NMR を利用したタンパク質および複合糖質の揺らぎの検出とその機能連関の探査

2012 年度 研究成果報告書

• 研究領域: 揺らぎが機能を決める生命分子の科学
• 研究課題/領域番号: 20107004
• 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: 理工系
• 研究機関: 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(岡崎共通研究施設)
• 研究代表者: 加藤 晃一 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(岡崎共通研究施設), 岡崎統合バイオサイエンスセンター, 教授 (20211849)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2012
• キーワード: NMR / 揺らぎ / 糖鎖 / タンパク質 / 複合糖質

研究概要

超高磁場NMR分光法と種々の生物物理学的研究手法を用いて、複雑なタンパク質・複合糖質およびそれらの超分子複合体の立体構造の揺らぎを探査した。特に、糖脂質クラスターと神経変性疾患に関わるタンパク質との動的な相互作用や、細胞内におけるタンパク質運命決定に関与する分子複合体の3次・4次構造の動態を解析する新規な方法を開発することに成功し、これらを利用して生命分子の構造揺らぎと機能の関連を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] NMR characterization of interaction of GroEL with amyloid β as a model ligand. (2013)
  • 著者名/発表者名: M.Yagi-Utsumi, T.Kunihara, T.Nakamura, Y.Uekusa, K.Makabe, K.Kuwajima, and K.Kato
  • 雑誌名: FEBS Lett. 巻: 587 ページ: 605-609
  • DOI: DOI: 10.1016/j.febslet.2013.04.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural and functional mosaic nature of MHC class I molecules in their peptide-free form. (2013)
  • 著者名/発表者名: E.Kurimoto, K.Kuroki, Y.Yamaguchi, M.Yagi-Utsumi, T.Igaki, T.Iguchi, K.Maenaka, and K.Kato
  • 雑誌名: Mol. Immunol. 巻: 55 ページ: 393-399
  • DOI: DOI: 10.1016/j.molimm.2013.03.014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of metabolic ^<13>C labeling in conjunction with high-field nuclear magnetic resonance spectroscopy for comparative conformational analysis of high mannose-type oligosaccharides. (2013)
  • 著者名/発表者名: Y.Kamiya, K.Yanagi, T.Kitajima, T.Yamaguchi, Y.Chiba, and K.Kato
  • 雑誌名: Biomolecules 巻: 3 ページ: 108-123
  • DOI: DOI:10.3390/biom3010108
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ganglioside-embedding small bicelles for probing membrane-landing processes of intrinsically disordered proteins. (2013)
  • 著者名/発表者名: T.Yamaguchi, T.Uno, Y.Uekusa, M.Yagi-Utsumi, and K.Kato
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 49 ページ: 1235-1237
  • DOI: DOI: 10.1039/c2cc38016a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protein encapsulation within synthetic molecular hosts. (2012)
  • 著者名/発表者名: D.Fujita, K.Suzuki, S.Sato, M.Yagi-Utsumi, Y.Yamaguchi, N.Mizuno, T.Kumasaka, M.Takata, M.Noda, S.Uchiyama, K.Kato, and M.Fujita
  • 雑誌名: Nature Commun. 巻: 3 ページ: 1093
  • DOI: DOI: 10.1038/ncomms2093
  • 査読あり
• [雑誌論文] NMR characterization of the interaction between the PUB domain of peptide: N-glycanase and ubiquitin-like domain of HR23. (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Kamiya, Y.Uekusa, A.Sumiyoshi, H.Sasakawa, T.Hirao, T.Suzuki, and K.Kato
  • 雑誌名: FEBS Lett. 巻: 586 ページ: 1141-1146
  • DOI: DOI: 10.1016/j.febslet.2012.03.027
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lanthanide-assisted NMR evaluation of a dynamic ensemble of oligosaccharide conformations. (2012)
  • 著者名/発表者名: S.Yamamoto, Y.Zhang, T.Yamaguchi, T.Kameda, and K.Kato
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 48 ページ: 4752-4754
  • DOI: DOI: 10.1039/C2CC30353A
  • 査読あり
• [雑誌論文] A non-canonical UBA-UBL interaction forms the linear-ubiquitin-chain assembly complex. (2012)
