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2015 年度 実績報告書

膜タンパク質の動態解析のための次世代固体NMR測定技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 14J04060
研究機関北海道大学

研究代表者

田巻 初  北海道大学, 生命科学院, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2016-03-31
キーワード固体NMR / タンパク質 / 常磁性緩和促進
研究実績の概要

本研究の目的は、固体NMRによるタンパク質動態解析に高速測定技術を導入し、膜タンパク質等の高難易度試料を実用的に解析可能な手法を開発することであった。
動態解析において重要であるタンパク質立体構造について、平成26年度の研究により、常磁性緩和促進による構造情報と立体構造予測手法を組み合わせることで、従来法より少ない情報から効率的に決定できる手法を開発した。平成27年度では、構造計算に使用した構造制限が妥当性であることを、数値解析により示した。
また、高速多次元スペクトル測定技術である圧縮センシングを、七回膜貫通型タンパク質であり、光遺伝学への応用が期待されているナトリウムイオンポンプ型ロドプシンの測定に適用した。その結果、3次元CANCO測定のサンプリング点を10分の1まで圧縮した場合においても、スペクトルの特徴を保持したまま再構成可能であることを明らかにした。平成26年度に行なった、常磁性緩和促進の応用による測定時間短縮の結果も踏まえると、トータルで測定時間を16分の1まで短縮することに成功した。また、これらの技術は動態解析の基盤であるため、大きな意義があると考えている。
動態解析については、本研究開始と同時に納入された固体NMR装置の安定稼動まで時間を要したため、十分な成果は得られていない。しかし、上述の通り解析技術の基礎は構築できており、近いうちに動態解析についても進展を遂げられるだろう、と考えている。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Structure determination of uniformly 13C, 15N labeled protein using qualitative distance restraints from MAS solid-state 13C-NMR observed paramagnetic relaxation enhancement2016

    • 著者名/発表者名
      Hajime Tamaki, Ayako Egawa, Kouki Kido, Tomoshi Kameda, Masakatsu Kamiya, Takashi Kikukawa, Tomoyasu Aizawa, Toshimichi Fujiwara, and Makoto Demura
    • 雑誌名

      Journal of Biomolecular NMR

      巻: 64 ページ: 87-101

    • DOI

      10.1007/s10858-015-0010-0

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] スパースモデリングによる生体系固体NMR測定・解析の高度化2016

    • 著者名/発表者名
      田巻初, 出村誠
    • 学会等名
      文部科学省 科学研究費補助金 新学術領域研究 “スパースモデリングの深化と高次元データ駆動科学の創成” 2015年度公開シンポジウム
    • 発表場所
      神戸大学 (兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2016-03-06 – 2016-03-08
  • [学会発表] pplication of compressed sensing to solid-state NMR measurements of heptahelical membrane protein2015

    • 著者名/発表者名
      Hajime Tamaki, Yuta Saito, Ayako Egawa, Takashi Kikukawa, Masakatsu Kamiya, Tomoyasu Aizawa, Toshimichi Fujiwara, and Makoto Demura
    • 学会等名
      International Meeting on “High-Dimensional Data Driven Science”
    • 発表場所
      メルパルク京都 (京都府京都市)
    • 年月日
      2015-12-14 – 2015-12-17
    • 国際学会
  • [学会発表] 固体NMRによるタンパク質測定への圧縮センシングの応用2015

    • 著者名/発表者名
      田巻初, 斉藤優太, 江川文子, 菊川峰志, 神谷昌克, 相沢智康, 藤原敏道, 出村誠
    • 学会等名
      第54回NMR討論会
    • 発表場所
      千葉工業大学 (千葉県習志野市)
    • 年月日
      2015-11-06 – 2015-11-08
  • [学会発表] 固体NMR法を用いたナトリウムポンプ型ロドプシンの構造解析2015

    • 著者名/発表者名
      斉藤優太, 田巻初, 江川文子, 菊川峰志, 神谷昌克, 相沢智康, 藤原敏道, 出村誠
    • 学会等名
      第54回NMR討論会
    • 発表場所
      千葉工業大学 (千葉県習志野市)
    • 年月日
      2015-11-06 – 2015-11-06
  • [学会発表] Protein structure determination by paramagnetic solid-state NMR2015

    • 著者名/発表者名
      Hajime Tamaki, Ayako Egawa, Masakatsu Kamiya, Takashi Kikukawa, Tomoyasu Aizawa, Toshimichi Fujiwara, and Makoto Demura
    • 学会等名
      Gordon Research Conference, Computational Aspects of Biomolecular NMR
    • 発表場所
      ルッカ (イタリア)
    • 年月日
      2015-06-07 – 2015-06-12
    • 国際学会

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公開日: 2016-12-27  

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