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2014 年度 実績報告書

固体高分解能NMRを用いた細胞膜中で機能する光受容膜タンパク質の構造解析

公募研究

研究領域理論と実験の協奏による柔らかな分子系の機能の科学
研究課題/領域番号 26104513
研究機関横浜国立大学

研究代表者

川村 出  横浜国立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20452047)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
キーワード固体NMR / 水素結合 / 細胞膜 / 13C化学シフト / レチナール
研究実績の概要

1.本年度はフォボロドプシンがトランスデューサーと相互作用して機能発現するために重要なTyr174とTyr199に関して、細胞膜に再構成したフォボロドプシンのそれらTyrの13Czeta-OHの化学シフト値を決定することに成功した。T204A変異体と比較したところ、Tyr174の水素結合環境が大きく変化していることが明らかとなった。また、温度によって、この信号強度が顕著に変化することがわかった。Tyr199はトランスデューサーとの相互作用によって、NMR信号が大きくシフトすることを観測した。これらはいずれも水素結合の変化によってNMR信号の変化が誘起されているため、現在この解釈を解析している。この成果を学会発表し、研究協力者がポスター賞を受賞するなど高い評価を受けた。
2.マイクロ波照射型NMRの開発に成功し、液晶分子のマイクロ波に対するユニークな挙動を観測することに成功した。( Y. Tasei, et al. (2015) JMR, Y. Tasei, et al. (2015) PCCP)
3.Dアミノ酸残基を含む抗菌ペプチドの細胞膜内分子間相互作用を調べるために、架橋実験や31P NMRを駆使した実験を行った。この成果を学会発表し、研究協力者がポスター賞を受賞するなど高い評価を受けた。
4.本新学術領域研究において、柔らかな分子系を理解するために領域内の共同研究も遂行した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本年度に目標としていたフォボロドプシンのTyr174とTyr199の13Czeta-OHのNMR信号の帰属を完了した。水素結合の変化が関与するこの信号について、領域内の班会議などにおいて十分なディスカッションを行うことができた。柔らかな分子系研究の中において、水素結合の変化によって生じる機能発現のメカニズムを理解するために興味深いデータということが明らかとなった。

今後の研究の推進方策

本年度はIn-situ光照射-固体NMRを用いたコンフォメーション変化の解析を行い、機能発現機構の分子レベルでの理解を目指す。合わせて、重水素交換実験から、Tyrの交換割合を観測し、光活性化においてどのような反応が起きているのかを評価する。これには、横浜国立大学に設置されているBruker Avance III 600 MHz固体NMR分光器およびCMX-400 Infinity 固体NMR分光器の2台を使用して取り組む。さらに、領域内の研究者と協力して計算化学のアプローチを取り入れ、NMR情報による解釈を補完する計画である。また、領域内の研究者と共同研究を行い、ユニークな抗菌ペプチドを用いた細胞膜-タンパク質間相互作用を明らかにし、抗菌活性のメカニズムを理解する。

  • 研究成果

    (41件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (34件) (うち招待講演 2件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Mechanism for microwave heating of 1-(4'-cyanophenyl)-4-propylcyclohexane characterized by in situ microwave irradiation NMR spectroscopy.2015

    • 著者名/発表者名
      Yugo Tasei, Takuya Yamakami, Izuru Kawamura, Teruaki Fujito, Kiminori Ushida, Motoyasu Sato, Akira Naito*.
    • 雑誌名

      J. Magn. Reson.

      巻: 254 ページ: 27-34

    • DOI

      10.1016/j.JMR.2015.02.002

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The microwave heating mechanism of N-(4-methoxybenzyliden)-4-butylaniline in liquid crystalline and isotropic phase as determined using in situ microwave irradiation NMR spectroscopy.2015

    • 著者名/発表者名
      Yugo Tasei, Fumiichi Tanigawa, Izuru Kawamura, Teruaki Fujito, Motoyasu Sato, Akira Naito*
    • 雑誌名

      Phys. Chem. Chem. Phys.

