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2016 年度 実績報告書

In-cell NMRによる細胞内蛋白質のフォールディング安定性と動的平衡の解析

公募研究

研究領域動的構造生命科学を拓く新発想測定技術-タンパク質が動作する姿を活写する-
研究課題/領域番号 15H01645
研究機関首都大学東京

研究代表者

伊藤 隆  首都大学東京, 理工学研究科, 教授 (80261147)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワードin-cell NMR / 蛋白質 / フォールディング安定性 / ダイナミクス
研究実績の概要

本研究では,in-cell NMR解析と種々のcrowderを用いたin vitro NMR解析を組み合わせた,細胞内環境が蛋白質分子のフォールディング安定性やコンフォメーション間の動的平衡に及ぼす影響を調べるための新しい手法の開発と応用に関する研究を行った.細胞内の高密度で多様な分子の存在は,様々な効果を通じて細胞内蛋白質の立体構造・ダイナミクスに複合的に影響を与えている.本研究ではNMRによる実験的手法を用いることで,細胞内環境が蛋白質の動態に及ぼす影響を理解することを目指した.
H28年度は,(1)細胞質内蛋白質と細胞内高分子構造体との相互作用の同定,(2)細胞質内蛋白質の動的平衡状態の定量的解析,という2つのテーマについて継続して研究を行った.
(1)に関しては,大腸菌内内蛋白質のDEST解析に対してさらに詳細な解析を行った.その結果,2種の蛋白質について,全体の数%の分子が細胞内の巨大構造体と数十/sの速度で相互作用している可能性が示された.Sf9やHeLa細胞の系での15N-DEST解析も試みた.また,細胞質内蛋白質の立体構造解析法についても研究を行い,約250μM程度の細胞内濃度の蛋白質について,非常に高分解な立体構造を決定できる手法を確立した.
(2)に関しては,希薄溶液状態で,立体構造を取った状態(N状態)と変性状態(U状態)の平衡になっているショウジョウバエDrk蛋白質のN末端SH3ドメイン(DrkNSH3)をモデル試料として解析を行った.特筆すべき結果としては,全長蛋白質におけるDrkNSH3は(ドメイン単独時とは異なり)希薄溶液状態であってもU状態となっていることを見出した.この結果はDrkの活性制御メカニズムを考える上で非常に興味深い.

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件、 招待講演 5件)

  • [国際共同研究] Frankfurt Goethe University/Technical University of Munich(Germany)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Frankfurt Goethe University/Technical University of Munich
  • [国際共同研究] University of Cambridge(United Kingdom)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      University of Cambridge
  • [雑誌論文] In-cell structure determination of proteins at near-physiological concentration2016

    • 著者名/発表者名
      Teppei Ikeya, Tomomi Hanashima, Saori Hosoya, Manato Shimazaki, Shiro Ikeda, Masaki Mishima, Peter Guentert and Yutaka Ito
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 6 ページ: 38312

    • DOI

      10.1038/srep38312

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A new carbamidemethyl-linked lanthanide chelating tag for PCS NMR spectroscopy of proteins in living HeLa cells.2016

    • 著者名/発表者名
      Yuya Hikone, Go Hirai, Masaki Mishima, Kohsuke Inomata, Teppei Ikeya, Souichiro Arai, Masahiro Shirakawa, Mikiko Sodeoka, and Yutaka Ito
    • 雑誌名

      Journal of Biomolecular NMR

      巻: 66 ページ: 99-110

    • DOI

      10.1007/s10858-016-0059-4

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] NMRによる生細胞内蛋白質の立体構造・ダイナミクスの解析2017

    • 著者名/発表者名
      伊藤 隆
    • 学会等名
      日本薬学会第137年会
    • 発表場所
      仙台国際センター,仙台
    • 年月日
      2017-03-25
    • 招待講演
  • [学会発表] Protein structure determination in living eukaryotic cells by in-cell NMR spectroscopy2016

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Ito
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜,横浜
    • 年月日
      2016-12-01
    • 招待講演
  • [学会発表] In situ structural biology by NMR2016

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Ito
    • 学会等名
      The 42nd Naito Conference “In the Vanguard of Structural Biology: Revolutionizing Life Sciences”
    • 発表場所
      シャトレーゼガトーキングダムサッポロ,札幌
    • 年月日
      2016-10-05
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] In situ structural biology by NMR2016

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Ito
    • 学会等名
      International Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems 2016
    • 発表場所
      京都国際会館,京都
    • 年月日
      2016-08-22
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] In situ structural biology by NMR2016

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Ito
    • 学会等名
      UK-Japan Symposium “From single molecules to cells and tissues
    • 発表場所
      University of Leiceister, UK
    • 年月日
      2016-07-05
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-01-16  

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