced TROSY shift changes2010

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Tate
    • 学会等名
      第49回NMR討論会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2010-11-16
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 異方性スピン相互作用を用いた新規NMR法によるPin1の基質依存的な構造変化解析2010

    • 著者名/発表者名
      廣口典輝, 堀内佑司, 白木拓磨, 楯真一
    • 学会等名
      日本化学会西日本大会
    • 発表場所
      熊本大学, 熊本
    • 年月日
      2010-11-06
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] HMGB2タンパク質に含まれる2つのドメイン相対配向とリンカーの役割2010

    • 著者名/発表者名
      上脇隼一, 楯直子, 楯真一
    • 学会等名
      日本生物物理学会第48回年会
    • 発表場所
      東北大学, 仙台
    • 年月日
      2010-09-20
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] べん毛フックの長さ制御因子FliKのNMRによる構造解析2010

    • 著者名/発表者名
      水野志乃, 楯真一, 相沢慎一
    • 学会等名
      日本生物物理学会 第48回年会
    • 発表場所
      東北大学, 仙台
    • 年月日
      2010-09-20
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 異方性スピン相互作用を用いた新規NMR法によるPin1の基質依存的な構造変化解析2010

    • 著者名/発表者名
      廣口典輝, 堀内佑司, 白木拓磨, 楯真一
    • 学会等名
      日本生物物理学会第48回年会
    • 発表場所
      東北大学, 仙台
    • 年月日
      2010-09-20
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] クロマチンリモデリングタンパク質のリン酸化による構造機能制御機構の解明2010

    • 著者名/発表者名
      橋本愛美, 松井理恵子, 上脇隼一, 津中康央, 森川耿右, 楯真一
    • 学会等名
      日本生物物理学会第48回年会
    • 発表場所
      東北大学, 仙台
    • 年月日
      2010-09-20
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] クロマチンリモデリングタンパク質のリン酸化による構造機能制御機構の解明2010

    • 著者名/発表者名
      橋本愛美, 松井理恵子, 上脇隼一, 楯真一
    • 学会等名
      日本生物高分子学会年会
    • 発表場所
      兵庫県立大学, 兵庫
    • 年月日
      2010-09-18
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 高磁場NMRを用いる蛋白質の動的構造解析の可能性2010

    • 著者名/発表者名
      楯真一
    • 学会等名
      大阪大学蛋白質研究所セミナー超高磁場が拓く生体系NMR
    • 発表場所
      阪大, 大阪(招待講演)
    • 年月日
      2010-07-30
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Alignment induced TROSY shift changes applied to protein structure determination2010

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Tate
    • 学会等名
      WWMR2010
    • 発表場所
      Florence, Italy
    • 年月日
      2010-07-05
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 溶液中での高分子量タンパク質分子形態変化観測のためのNMR技術2010

    • 著者名/発表者名
      楯真一
    • 学会等名
      第10回蛋白質化学会年会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター,札幌(招待講演)
    • 年月日
      2010-06-17
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] NMRによるヌクレオソームシャペロンタンパク質HMGB2のリンカーに制御されるドメイン相対配向2010

    • 著者名/発表者名
      上脇隼一, 森内寛, 楯直子, 楯真一
    • 学会等名
      第51回日本生化学会中国・四国支部例会
    • 発表場所
      山口大学, 山口
    • 年月日
      2010-05-14
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] クロマチンリモデリングタンパク質のリン酸化による構造機能制御機構の解明2010

    • 著者名/発表者名
      橋本愛美, 松井理恵子, 上脇隼一, 楯真一
    • 学会等名
      第2回日本生物物理学会中国四国支部例会
    • 発表場所
      愛媛大学, 愛媛
    • 年月日
      2010-05-09
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [図書] Current trends in X-ray crystallography Chandrasekaran, A ed.Chap.18 "Complementary use of NMR to X-ray crystallography for the analysis of protein morphological change in solution" pp409-4362011

    • 著者名/発表者名
      S.Tate, A.Imada, N.Hiroguchi
    • 総ページ数
      436
    • 出版者
      InTech
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [図書] 広がるNMRの世界(朝倉哲朗 編)(章著:タンパク質の分子形態変化の観測)2011

    • 著者名/発表者名
      楯真一
    • 総ページ数
      182
    • 出版者
      コロナ社
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [産業財産権] 酸化LDL受容体に作用するリポソーム2012

    • 発明者名
      町田幸子、倉持みゆき、楯真一、山田梨紗都
    • 権利者名
      町田幸子、倉持みゆき、楯真一、山田梨紗都
    • 産業財産権番号
      2012-072404
    • 出願年月日
      2012-03-27
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2010-08-23   更新日: 2018-03-28  

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