極低温超偏極固体NMRによる蛋白質の動的機能構造解析法の開発とGPCRへの応用

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20H03193
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分43020:構造生物化学関連
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 松木 陽 大阪大学, 蛋白質研究所, 准教授 (70551498)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: DNP-固体NMR / 膜タンパク質

研究成果の概要

蛋白質の動作機構の理解には、揺らぎをもつ構造とその分布の理解が必須だ。本研究ではDNP-固体NMR法と計算機科学的解析法を組み合わせ、膜蛋白質の構造分布を解析できる新しい方法を開発することを目的とした。
計画は(i) 試料調製, (ii) 高感度DNP-NMR法の発展, (iii) 計算機科学的方法論の開拓, (iv) 膜蛋白質への応用で、2022年度までの3年で(i)-(iii)を実行、試料を確立し、DNP法を最適化、計算科学的方法論のモデル系への応用と論文化を終えた。2023年度からはGPCRへの応用に際し、細胞内夾雑環境も取り入れた構造解析を含む計画に再構築し、新計画として始動する。

自由記述の分野

構造生物学

研究成果の学術的意義や社会的意義

機能性蛋白質の動作機構のより深い理解には、揺らぎをもつ構造とその分布の理解が必須である。従来の溶液NMR法、結晶回折法などの解析法はそれぞれ溶液中の運動平均構造、結晶格子中での最安定構造を決める手法であり、動的平衡にある構造群全体の解析は難しかった。本研究で開発した方法は、動的核偏極(DNP)による超高感度固体NMRスペクトルの計算科学的な解析から、蛋白質の動的平衡構造を明示的に解析する新手法で、これまで解析が難しかった構造アンサンブルと蛋白質機能の解明を可能にする基盤技術である。