      巻: 17 ページ: 9082-9089.

    • DOI

      10.1039/c5cp00476d

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Color Discriminating Retinal Configurations of Sensory Rhodopsin I by Photo-Irradiation Solid State NMR Spectroscopy.2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Yomoda, Yoshiteru Makino, Y. Tomonaga, Tetsurou Hidaka, Izuru Kawamura*, Takashi Okitsu, Akimori Wada, Yuki Sudo*, Akira Naito*
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 53 ページ: 6960-6964

    • DOI

      10.1002/anie.201309258

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interaction of extracellular loop II of kappa-opioid receptor (196-228) with opioid peptide dynorphin in membrane environments as revealed by solid state nuclear magnetic resonance, quartz crystal microbalance and molecular dynamics simulation.2014

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Kira, Namsrai Javkhlantugs, Takenori Miyamori, Yoshiyuki Sasaki, Masayuki Eguchi, Izuru Kawamura, Kazuyoshi Ueda, Akira Naito*.
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B

      巻: 118 ページ: 9604-9612

    • DOI

      10.1021/jp505412j

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 固体NMRによる膜タンパク質の構造と機能の解析について-最近の展開-2014

    • 著者名/発表者名
      川村 出
    • 雑誌名

      酵素工学ニュース (酵素工学会)

      巻: 71 ページ: 8-11

  • [学会発表] In-situ光照射-固体NMRを駆使したレチナールの光異性化と光中間体の捕捉 (口頭発表)2015

    • 著者名/発表者名
      川村 出
    • 学会等名
      新学術領域研究"柔らかな分子系" 第8回 ワークショップ "やわらか光受容分子の理解と利用に迫るブレインストーミング研究会"
    • 発表場所
      岡山いこいの村
    • 年月日
      2015-01-24 – 2015-01-25
  • [学会発表] 固体13C MAS NMRによる細胞膜中におけるフォボロドプシンのTyr174とTyr199の水素結合変化の解析 (ポスター)2015

    • 著者名/発表者名
      西川亮汰、川村 出、沖津貴志、和田昭盛、須藤雄気、加茂直樹、内藤晶
    • 学会等名
      新学術領域研究"柔らかな分子系" 第8回 ワークショップ "やわらか光受容分子の理解と利用に迫るブレインストーミング研究会"
    • 発表場所
      岡山いこいの村
    • 年月日
      2015-01-24 – 2015-01-25
  • [学会発表] 固体NMRによる光受容膜タンパク質ロドプシンの構造研究の新展開 (口頭発表)2015

    • 著者名/発表者名
      川村 出
    • 学会等名
      生命分子ダイナミクスの探求を目指す次世代NMR研究会
    • 発表場所
      岡崎統合バイオサイエンスセンター
    • 年月日
      2015-01-13
  • [学会発表] 固体高分解能NMRを用いた細胞膜中で機能する光受容膜タンパク質の構造解析 (ポスター)2014

    • 著者名/発表者名
      川村 出
    • 学会等名
      新学術領域研究"柔らかな分子系" 第2回公開シンポジウム
    • 発表場所
      大阪大学会館 (大阪大学豊中キャンパス)
    • 年月日
      2014-11-28 – 2014-11-29
  • [学会発表] 固体13C NMRによるファラオニスフォボロドプシンのTyr174とTyr199の水素結合変化の解析 (ポスター)2014

    • 著者名/発表者名
      西川亮汰、川村 出、沖津貴志、和田昭盛、須藤雄気、加茂直樹、内藤 晶
    • 学会等名
      新学術領域研究"柔らかな分子系" 第2回公開シンポジウム
    • 発表場所
      大阪大学会館 (大阪大学豊中キャンパス)
    • 年月日
      2014-11-28 – 2014-11-29
  • [学会発表] 固体高分解能NMRによる細胞膜中での7回膜貫通型-光受容膜タンパク質ASRの立体構造解析 (ポスター)2014