  • 著者名/発表者名: H.Yagi, K.Ishimoto, T.Hiromoto, H.Fujita, T.Mizushima, Y.Uekusa, M.Yagi-Utsumi, E.Kurimoto, M.Noda, S.Uchiyama, F.Tokunaga, K. Iwai, and K.Kato
  • 雑誌名: EMBO Rep. 巻: 13 ページ: 462-468
  • DOI: DOI: 10.1038/embor.2012.24
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural and molecular basis of carbohydrate?protein interaction systems as potential therapeutic targets. (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Kamiya, M.Yagi-Utsumi, H.Yagi, and K.Kato
  • 雑誌名: Curr. Pharm. Des. 巻: 17 ページ: 1672-1684
  • DOI: DOI: 10.2174/138161211796355074
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conformational dynamics of wild-type Lys-48-linked diubiquitin in solution. (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Hirano, O.Serve, M.Yagi-Utsumi, E.Takemoto, T.Hiromoto, T.Satoh, T.Mizushima, and K.Kato
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 286 ページ: 37496-37502
  • DOI: DOI: 10.1074/jbc.M111.256354
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kinetic asymmetry of subunit exchange of homooligomeric protein as revealed by deuteration-assisted small-angle neutron scattering. (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Sugiyama, E.Kurimoto, H.Yagi, K.Mori, T.Fukunaga, M.Hirai, G.Zaccai, and K.Kato
  • 雑誌名: Biophys. J. 巻: 101 ページ: 2037-2042
  • DOI: DOI: 10.1016/j.bpj.2011.09.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Paramagnetic lanthanide tagging for NMR conformational analyses of N-linked oligosaccharides. (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Yamamoto, T.Yamaguchi, M.Erdelyi, C.Griesinger, and K.Kato
  • 雑誌名: Chem. Euro. J. 巻: 17 ページ: 9280-9282
  • DOI: DOI: 10.1002/chem.201100856
  • 査読あり
• [雑誌論文] Overexpression of a homogeneous oligosaccharide with ^<13>C labeling by genetically engineered yeast strain. (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Kamiya, S.Yamamoto, Y.Chiba, Y.Jigami, and K.Kato
  • 雑誌名: J. Biomol. NMR 巻: 50 ページ: 397-401
  • DOI: DOI: 10.1007/s10858-011-9525-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Redox-dependent domain rearrangement of protein disulfide isomerase from a thermophilic fungus. (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Nakasako, A.Maeno, E.Kurimoto, T.Harada, Y.Yamaguchi, T.Oka, Y.Takayama, A.Iwata, and K.Kato
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 49 ページ: 6953-6962
  • DOI: DOI: 10.1021/bi1006089
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stable-isotope-assisted NMR approaches to glycoproteins using immunoglobulin G as a model system. (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Kato, Y.Yamaguchi, and Y.Arata
  • 雑誌名: Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy 巻: 56 ページ: 346-359
  • DOI: DOI: 10.1016/j.pnmrs.2010.03.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] NMR characterization of the interactions between lyso-GM1 aqueous micelles and amyloid β. (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Yagi-Utsumi, T.Kameda, Y.Yamaguchi, and K.Kato
  • 雑誌名: FEBS Lett. 巻: 584 ページ: 831-836
