高分子量蛋白質のための全自動ＮＭＲ構造解析システムの開発

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H03641
• 研究機関: 横浜国立大学
• 研究代表者: 児嶋 長次郎 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (50333563)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: NMR / 蛋白質 / 立体構造

研究実績の概要

本研究では、世界最高感度のNMR装置群と独自開発の自動構造計算ソフトを駆使し、従来の分子量上限を超える分子量5万の蛋白質のNMR構造を「全自動」で決定するシステムの構築を目指す。具体的には、研究代表者らが開発中の全自動NMR構造解析プラットフォームMagROと独自のアミノ酸選択標識技術、既存のメチル基選択的軽水素標識等を駆使して分子量5万の花成ホルモン受容体の構造解析を行い、高分子量蛋白質のための全自動NMR構造解析システムの開発に取り組む。
平成30年度は、平成29年度から継続して、(1)NMR統合解析プラットフォームMagROの開発、(2)メチル基に特化したNMRデータ取得法の確立、(3) メチル基に特化した全自動NMR構造解析ルーチンの開発、の技術開発を進めた。また、(4)花成ホルモン受容体の全自動NMR構造決定、(5)結晶化が困難な花成ホルモン受容体複合体や薬剤複合体の構造解析、にも取り組んだ。
平成30年度の特筆すべき成果として、150残基程度の小さな蛋白質に適用可能な全自動NMR構造解析システムの完成が挙げられる。このシステムでは機械学習技術を導入することで高度な専門知識を必要とせず、複雑な操作無しにNMR構造決定の専門家と同程度以上の構造決定精度を達成できる、汎用性の高い仕様となっている。

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

実験室の整備の遅れとそれに伴う機器導入の遅れによって研究の一部に遅れが出ていたが、繰越申請によってその遅れを取り戻すことができた。

今後の研究の推進方策

当初計画通りに進める。
具体的には、平成30年度から継続して、(1)NMR統合解析プラットフォームMagROの開発、(2)メチル基に特化したNMRデータ取得法の確立、(3)メチル基に特化 した全自動NMR構造解析ルーチンの開発、の技術開発を進めるとともに、独自のアミノ酸選択標識技術などと組み合わせ、(4)花成ホルモン受容 体の全自動NMR構造決定、(5)結晶化が困難な花成ホルモン受容体複合体や薬剤複合体の構造解析、に取り組む。

研究成果

• [国際共同研究] Goethe University Frankfurt(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: Goethe University Frankfurt
• [雑誌論文] Noise peak filtering in multi-dimensional NMR spectra using convolutional neural networks (2018)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi Naohiro、Hattori Yoshikazu、Nagata Takashi、Shinya Shoko、Guentert Peter、Kojima Chojiro、Fujiwara Toshimichi
  • 雑誌名: Bioinformatics 巻: 34 ページ: 4300～4301
  • DOI: 10.1093/bioinformatics/bty581
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] NMR spectroscopic characterization of a model RNA duplex reflecting the core sequence of hammerhead ribozymes (2018)
  • 著者名/発表者名: Hattori Yoshikazu、Yamanaka Daichi、Morioka Saori、Yamaguchi Taishi、Tomonari Honoka、Kojima Chojiro、Tanaka Yoshiyuki
  • 雑誌名: Nucleosides, Nucleotides and Nucleic Acids 巻: 37 ページ: 383～396
  • DOI: 10.1080/15257770.2018.1473877
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phosphoinositide binding by the PH domain in ceramide transfer protein (CERT) is inhibited by hyperphosphorylation of an adjacent serine-repeat motif (2018)
  • 著者名/発表者名: Sugiki Toshihiko、Egawa Daichi、Kumagai Keigo、Kojima Chojiro、Fujiwara Toshimichi、Takeuchi Koh、Shimada Ichio、Hanada Kentaro、Takahashi Hideo
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 293 ページ: 11206～11217
  • DOI: 10.1074/jbc.RA118.002465
  • 査読あり
• [雑誌論文] Amino Acid Selective 13C Labeling and 13C Scrambling Profile Analysis of Protein α and Side-Chain Carbons in Escherichia coli Utilized for Protein Nuclear Magnetic Resonance (2018)
  • 著者名/発表者名: Sugiki Toshihiko、Furuita Kyoko、Fujiwara Toshimichi、Kojima Chojiro
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 57 ページ: 3576～3589
  • DOI: 10.1021/acs.biochem.8b00182
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Helix Rearrangement in the Periplasmic Domain of the Flagellar Stator B Subunit Activates Peptidoglycan Binding and Ion Influx (2018)
  • 著者名/発表者名: Kojima Seiji、Takao Masato、Almira Gaby、Kawahara Ikumi、Sakuma Mayuko、Homma Michio、Kojima Chojiro、Imada Katsumi
  • 雑誌名: Structure 巻: 26 ページ: 590～598.e5
  • DOI: 10.1016/j.str.2018.02.016
  • 査読あり
• [学会発表] 創薬 NMR 技術の開発とその植物生理学分野への応用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 児嶋長次郎
  • 学会等名: 日本蛋白質科学会第18回年会
  • 招待講演
• [学会発表] NMR tools developed for protein-drug and protein-protein interaction studies (2018)
  • 著者名/発表者名: Chojiro Kojima
  • 学会等名: The 6th International Symposium on Drug Discovery and Design by NMR
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 植物構造生物学研究と創薬 (2018)
  • 著者名/発表者名: 児嶋長次郎
  • 学会等名: 植物科学シンポジウム 2018
  • 招待講演