高圧力NMR法によるポリユビキチンの高次構造変化の解明

2010 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22770114
• 研究機関: 立命館大学
• 研究代表者: 北原 亮 立命館大学, 薬学部, 講師 (70512284)
• キーワード: NMR / 高圧力 / 蛋白質 / 高エネルギー構造 / 水和

研究概要

高圧力NMR法によりK48結合型ジユビキチンの構造揺らぎ研究を行った。K48結合型ジユビキチンは、ユビキチンのK48側鎖アミノ基と他方のユビキチンのG76主鎖カルボキシル基で共有結合した分子構造を持つ。2つのサブユニットは結合部位周辺で異なる構造を持つため、それぞれを別々に15N安定同位体標識したジユビキチンを作成した(岡崎統合バイオ・加藤晃一教授との共同研究)。ジユビキチンは2つのサブユニットの配向が近接したClosedコンフォメーションと離れたOpenコンフォメーションを有することが知られている。3000気圧の加圧により、2つのサブユニットの配向変化とサブユニット内の構造変化を調べた。HSQC測定から、1H,15N核の化学シフト情報を収集し、15N-スピン緩和測定から、主鎖アミド基のダイナミクス情報を収集した。単体のユビキチンの化学シフト値は、完全なOpenコンフォメーションの良いモデルである。Closedコンフォメーションのモデルとして、K48とG76を環状につないだ環状ジユビキチンを作成した。ジユビキチンの化学シフト値は、加圧とともに単体のそれに近づくためOpenコンフォメーションが安定化されることが分かった。またR2値の増加が一部の領域で確認された。その部位は単体ユビキチンの圧力効果と類似しており、ジユビキチンの各サブユニット内では単体のそれと同様に天然状態(N1)と準安定状態(N2)の間の構造揺らぎが生じていることが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Structural plasticity of staphylococcal nuclease probed by perturbation with pressure and pH (2011)
  • 著者名/発表者名: Ryo Kitahara, Kazumi Hata, Akihiro Maeno and Kazuyuki Akasaka, Michael Chimenti, Bertrand Garcia-Moreno, E. Martin A. Schroer, Christoph Jeworrek, Metin Tolan, Roland Winter, Julien Roche, Christian Roumestand, Karine Montet de Guillen and Catherine A. Ro
  • 雑誌名: Proteins 巻: 79 ページ: 1293-1305
  • 査読あり
• [学会発表] 高圧力NMRで見る蛋白質の高エネルギー構造の世界 (2011)
  • 著者名/発表者名: 北原亮
  • 学会等名: よこはまNMR構造生物学研究会 第41回ワークショップ
  • 発表場所: 理化学研究所横浜研究所(神奈川県)
  • 年月日: 2011-03-02
• [学会発表] The Functional Importance of Locally Disordered Structures of Proteins (2011)
  • 著者名/発表者名: Ryo Kitahara
  • 学会等名: Intrinsically disordered regions in proteins and related topics
  • 発表場所: 立命館大学(滋賀県)
  • 年月日: 2011-01-31
• [学会発表] High pressure NMR reveals a locally disordered conformation of insulin (2010)
  • 著者名/発表者名: Ryo Kitahara, Akiko Tanji, Souichirou Kitazawa, Yoshihiro Taniguchi
  • 学会等名: Pacifichem 2010
  • 発表場所: ハワイ・アメリカ
  • 年月日: 2010-12-19
• [学会発表] High-Energy State Mutant of Ubiquitin (2010)
  • 著者名/発表者名: Soichiro Kitazawa, Maho Yagi, Kenji Sugase, Koichi Kato, Ryo Kitahara
  • 学会等名: The 4th International Symposium, Molecular Science of Fluctuations toward Biological Functions
  • 発表場所: 近江ピアザ(滋賀県)
  • 年月日: 2010-11-30
• [学会発表] NMR Characterization of High-Energy state of ubiquitin and poly-ubiquitin (2010)
  • 著者名/発表者名: Ryo Kitahara
  • 学会等名: The 4th International Symposium, Molecular Science of Fluctuations toward Biological Functions
  • 発表場所: 近江ピアザ(滋賀県)
  • 年月日: 2010-11-30
• [学会発表] 準安定状態が安定化されたユビキチン変異体 (2010)
  • 著者名/発表者名: 北沢創一郎、矢木真穂、菅瀬謙治、加藤晃一、北原亮
  • 学会等名: 第49回NMR討論会
  • 発表場所: タワーホール船堀(東京都)
  • 年月日: 2010-11-15
• [学会発表] 高圧力NMR法によるLys48結合型ジユビキチンの構造揺らぎ (2010)
  • 著者名/発表者名: 北原亮、平野貴志、矢木真穂、秦和澄、赤坂一之、加藤晃一
  • 学会等名: 第49回NMR討論会
  • 発表場所: タワーホール船堀(東京都)
  • 年月日: 2010-11-15
• [学会発表] 準安定構造が安定化したユビキチン変異体のNMR解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 北沢創一郎, 矢木真穂, 菅瀬謙治, 加藤晃一, 北原亮
  • 学会等名: 第60回日本薬学会近畿支部総会・大会
  • 発表場所: 摂南大学(大阪府)
  • 年月日: 2010-10-30
