イオンモビリティ質量分析による生体超分子のコンフォメーション解析

2011 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22570120
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 明石 知子 横浜市立大学, 生命ナノシステム科学研究科, 准教授 (10280728)
• キーワード: 蛋白質 / 生体分子 / 分析科学 / 質量分析

研究概要

1.イオンモビリティ質量分析(IM-MS)とX線小角散乱(SAXS)との組み合わせ
(1) 粗視化モデルからの衝突断面積の計算方法の検討
シトクロームC、ミオグロビン、アルコールデヒドロゲナーゼ等の球状タンパク質について、SAXSの測定を行い、粗視化モデルを構築した。X線結晶構造から算出できる粗視化モデルも合わせて構築し、両者を比較した。そして、イオンモビリティ質量分析法で得られる衝突断面積と粗視化モデルの衝突断面積を照らし合わせて、SAXSで得られる溶液構造を解析する際、その粗視化モデルの粒子のサイズをどれ位の数値にして扱うべきか、検討した。
(2) SAXSで得られる溶液構造と気相構造の違いの解析
結晶化できないため原子レベルの構造が未決定のタンパク質の例として、相同組み換えのメディエータータンパク質Swi5-Sfr1とそのN末端領域欠損変異体(結晶構造既知)を用い、SAXSとIM-MSによる統合的な解析を行った。その結果、結晶化を難しくしている変性領域は、気相中で極めてコンパクトなサイズに縮まることを、衝突断面積の数値として証明することができた。
2.IM-MSと分子動力学シミュレーション(MD simulation)との組み合わせ
気相で溶液状態の構造が保たれる比較的"硬い"分子もあるが、1.(2)で述べたように変性している領域は、水分子が存在しない気相ではかなり小さなサイズとなってしまう。気相では変性領域はどのようにふるまうのか、MD simulationを組み合わせて解析することに着手した。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

研究計画で挙げていたSAXSとの組み合わせに加え、分子モデリングやMD simulationも組み合わせ多角的に研究を進めることができている。

今後の研究の推進方策

平成24年度が最終年度に相当することから、これまでと同様に成果を論文としてまとめることを意識して研究を行う。

研究成果

• [雑誌論文] Impact of Limited Oxidation on Protein Ion Mobility and Structure of Importance to Footprinting by Radical Probe Mass Spectrometry (2012)
  • 著者名/発表者名: *Downard, K.M., Maleknia, S.D., Akashi, S
  • 雑誌名: Rapid Commun. Mass Spectrom 巻: 26 ページ: 226-230
  • DOI: doi:10.1002/rcm.5320
• [雑誌論文] Function of homo- and hetero-oligomers of human nucleoplasmin/nucleophosmin family proteins NPM1, NPM2, and NPM3 during sperm chromatin remodeling (2012)
  • 著者名/発表者名: Okuwaki, M., Sumi, A., Hisaoka, M., Saotome-Nakamura, A., Akashi, S., Nishimura, Y., Nagata, K.
  • 雑誌名: Nuleic Acid Res 巻: (印刷中)
  • DOI: doi:10.1093/nar/gks162
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fission yeast Swi5-Sfr1 complex, an activator of Rad51 recombinase, forms an extremely elongated Dogleg-shaped structure (2011)
  • 著者名/発表者名: Kokabu, Y., Murayama, Y., Kuwabara, N., Oroguchi, T., Hashimoto, H., Tsutsui, Y., Nozaki, N., Akashi, S., Unzai, S., Shimizu, T., Iwasaki, H., Sato, M., *Ikeguchi, M
  • 雑誌名: J. Biol. Chem 巻: 286 ページ: 43569-43576
  • DOI: doi:10.1074/jbc.M111.303339
• [雑誌論文] Homology Modelled Structure of the βB2B3-Crystallin Heterodimer Studied by Ion Mobility and Radical Probe Mass Spectrometry (2011)
  • 著者名/発表者名: Downard, K.M., Kokabu, Y., Ikeguchi, M., Akashi, S.
  • 雑誌名: FEBS J. 巻: 278 ページ: 4044-4054
  • DOI: doi:10.1111/j.1742-4658.2011.08309.x
  • 査読あり
• [学会発表] イオンモビリティ質量分析によるIDPの構造解析-Swi5-Sfr1の気相中での構造- (2012)
  • 著者名/発表者名: 七種和美、明石知子
  • 学会等名: 新学術領域研究「天然変性タンパク質の分子認識機構と機能発現」第2回公開シンポジウム
  • 発表場所: 吹田・千里ライフサイエンスセンター
  • 年月日: 20120124-20120125
• [学会発表] 質量分析で観測されるヒストンテイルの挙動 (2012)
  • 著者名/発表者名: 七種和美、明石知子, 他6名
  • 学会等名: 新学術領域研究「天然変性タンパク質の分子認識機構と機能発現」第2回公開シンポジウム
  • 発表場所: 吹田・千里ライフサイエンスセンター
  • 年月日: 20120124-20120125
• [学会発表] 機能するタンパク質の構造変化を質量分析で探る (2011)
  • 著者名/発表者名: 明石知子
  • 学会等名: 公開シンポジウム「蛋白質の機能を解き明かす多彩なアプローチ」
  • 発表場所: 横浜・横浜市立大学鶴見キャンパス(招待講演)
  • 年月日: 20111017-20111018
• [学会発表] イオンモビリティ質量分析とX線小角散乱による基本転写因子TFIIEの構造解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 七種和美、小田隆、奥田昌彦、池口満徳、佐藤衛、西村善文、明石知子
  • 学会等名: 第59回質量分析総合討論会(2011)
  • 発表場所: 吹田・阪急エキスポパークホテル
  • 年月日: 20110913-20110915
• [学会発表] Mass Spectrometry of Histone Multimers (2011)
  • 著者名/発表者名: Satoko Akashi
  • 学会等名: The 2nd Asian Oceanic Mass Spectrometry Conference (2nd AOMSC)
  • 発表場所: Busan・Busan Exhibition & Convention Center (BEXCO)(招待講演)
  • 年月日: 20110817-20110819
• [学会発表] Characterization of histone multimers by ESI-MS (2011)
  • 著者名/発表者名: Shingo Shimoyama, Satoko Akashi, 他7名
  • 学会等名: The 59th ASMS Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics
  • 発表場所: Denver, Colorado Convention Center
  • 年月日: 20110605-20110609
• [学会発表] 質量分析で観るタンパク質の姿 (2011)
  • 著者名/発表者名: 明石知子
  • 学会等名: 理研シンポジウム第12回分析・解析技術と化学の最先端
  • 発表場所: 和光・理化学研究所(招待講演)
  • 年月日: 2011-12-12
• [図書] 翻訳後修飾のプロテオミクス-質量分析装置を中心とした分析法の原理-、4章4.13.2質量分析法による脱イミノ化の検出(平野久、大野茂男編) (2011)
  • 著者名/発表者名: 明石知子
  • 総ページ数: 171-174
  • 出版者: 講談社