蛋白質天然変性領域がもたらす相転移ダイナミクスの構造基盤解析

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K14677
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分13040:生物物理、化学物理およびソフトマターの物理関連
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 吉村 優一 大阪大学, 蛋白質研究所, 招へい研究員 (70632248)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 天然変性蛋白質 / 核磁気共鳴 / カルボニル１３Ｃ

研究成果の概要

本研究では、蛋白質溶液の相転移を駆動する天然変性領域の動的な構造変化に着目し、それを明らかにするためにカルボニル１３Ｃ核の直接検出による核磁気共鳴（ＮＭＲ）測定手法を開発した。化学シフト分散のよい１５Ｎ‐１３Ｃ相関スペクトルを取得し、残基内および残基間の３次元１３Ｃα‐１５Ｎ‐１３Ｃスペクトルを測定するパルス系列を作成することでＮＭＲ信号の連鎖帰属が可能となった。くわえて、パルス系列の改変により、アミド水素の化学シフトおよび溶媒との交換速度を取得できた。これらは、蛋白質の動的な構造変化の観測において役立つと期待される。

自由記述の分野

生物物理学

研究成果の学術的意義や社会的意義

生体内での機能上の役割が注目される蛋白質の天然変性領域は、動的に揺動するなかで機能制御を実現する。柔らかな構造を有する変性領域は蛋白質の結晶化を妨げるため、従来の結晶構造解析の適用は困難である。一方で、蛋白質分子を原子分解能で観測する核磁気共鳴（ＮＭＲ）は、溶液中での構造動態解析が可能であり、相互作用解析や夾雑環境での解析において威力を発揮する。本研究で開発した新規ＮＭＲ測定法を適用することで、蛋白質の天然変性領域が駆動する液液相分離（ＬＬＰＳ）の分子機構の解明やＬＬＰＳを標的とした創薬研究への展開が期待される。