• [学会発表] Conformational fluctuation of highly stable form of staphylococcal nuclease delta +PHS and its V66K variant studied by high pressure NMR spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Ryo Kitahara, Kazumi Hata, Akihiro Maeno, Michael Chimenti, Bertrand Garcia-Moreno, E.Julien Roche, Christian Roumestand, Karine Montet de Guillen, Catherine A.Royer, Kazuyuki Akasaka
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 東北大学(宮城県)
  • 年月日: 2010-09-21
• [学会発表] Dynamics of Lys48-linked di-ubiquitin as studied by NMR spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Takashi Hirano, Olivier Serve, Maho Yagi, Tsunehiro Mizushima, Ryo Kitahara, Koichi Kato
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 東北大学(宮城県)
  • 年月日: 2010-09-21
• [学会発表] High pressure NMR reveals significant shifts in populations of higher-energy conformers in ubiquitin variants (2010)
  • 著者名/発表者名: Souichirou Kitazawa, Maho Yagi, Koichi Kato, Kazuyuki Akasaka, Ryo Kitahara
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 東北大学(宮城県)
  • 年月日: 2010-09-21
• [学会発表] The Functional Importance of Locally Disordered Structures of Proteins (2010)
  • 著者名/発表者名: Ryo Kitahara, Kazuyuki Akasaka
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 東北大学(宮城県)
  • 年月日: 2010-09-21
• [学会発表] Conformational fluctuation of Lys48-linked diubiquitin characterized by high-pressure NMR spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Ryo Kitahara, Takashi Hirano, Maho Yagi, Kazumi Hata, Yoshihiro Taniguchi, Kazuyuki Akasaka, Koichi Kato
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 東北大学(宮城県)
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] High pressure NMR reveals evolutinally conserved intermediates between ubiquitin and NEDD8 (2010)
  • 著者名/発表者名: Ryo Kitahara
  • 学会等名: 13th international symposium at MNRC
  • 発表場所: 滋賀医科大学(滋賀県)
  • 年月日: 2010-09-01
• [学会発表] High-pressure NMR characterizes conformational fluctuation of Lys48-linked diubiquitin (2010)
  • 著者名/発表者名: Ryo Kitahara, Takashi Hirano, Maho Yagi, Kazumi Hata, Yoshihiro Taniguchi, Kazuyuki Akasaka, Koichi Kato
  • 学会等名: 24th International Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems
  • 発表場所: ケアンズ オーストラリア
  • 年月日: 2010-08-23
• [学会発表] Conformational fluctuation of highly stable form of staphylococcal nuclease ・+PHS and its V66K variant studied by high pressure NMR spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Ryo Kitahara, Kazumi Hata, Akihiro Maeno, Michael Chimenti, Bertrand Garcia-Moreno, E.Julien Roche, Christian Roumestand, Karine Montet de Guillen, Catherine A.Royer, Kazuyuki Akasaka
  • 学会等名: 24th International Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems
  • 発表場所: ケアンズ オーストラリア
  • 年月日: 2010-08-23
• [学会発表] 高圧力NMR法によるユビキチンの高エネルギー構造に基づく構造-機能相関研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 北原亮、北沢創一郎、坂田絵理、平野貴志、矢木内海真穂、谷口吉弘、水島恒裕、赤坂一之、加藤晃一
  • 学会等名: 第10回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター(北海道)
  • 年月日: 2010-06-18
• [図書] 広がるNMRの世界-40人の研究者からの熱いメッセージ- (2011)
  • 著者名/発表者名: 朝倉哲郎(編著), 北原亮, ら
  • 総ページ数: 182
  • 出版者: コロナ社
• [備考]
  • URL: http://www.ritsumei.ac.jp/pharmacy/kitahara/kitahara_lab.html