  • DOI: DOI: 10.1016/j.febslet.2010.01.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural basis for the cooperative interplay between the two causative gene products of combined factor V and factor VIII deficiency. (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Nishio, Y.Kamiya, T.Mizushima, S.Wakatsuki, H.Sasakawa, K.Yamamoto, S.Uchiyama, M.Noda, A.R.McKay, K.Fukui, H.-P.Hauri, and K.Kato
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 107 ページ: 4034-4039
  • DOI: DOI: 10.1073/pnas.0908526107
  • 査読あり
• [雑誌論文] Redox-dependent domain rearrangement of protein disulfide isomerase coupled with exposure of its substrate-binding hydrophobic surface. (2010)
  • 著者名/発表者名: O.Serve, Y.Kamiya, A.Maeno, M.Nakano, C.Murakami, H.Sasakawa, Y.Yamaguchi, T.Harada, E.Kurimoto, M.Yagi-Utsumi, T.Iguchi, K.Inaba, J.Kikuchi, O.Asami, T.Kajino, T.Oka, M.Nakasako, and K.Kato
  • 雑誌名: J. Mol. Biol. 巻: 396 ページ: 361-374
  • DOI: DOI:10.1016/j.jmb.2009.11.049
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structure of UbcH5b-ubiquitin intermediate: Insight into the formation of the self-assembled E2-Ub conjugates. (2010)
  • 著者名/発表者名: E.Sakata, T.Satoh, S.Yamamoto, Y.Yamaguchi, M.Yagi-Utsumi, E.Kurimoto, K.Tanaka, S.Wakatsuki, and K.Kato
  • 雑誌名: Structure 巻: 18 ページ: 138-147
  • DOI: DOI:10.1016/j.str.2009.11.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Human OS-9, a lectin required for glycoprotein endoplasmic reticulum-associated degradation, recognizes mannose-trimmed N-glycans. (2009)
  • 著者名/発表者名: N.Hosokawa, Y.Kamiya, D.Kamiya, K.Kato, and K.Nagata
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 284 ページ: 17061-17068
  • DOI: DOI:10.1074/jbc.M809725200
  • 査読あり
• [雑誌論文] Up-and-down topological mode of amyloid β-peptide lying on hydrophilic/hydrophobic interface of ganglioside clusters. (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Utsumi, Y.Yamaguchi, H.Sasakawa, N.Yamamoto, K.Yanagisawa, and K.Kato
  • 雑誌名: Glycoconjugate J. 巻: 26 ページ: 999-1006
  • DOI: DOI:10.1007/s10719-008-9216-7
  • 査読あり
• [学会発表] Molecular and structural basis for N-glycan-depepndent determination of glycoprotein fates in cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: K.Kato
  • 学会等名: Glycobiology, Gordon Research Conference
  • 発表場所: Ventura (USA)
  • 年月日: 2013-03-04
• [学会発表] Structural Views of Carbohydrate-Protein Interaction Systems as Potential Therapeutic Targets. (2013)
  • 著者名/発表者名: K.Kato
  • 学会等名: Pure and Applied Chemistry International Conference 2013 (PACCON 2013)
  • 発表場所: Chon Buri (Thailand)
  • 年月日: 2013-01-24
• [学会発表] Structural views of carbohydrate-protein interaction systems as potential therapeutic targets. (2012)
  • 著者名/発表者名: K.Kato
  • 学会等名: 26 International Carbohydrate Symposium
  • 発表場所: Madrid (Spain)
  • 年月日: 2012-07-26
• [学会発表] A systematic approach for structural glycoproteomics. (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Kato
  • 学会等名: The 23rd Annual Meeting of the Korean Society for Molecular and Cellular Biology
  • 発表場所: Seoul (Korea)
  • 年月日: 2011-10-07
• [学会発表] Structural and dynamics views of the ubiquitin-proteasome system. (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Kato
