質量分析法とキャビティオミクス解析を用いた蛋白質の「揺らぎの震源地」 の解析

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25513005
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 泉 俊輔 広島大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (90203116)
• 研究分担者: 平岡 裕章 東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 准教授 (10432709)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: タンパク質 / パーシステントホモロジー群 / HD交換法 / 質量分析 / トポロジカル・キャビティ

研究実績の概要

タンパク質構造の解析手法の1つに，質量分析法とHD交換法を組み合せる手法がある。また、タンパク質が形成する空洞を網羅的に解析する方法として，パーシステントホモロジー群がある。パーシステントホモロジー群は，平成23年に，濃野・平岡らが提唱した解析手法であり，タンパク質内の原子を０単体とし，それらを各ファンデルワールス半径からなる球で近似した3次元対象のnerveをとったものから，ファンデルワールス半径などを実数倍することで，トポロジカル・キャビティ(T-キャビティ)がホモロジー群として生成・消滅する。半径関数0.8付近のピークは小さな空洞を，半径関数1.5付近のピークは大きな空洞(ロバスト空洞)を表している。
本研究では，様々な種類のタンパク質にHD交換実験を行うことで，各タンパク質のHD交換速度を算出し，それらの結果とパーシステントホモロジーの相関から，タンパク質の空洞がHD交換に及ぼす影響を考察した。タンパク質のHD交換速度とタンパク質を構成する疎水性アミノ酸の数に相関があることがわかった。また，HD交換速度とパーシステントホモロジーとの相関から，タンパク質の疎水性度と空洞の数，大きさもHD交換速度を決めることが明らかとなった。このことから，従来のHD交換実験において，HD交換速度はタンパク質の持つ水素結合で決定されていたが，タンパク質内部の疎水性アミノ酸がもたらす空洞に重水が入る速度がタンパク質のHD交換速度を決めている要因の1つであることが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Dual selective nitration in Arabidopsis: almost exclusive nitration of PsbO and PsbP, and highly susceptible nitration of four non-PSII proteins, including peroxiredoxin II E (2015)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, Misa; Shigeto, Jun; Sakamoto, Atsushi; Izumi, Shunsuke; Asada, Kozi; Morikawa, Hiromichi
  • 雑誌名: Electrophoresis 巻: 36(20) ページ: 2569-2578
  • DOI: 10.1002/elps.201500145
  • 査読あり
• [雑誌論文] A unique mechanism of successful fertilization in a domestic bird (2015)
  • 著者名/発表者名: Sasanami, Tomohiro; Izumi, Shunsuke; Sakurai, Naoki; Hirata, Toshifumi; Mizushima, Shusei; Matsuzaki, Mei; Hiyama, Gen; Yorinaga, Eriko; Yoshimura, Takashi; Ukena, Kazuyoshi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 5 ページ: 7700
  • DOI: 10.1038/srep07700
  • 査読あり
• [雑誌論文] In vitro and in vivo evidence for oxalate oxidase activity of a germin-like protein from azalea (2015)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto, Atsushi; Nishimura, Takashi; Miyaki, Yoh-ichi; Watanabe, Shunsuke; Takagi, Hiroshi; Izumi, Shunsuke; Shimada, Hiroshi
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 458（3） ページ: 536-542
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2015.02.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differential regulation of epidermal growth factor receptor by hydrogen peroxide and flagellin in cultured lung alveolar epithelial cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Nishi, Hiroyuki; Maeda, Noriko; Izumi, Shunsuke; Higa-Nakamine, Sayomi; Toku, Seikichi; Kakinohana, Manabu; Sugahara, Kazuhiro; Yamamoto, Hideyuki
  • 雑誌名: European Journal of Pharmacology 巻: 748 ページ: 133-142
  • DOI: 10.1016/j.ejphar.2014.12.016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Marangoni flow around a camphor disk regenerated by the interaction between camphor and sodium dodecyl sulfate molecules (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakata, Satoshi; Tenno, Ryoichi; Deguchi, Ayano; Yamamoto, Hiroya; Hiraga, Yoshikazu; Izumi, Shunsuke
  • 雑誌名: Colloids and Surfaces, A: Physicochemical and Engineering Aspects 巻: 466 ページ: 40-44
  • DOI: 10.1016/j.colsurfa.2014.10.041
  • 査読あり