圧力ジャンプNMR装置の開発

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06554026
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 赤坂 一之 神戸大学, 理学部, 教授 (50025368)
• 研究分担者: 山田 博昭 神戸大学, 理学部, 助教授 (90030767)
• キーワード: NMR / 高圧 / 圧力ジャンプ / 化学シフト / 蛋白質変性 / 蛋白質構造

研究概要

1。(圧力ジャンプNMR測定装置の開発)
NMR用圧力ジャンプNMRセルシステムの試作し、これを400MHz NMR分光器に接続して、世界初の圧力ジャンプNMR実験に成功した。試料としてプロパノールを用い、NMR試料管内で1500気圧から1気圧への圧力ジャンプを起こさせたところ、メチレンプロトンの信号が急激に共鳴位置を変化させることを確認した。
2。(高圧高分解能NMR測定装置の開発と蛋白質研究への応用)
(1)独自に開発したオンライン高圧NMRセルシステムを750MHzの超高分解能NMR分光器に接続することに成功した。これによって、1-2000気圧の範囲で圧力を自由に変化させ、世界最高級の分解能で生体能で生体高分子等のプロトンNMRスペクトルを測定するシステムの弟第一段階が完成した。
(2)上のシステムを用いて、蛋白質Streptomyces subtilisin inhibitor (SSI)の低温変性状態でのNMRスペクトルを温度、圧力の関数として測定することに成功した。これから同状態の構造が圧力に極めて敏感に反応して、1000気圧以上、及び-20Cの低温でさらに高度の変性をすることが明らかとなった。
(3)上のシステムを用いて、いくつかの天然状態の蛋白質に対して高圧NMRの測定を行い、天然状態での個々のプロトンの化学シフトが圧力によって変化することを発見した。これは、蛋白質のフォールド構造のうち、柔らかい部分が圧力によって変化することを意味するもので、蛋白質の動的な構造の原子レベルの分解能で調べる新しい方法をなると期待される。

研究成果

• [文献書誌] H.Yamada et al.: "High pressure high resolution NMR at very high magnetic field." Intermational Conference on High Pressure Sciunce and Technology. (1997)
• [文献書誌] 赤坂一之他: "圧力ジャンプNMR装置の試作" 第35回NMR討論会要旨集. 35. 74-75 (1996)
• [文献書誌] 神村耕二他: "750MHzでの高圧NMRの実験-蛋白質構造変化の検出-" 第35回NMR討論会要旨集. 35. 175-178 (1996)
• [文献書誌] T.Tezuka et al.: "Pressure-induced structural changes in lydozyme. ^1H NMR study at 750 MHz." 3rd Workshop "Principles of Protein Architecture" Abstracts. 58- (1996)
• [文献書誌] H.Yamada et al.: "NMR study of pressure effect on the hindered rotation in cis-1,12-disubstituted [1,2]paracyclophanes." Chemistry Letters. 437-438 (1996)
• [文献書誌] 山田博昭他: "シス-1,13-ジアセトキシン[13]パラシクロファンの高圧NMR。" 第35回NMR討論会要旨集. 35. 111-112 (1996)
• [文献書誌] Yamaguchi et al.: "High pressure NMR study on protein unfolding.Ribonucelase A." High Pressure Bioscience and Biotechnology (Hayashi,R.& Balny,C.,eds.),Elsever, (1996)
• [文献書誌] K.Akasaka et al.: "NMR approaches to the Heat-,Cold-,and Pressure Induced Unfolding of Proteins." Biological NMR SP ectroscopy (John L.Markley and Stanley J.Opella,eds.),Oxford University Press, (1997)