天然変性蛋白質による分子認識の物理的基盤

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23570188
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 新井 宗仁 東京大学, 総合文化研究科, 准教授 (90302801)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 蛋白質 / フォールディング / 分子認識 / 天然変性蛋白質

研究概要

「天然変性蛋白質」は、近年発見された新しいカテゴリーの蛋白質であり、単独では特定の構造を持たないが、標的分子を認識・結合するという機能発現と同時にフォールディング（構造形成）する。天然変性蛋白質は、高等生物が持つ蛋白質の約４割を占めることから、その分子認識機構の解明が重要課題となっている。本研究では、複数の天然変性蛋白質の標的分子認識機構を、核磁気共鳴（NMR）法などを用いて調べた。その結果、天然変性蛋白質は極めて高速で分子認識可能なことや、天然変性蛋白質に応じて誘導適合機構と構造選択機構といった機構で分子認識することなどが明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] Flexible and rigid structures in HIV-1 p17 matrix protein monitored by relaxation and amide proton exchange with NMR (2014)
  • 著者名/発表者名: Ohori, Y., Okazaki, H., Watanabe, S., Tochio, N., Arai, M., Kigawa, T., & Nishimura, C.
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta 巻: 1844(3) ページ: 520-526
  • DOI: 10.1016/j.bbapap.2013
  • 査読あり
• [雑誌論文] NMR によるタンパク質-リガンド相互作用の定量解析法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 新井宗仁
  • 雑誌名: 生物物理 巻: 53(6) ページ: 305-308
  • URL: http://ci.nii.ac.jp/naid/130003382514
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microsecond dynamics of an unfolded protein by a line confocal tracking of single molecule fluorescence (2013)
  • 著者名/発表者名: Oikawa, H., Suzuki, Y., Saito, M., Kamagata, K., Arai, M., & Takahashi, S.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 3 ページ: 2151
  • DOI: 10.1038/srep02151
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantitative analysis of multisite protein ligand interactions by NMR: binding of intrinsically disordered p53 transactivation subdomains with the TAZ2 domain of CBP (2012)
  • 著者名/発表者名: Arai, M., Ferreon, J.C., & Wright, P.E.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 134(8) ページ: 3792-3803
  • DOI: 10.1021/ja209936u
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microsecond subdomain folding in dihydrofolate reductase (2011)
  • 著者名/発表者名: Arai, M., Iwakura, M., Matthews, C.R., & Bilsel, O.
  • 雑誌名: J. Mol. Biol. 巻: 410(2) ページ: 329-342
  • DOI: 10.1016/j.jmb.2011.04.057
  • 査読あり
• [学会発表] 「タンパク質のコンホメーションとその異常」 (2013)
  • 著者名/発表者名: 新井宗仁
  • 学会等名: 東京大学教養学部統合自然科学科 駒場サイエンス倶楽部
  • 発表場所: 東京大学(東京都目黒区
  • 年月日: 2013-12-17
• [学会発表] Development of a novel affinity ligand for purification of antibodies at moderate pH (2013)
  • 著者名/発表者名: Taihei Sawada, Takahiro Watanabe, Yuuki Hayashi, Munehito Arai.
  • 学会等名: 第51回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 国立京都国際会館(京都府京都市)
  • 年月日: 2013-10-30
• [学会発表] Two-dimensional fluorescence lifetime correlation spectroscopy on the conformational dynamics of the unfolded state of BdpA (2013)
  • 著者名/発表者名: Takuhiro Otosu, Kunihiko Ishii, Hiroyuki Oikawa, Munehito Arai, Satoshi Takahashi, and Tahei Tahara.
  • 学会等名: 第51回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 国立京都国際会館(京都府京都市)
  • 年月日: 2013-10-30
• [学会発表] Improvements of the line confocal system for the single molecule tracking of fast folding dynamics of the B domain of protein A (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Oikawa, Kiyoto Kamagata, Munehito Arai, Satoshi Takahashi.
  • 学会等名: 第51回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 国立京都国際会館(京都府京都市)
  • 年月日: 2013-10-29
• [学会発表] Dynamics of spin-labeled denatured protein studied by multi-frequency electron paramagnetic resonance (2013)
  • 著者名/発表者名: Yasunori Ohba, Tetsuya Itabashi, Munehito Arai, Jun Abe, Satoshi Takahashi, Seigo Yamauchi.
  • 学会等名: 第51回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 国立京都国際会館(京都府京都市)
  • 年月日: 2013-10-28
• [学会発表] 「NMR によるタンパク質-リガンド相互作用の定量解析法」 (2013)
  • 著者名/発表者名: 新井宗仁
  • 学会等名: 第14回若手NMR 研究会
  • 発表場所: 京都トラベラーズ・イン(京都府京都市)
  • 年月日: 2013-06-29
• [学会発表] 「ライン共焦点顕微鏡による蛋白質折り畳み運動のマイク秒分解一分子蛍光追跡」 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小井川浩之、鈴木雄太、鎌形清人、新井宗仁、高橋聡
  • 学会等名: 第13回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: とりぎん文化会館
  • 年月日: 2013-06-12
• [学会発表] Molecular recognition by intrinsically disordered proteins (2013)
  • 著者名/発表者名: Munehito Arai.