    • 著者名/発表者名
      川村出、Shenlin Wang, Lichi Shi, Leonid Brown, Vladimir Ladizhansky
    • 学会等名
      第36回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
    • 発表場所
      徳島大学蔵本キャンパス
    • 年月日
      2014-11-20 – 2014-11-21
  • [学会発表] キバラスズガエル由来の抗菌ペプチドBombinin H2およびH4の細胞膜との相互作用の解析 (ポスター)2014

    • 著者名/発表者名
      北橋由貴、川村出、内藤晶
    • 学会等名
      第36回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
    • 発表場所
      徳島大学蔵本キャンパス
    • 年月日
      2014-11-20 – 2014-11-21
  • [学会発表] 固体MAS NMRによる細胞膜環境中での7本膜貫通型光受容膜タンパク質の構造解析 (口頭発表)2014

    • 著者名/発表者名
      川村出、中谷聡志、槙野義輝、加茂直樹、内藤晶
    • 学会等名
      第53回NMR討論会
    • 発表場所
      大阪大学コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-11-04 – 2014-11-06
  • [学会発表] In situ光照射固体NMRによる光受容センサー膜タンパク質sensory rhodopsin Iの波長依存的な光反応過程の解析 (若手ポスター賞受賞)2014

    • 著者名/発表者名
      槙野義輝、四方田洋紀、友永雄也、日高徹郎、川村出、沖津貴志、和田昭盛、須藤雄気、内藤晶
    • 学会等名
      第53回NMR討論会
    • 発表場所
      大阪大学コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-11-04 – 2014-11-06
  • [学会発表] 13C固体MAS NMRによるフォボロドプシンの信号伝達機構に重要なTyr残基側鎖の構造変化の解析 (ポスター)2014

    • 著者名/発表者名
      西川亮汰、川村 出、沖津貴志、和田昭盛、須藤雄気、加茂直樹、内藤 晶
    • 学会等名
      第53回NMR討論会
    • 発表場所
      大阪大学コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-11-04 – 2014-11-06
  • [学会発表] 固体NMR REDOR法によるヒトカルシトニンのアミロイド線維構造解析 (ポスター)2014

    • 著者名/発表者名
      ○豊田修平、Lkhamsuren Ganchimeg, Namsrai Javkhlantugs, 渡邊ひかり、川村出、上田一義、内藤晶
    • 学会等名
      第53回NMR討論会
    • 発表場所
      大阪大学コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-11-04 – 2014-11-06
  • [学会発表] Analysis of O-intermediate trapped in the photocycle of Y185F mutant in bacteriorhodopsin by in-situ photo irradiation solid-state NMR (Poster)2014

    • 著者名/発表者名
      K. Oshima, A. Shigeta, Y. Makino, I. Kawamura, T. Okitsu, A. Wada, S. Tuzi, A. Naito
    • 学会等名
      16th International Conference on Retinal Proteins (ICRP2014)
    • 発表場所
      長浜ロイヤルホテル、滋賀
    • 年月日
      2014-10-05 – 2014-10-10
  • [学会発表] Functional conformation of Tyr residues in pharaonis phoborhodopsin as studied by solid-state 13C NMR (Poster)2014

    • 著者名/発表者名
      R. Nishikawa, I. Kawamura, T. Okitsu, A. Wada, Y. Sudo, N. Kamo, A. Naito
    • 学会等名
      16th International Conference on Retinal Proteins (ICRP2014)
    • 発表場所
      長浜ロイヤルホテル、滋賀
    • 年月日
      2014-10-05 – 2014-10-10
  • [学会発表] Retinal Configuration changes of sensory rhodopsin I as revealed by in situ photo-irradiation solid-state NMR. (Poster)2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Makino, H. Yomoda, Y. Tomonaga, T. Hidaka, I. Kawamura, T. Okitsu, A. Wada, Y. Sudo, A. Naito.
    • 学会等名
      16th International Conference on Retinal Proteins (ICRP2014)
    • 発表場所
      長浜ロイヤルホテル、滋賀
    • 年月日
      2014-10-05 – 2014-10-10
  • [学会発表] Conformation and dynamics of pharaonis phoborhodopsin in the lipid environment as studied by solid-state MAS NMR. (Poster)2014

