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2016 年度 実施状況報告書

脂質膜を介した生体超分子構造形成機構の解析に資する固体NMR測定法開発と適用

研究課題

研究課題/領域番号 16K05858
研究機関分子科学研究所

研究代表者

西村 勝之  分子科学研究所, 物質分子科学研究領域, 准教授 (00334631)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード固体NMR / アミロイドβ / オリゴマー / 脂質膜 / 構造解析
研究実績の概要

本年度は、主に試料調製の最適化、各種固体NMR測定法の条件検討、およびその改善を行なった。
解析対象の試料は、大腸菌を用いた大量発現系から発現、精製した13Cおよび15N安定同位体により全標識されたアミロイドβ(Aβ)(1-40)を用いた。同ペプチド水溶液を、糖鎖脂質ガングリオシドGM1、および中性脂質DMPCから調製したベシクル懸濁液に添加し、同ベシクル表面にAβ(1-40)が結合したペプチドー脂質複合体試料を調製した。また同試料は、固体NMR測定中の線維化の防止、および会合中間体構造の補足を目的に、調製後直ちに凍結乾燥を行なった。試料条件の最適化を目的に、ペプチド/脂質モル比を変化させた複数の試料を、上述の手法で調製し、各々の試料で13C同種核間相関固体NMR測定を行い、各試料でのペプチド構造均一性、およびスペクトル感度の検証を行なった。その結果、十分な測定感度を保持可能で、比較的均一な信号を示す試料調製法を確立した。
次に正確な13Cおよび15N信号帰属を達成するため、既存の13C同種核間相関固体NMR法、および13C-15N異種核間相関固体NMR法を、様々な実験条件下で参照試料に適用し、各手法における問題点を実験的に検証した。この検証に基づき、実験条件の最適化、各実験モジュールの改善などを行なった。さらに、これらの手法において性能低下をもたらす因子に関して理論的検証を試みた。
以上の検証結果に基づき、実験条件を最適化した固体NMR測定法を、上述のGM1/DMPC二重膜結合Aβ(1-40)試料に適用し、Aβ(1-40)の13C、および15N信号の連鎖帰属を試みた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

測定試料の調製条件の最適化に多くの時間を要したが、無事目的を達成することができた。また、既存測定法を用いた検証も限られた時間内に効率良く達成することができた。

今後の研究の推進方策

研究は順調に進んでおり、このまま予定に沿って方法開発および当該試料の解析を行う。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] "Helix-in-Helix" Superstructure Formation through Encapsulation of Fullerene-Bound Helical Peptides within a Helical Poly (methyl methacrylate) Cavity2017

    • 著者名/発表者名
      Naoki Ousaka, Fumihiko Mamiya, Yoshiaki Iwata, Katsuyuki Nishimura, and Eiji Yashima
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed

      巻: 56 ページ: 791-795

    • DOI

      10.1002/anie.201611349

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular and electron-spin structures of a ring-shaped mixed-valence polyoxovanadate (IV, V) studied by 11B and 23Na solid-state NMR spectroscopy and DFT calculations2016

    • 著者名/発表者名
      T. Iijima, T. Yamase, K. Nishimura
    • 雑誌名

      Solid State Nuc. Magn. Reson

      巻: 76-77 ページ: 15-23

    • DOI

      10.1016/j.ssnmr.2016.03.004

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multiple-component covalent organic frameworks2016

    • 著者名/発表者名
      N. Huang, L. Zhai, D. E. Coupry, M. A. Addicoat, K. Okushita, K. Nishimura, T. Heine, D. Jiang
    • 雑誌名

      Nat. Comm

      巻: 7 ページ: 12325(1-12)

    • DOI

      10.1038/ncomms12325

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Structure and Dynamics of Membrane-Bound Proteins2016

    • 著者名/発表者名
      K. Nishimura, M. Tanio, and S. Tuzi
    • 雑誌名

      Modern Magnetic Resonance

      巻: - ページ: 1-13

    • DOI

      10.1007/978-3-319-28275-6_62-1

  • [学会発表] NMR Characterization of Conformational Transition of Amyloid-β Promoted in Membrane Environments2016

    • 著者名/発表者名
      Maho Yagi-Utsumi, Katsuyuki Nishimura, Koichi Kato
    • 学会等名
      27th International Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems
    • 発表場所
      国立京都国際会館 (京都府 京都市)
    • 年月日
      2016-08-21 – 2016-08-26

URL: 

公開日: 2018-01-16  

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