  • 学会等名: International Symposium on Protein Folding and its Biological Significance
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター(愛知県岡崎市
  • 年月日: 2013-03-04
• [学会発表] Recognition mechanism of a TAR nucleic acid by HIV-1 Tat, an intrinsically disordered protein (2012)
  • 著者名/発表者名: Kouhei Sodeyama, Takashi Nakamura, Koki Makabe, Kunihiro Kuwajima, Munehito Arai.
  • 学会等名: 新学術領域研究「揺らぎが機能を決める生命分子の科学」第6回国際公開シンポジウム
  • 発表場所: 京都テルサ(京都府京都市)
  • 年月日: 2012-12-05
• [学会発表] Mechanism of coupled folding and binding of intrinsically disordered proteins (2012)
  • 著者名/発表者名: Munehito Arai, H. Jane Dyson, Peter E. Wright.
  • 学会等名: 新学術領域研究「揺らぎが機能を決める生命分子の科学」第6回国際公開シンポジウム
  • 発表場所: 京都テルサ(京都府京都市)
  • 年月日: 2012-12-05
• [学会発表] Microsecond-resolved traces of protein folding by single-molecule FRET measurements (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Oikawa, Yuta Suzuki, Masataka Saito, Kiyoto Kamagata, Munehito Arai, Satoshi Takahashi.
  • 学会等名: 新学術領域研究「揺らぎが機能を決める生命分子の科学」第6回国際公開シンポジウム
  • 発表場所: 京都テルサ(京都府京都市)
  • 年月日: 2012-12-05
• [学会発表] 「cw およびパルスEPR を用いた変性したプロテインA のB ドメイン部位の構造解析」 (2012)
  • 著者名/発表者名: 阿部淳、新井宗仁、高橋聡、山内清語、大庭裕範
  • 学会等名: 第51回電子スピンサイエンス学会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
  • 年月日: 2012-11-01
• [学会発表] Recognition of a TAR nucleic acid by HIV-1 Tat, an intrinsically disordered protein (2012)
  • 著者名/発表者名: Kouhei Sodeyama, Yuuki Hayashi, Takashi Nakamura, Koki Makabe, Kunihiro Kuwajima, Munehito Arai.
  • 学会等名: 第50回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学(愛知県名古屋市)
  • 年月日: 2012-09-22
• [学会発表] Extremely rapid binding of the intrinsically disordered p53 transactivation subdomain with the TAZ2 domain of CBP (2012)
  • 著者名/発表者名: Munehito Arai, Josephine C. Ferreon, Peter E. Wright.
  • 学会等名: 第50回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学(愛知県名古屋市)
  • 年月日: 2012-09-22
• [学会発表] Microsecond-resolved traces of protein folding by single-molecule FRET measurements (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Oikawa, Yuta Suzuki, Kiyoto Kamagata, Munehito Arai, Satoshi Takahashi.
  • 学会等名: 第50回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学(愛知県名古屋市)
  • 年月日: 2012-09-22
• [学会発表] Local and global structural analysis of denatured protein by CW and pulsed ESR (2012)
  • 著者名/発表者名: Jun Abe, Munehito Arai, Satoshi Takahashi, Seigo Yamauchi, Yasunori Ohba.
  • 学会等名: 第50回日本生物物理学会年
  • 発表場所: 名古屋大学(愛知県名古屋市)
  • 年月日: 2012-09-22
• [学会発表] 「変性したプロテインA の構造解析:CW とパルスESR 法」 (2012)
  • 著者名/発表者名: 阿部淳、新井宗仁、高橋聡、大庭裕範、山内清語
  • 学会等名: 第6回分子科学討論会
  • 発表場所: 東京大学(東京都文京区)
  • 年月日: 2012-09-19
• [学会発表] 「天然変性タンパク質による標的分子認識機構」新学術領域「揺らぎと生体機能・水和とATP」 (2012)
  • 著者名/発表者名: 新井宗仁
  • 学会等名: 合同公開シンポジウム「ゆらぎと水 - 生命のエネルギーと機能の分子機構を探る」
  • 発表場所: 大阪ガーデンパレス(大阪府大阪市)
  • 年月日: 2012-09-15
• [学会発表] 「マイクロ秒分解一分子蛍光検出による変性タンパク質の高速揺らぎ」新学術領域「揺らぎと生体機能・水和とATP」 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小井川浩之、鈴木雄太、斉藤雅嵩、鎌形清人、新井宗仁、高橋聡
  • 学会等名: 合同公開シンポジウム「ゆらぎと水 - 生命のエネルギーと機能の分子機構を探る」
  • 発表場所: 大阪ガーデンパレス(大阪府大阪市)
  • 年月日: 2012-09-14
• [学会発表] 「天然変性タンパク質HIV-1 Tat と核酸分子TAR との相互作用解析」 (2012)
  • 著者名/発表者名: 袖山浩平、林勇樹、中村敬、真壁幸樹、桑島邦博、新井宗仁
  • 学会等名: 第12回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
  • 年月日: 2012-06-21
• [学会発表] 「マイクロ秒分解一分子FRET 測定による蛋白質構造変化の追跡」 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小井川浩之、鎌形清人、新井宗仁、飯島一生、芳坂貴弘、高橋聡
  • 学会等名: 第12回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
  • 年月日: 2012-06-21
• [学会発表] 「天然変性タンパク質p53 による標的タンパク質CBP の分子認識」 (2012)
  • 著者名/発表者名: 新井宗仁, Josephine C. Ferreon, Peter E. Wright.