  • 学会等名: The 11^<th> KIAS Conference on Protein Structure and Function
  • 発表場所: Seoul (Korea)
  • 年月日: 2011-10-06
• [学会発表] Structural and molecular basis of carbohydrate-protein interaction systems as potential therapeutic targets. (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Kato
  • 学会等名: 第31回内藤コンファレンス
  • 発表場所: シャトレーゼガトーキングダムサッポロ(北海道)
  • 年月日: 2011-09-15
• [学会発表] Sugar-protein interaction systems as potential therapeutic targets. (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Kato
  • 学会等名: 98^<th> Indian Science Congress
  • 発表場所: Chennai (India)
  • 年月日: 2011-01-05
• [学会発表] NMR characterization of conformations, dynamics, and interactions of glycoconjugates. (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Kato
  • 学会等名: The 25th International Carbohydrate Symposium
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉)
  • 年月日: 2010-08-03
• [学会発表] Stable-isotope-assisted NMR approaches to structural glycomics. (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Kato
  • 学会等名: 20^<th> International Symposium on Glycoconjugates
  • 発表場所: San Juan (Puerto Rico)
  • 年月日: 2009-11-30
• [学会発表] Structural Glycobiology by NMR and Sugar Library Approaches. (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Kato
  • 学会等名: 3rd Asia-Pacific NMR symposium
  • 発表場所: Jeju (Korea)
  • 年月日: 2009-10-27
• [図書] Glycoproteins and antibodies: Solution NMR studies. Encyclopedia of Magnetic Resonance (R.K.Harris and R.E.Wasylishen ed.) vol.3 (2012)
  • 著者名/発表者名: K.Kato and Y.Yamaguchi
  • 総ページ数: 1779-1790
  • 出版者: John Wiley (Chichester)
• [図書] Redox-dependent chaperoning, following PDI footsteps. Protein Folding (E.C.Walters ed.) (2011)
  • 著者名/発表者名: O.Serve, Y.Kamiya, and K.Kato
  • 総ページ数: 489-500
  • 出版者: NOVA Science Publishers (New York)
• [図書] 神経変性疾患にかかわる天然変性タンパク質の分子構造ダイナミクス.MedicalBio別冊揺らぎと生体機能(寺嶋正秀編) (2010)
  • 著者名/発表者名: 加藤晃一, 矢木真穂
  • 総ページ数: 32-37
  • 出版者: オーム社
• [図書] NOVA Science Publishers (New York) (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Kamiya, D.Kamiya, R.Urade, T.Suzuki, and K.Kato
  • 総ページ数: 27-40
  • 出版者: Sophisticated modes of sugar recognition by intracellular lectins involved in quality control of glycoproteins. Glycobiology Research Trends (G.Powell and O.McCabe ed.),
• [図書] 細胞内レクチンによる糖蛋白質の輸送と品質管理の構造基盤.糖鎖情報の独自性と普遍性(古川鋼一,遠藤玉夫,岡昌吾,本家孝一,加藤晃一編集) (2009)
  • 著者名/発表者名: 神谷由紀子, 加藤晃一
  • 総ページ数: 1662-1669
  • 出版者: 共立出版
• [備考] 研究成果に関するweb ページ
  • URL: http://www.ims.ac.jp/topics/2012/121001.html
• [備考]
  • URL: http://www.ims.ac.jp/topics/2010/110217.html
• [備考]
  • URL: http://www.ims.ac.jp/topics/2009/100215.html
• [備考]
  • URL: http://www.ims.ac.jp/topics/2009/100118.html
• [備考] 新聞報道日経産業新聞 2012年10月3日
• [備考] 日刊工業新聞 2012年10月3日
• [備考] 化学工業日報 2012年10月3日
• [備考] 薬事日報 2012年5月25日
• [備考] 中日新聞 2011年11月30日
• [備考] 科学新聞 2010年3月5日
• [備考] 日経産業新聞 2010年2月16日
• [備考] 科学新聞 2010年1月29日
• [備考] 日経産業新聞 2010年1月19日
• [産業財産権] 残余双極子相互作用の解析方法及び残余双極子相互作用解析用試薬 (2009)
  • 発明者名: 藤田誠, 佐藤宗太, 諸原理, 加藤晃一, 山口芳樹
  • 権利者名: 国立大学法人東京大学, 大学共同利用機関法人自然科学研究機構, 独立行政法人理化学研究所
  • 産業財産権番号: 特願2009-057080
  • 出願年月日: 2009-03-10