  • 学会等名: 生物物理関東地区研究会
  • 発表場所: 東京農工大学(東京都小金井市)
  • 年月日: 2012-03-05
• [学会発表] Molecular recognition by intrinsically disordered proteins (2012)
  • 著者名/発表者名: Munehito Ara.
  • 学会等名: 4th Japan-Korea Seminar on Biomolecular Sciences Experiments and Simulations
  • 発表場所: 東大寺総合文化センター(奈良県奈良市)
  • 年月日: 2012-01-09
• [学会発表] Mechanism of TAR RNA recognition by HIV-1 Tat, an intrinsically disordered protein (2012)
  • 著者名/発表者名: Kouhei Sodeyama, Munehito Arai.
  • 学会等名: 新学術領域研究「揺らぎが機能を決める生命分子の科学」第5回国際公開シンポジウム
  • 発表場所: 東大寺総合文化センター(奈良県奈良市)
  • 年月日: 2012-01-07
• [学会発表] Extremely rapid binding of the p53 transactivation subdomain with the TAZ2 domain of CBP (2012)
  • 著者名/発表者名: Munehito Arai, Josephine C. Ferreon, PeterE. Wright.
  • 学会等名: 新学術領域研究「揺らぎが機能を決める生命分子の科学」第5回国際公開シンポジウム
  • 発表場所: 東大寺総合文化センター(奈良県奈良市)
  • 年月日: 2012-01-07
• [学会発表] 「二量子コヒーレンスEPR 法による変性したタンパク質の構造解析:プロテインA」 (2011)
  • 著者名/発表者名: 阿部淳、新井宗仁、大庭裕範、山内清語、高橋聡
  • 学会等名: 第50回電子スピンサイエンス学会年会
  • 発表場所: 仙台国際センター(仙台市青葉区)
  • 年月日: 2011-11-16
• [学会発表] 「蛋白質による標的分子認識のメカニズム」 (2011)
  • 著者名/発表者名: 新井宗仁
  • 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: 横浜市立大学(神奈川県横浜市)
  • 年月日: 2011-10-17
• [学会発表] 「変性状態におけるプロテインAの二量子コヒーレンスESR法を用いた構造解析」 (2011)
  • 著者名/発表者名: 阿部淳、新井宗仁、大庭裕範、山内清語、高橋聡
  • 学会等名: 第5回分子科学討論会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] Tackling the protein fluctuation problem by systematic amino acid substitutions (2011)
  • 著者名/発表者名: Munehito Arai.
  • 学会等名: 日本生物物理学会第49回年会・シンポジウム「生命分子の揺らぎを探る新たなアプローチ」
  • 発表場所: 兵庫県立大学(兵庫県姫路市
  • 年月日: 2011-09-17
• [学会発表] Microsecond subdomain folding in dihydrofolate reductase (2011)
  • 著者名/発表者名: Munehito Arai, Masahiro Iwakura, C. Robert Matthews, Osman Bilsel.
  • 学会等名: 日本生物物理学会第49回年会
  • 発表場所: 兵庫県立大学(兵庫県姫路市)
  • 年月日: 2011-09-17
• [学会発表] Leu628 of the KIX domain of CBP is a key residue for the interaction with the MLL transactivation domain (2011)
  • 著者名/発表者名: Munehito Arai, H. Jane Dyson, Peter E. Wright.
  • 学会等名: 第11回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: ホテル阪急エキスポパーク(大阪府吹田市)
  • 年月日: 2011-06-08
• [図書] タンパク質の揺らぎと機能～結合と触媒～「揺らぎ・ダイナミクスと生体機能～物理化学的視点から見た生体分子～」(寺嶋正秀 編) (2013)
  • 著者名/発表者名: 新井宗仁
  • 総ページ数: 267-280
  • 出版者: 化学同人
• [備考] ホームページ
  • URL: http://folding.c.u-tokyo.ac.jp/