    • 著者名/発表者名
      I. Kawamura, S. Nakatani, R. Nishikawa, N. Kamo. A. Naito
    • 学会等名
      16th International Conference on Retinal Proteins (ICRP2014)
    • 発表場所
      長浜ロイヤルホテル、滋賀
    • 年月日
      2014-10-05 – 2014-10-10
  • [学会発表] Conformation and topology of pharaonis phoborhodopsin in the lipid environment as studied by solid-state NMR (Poster)2014

    • 著者名/発表者名
      I. Kawamura, S. Nakatani, Y. Makino, N. Kamo, A. Naito
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
  • [学会発表] Microwave heating effects: Application to analyze biological system by in situ microwave irradiation NMR (poster)2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Tasei, F. Tanigawa, I. Kawamura, M. Sato, A. Naito.
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
  • [学会発表] Fibrillation mechanism and fibril structure of human calcitonin as studied by solid-state NMR and MD simulation (Poster)2014

    • 著者名/発表者名
      S. Toyoda, G. Lkhamsuren, J. Namsrai, H. Watanabe, I. Kawamura, K. Ueda, A. Naito
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
  • [学会発表] Synergistic antimicrobial activity and membrane disturbance induced by bombinin H2 and H4 from Bombina variegate frog skin secretion (Poster)2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Kitahashi, I. Kawamura, A. Naito
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
  • [学会発表] Characterization of O-like intermediate trapped in Y185F mutant in bacteriorhodopsin by in-situ photo-irradiation solid-state NMR (Poster)2014

    • 著者名/発表者名
      K. Oshima, A. Shigeta, Y. Makino, I. Kawamura, T. Okitsu, A. Wada, S. Tuzi, A. Naito
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
  • [学会発表] Photocycle of sensory rhodopsin I as revealed by in situ photo irradiation solid-state NMR (Poster)2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Makino, H. Yomoda, Y. Tomonaga, T. Hidaka, I. Kawamura, T. Okitsu, A. Wada, Y. Sudo, N. Kamo, A. Naito
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
  • [学会発表] Structural changes in the photoexcited process in retinal of bacteriorhodopsin studied by in-situ photoirradiation solid-state NMR (Poster)2014

    • 著者名/発表者名
      A. Shigeta, R. Miyasa, M. Horigome, I. Kawamura, T. Okitsu, A. Wada, S. Tuzi, A. Naito.
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
  • [学会発表] Conformation of functionally important Tyr residues in pharaonis phoborhodopsin as studied by solid-state 13C NMR (Poster)2014

    • 著者名/発表者名
      R. Nishikawa, I. Kawamura, T. Okitsu, A. Wada, Y. Sudo, N. Kamo, A. Naito
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
  • [学会発表] 13Cスピン拡散2D NMR法によるフォボロドプシンのレチナール-タンパク質間相互作用の解析 【ポスター賞受賞】2014

    • 著者名/発表者名
      西川亮汰、川村出、沖津貴志、和田昭盛、須藤雄気、加茂直樹、内藤晶
    • 学会等名
      第14回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      ワークピア横浜/横浜産貿ホール マリネリア
    • 年月日
      2014-06-25 – 2014-06-27
  • [学会発表] 固体NMRによるヒトカルシトニンのアミロイド線維立体構造解析【ポスター賞受賞】2014

    • 著者名/発表者名
      豊田修平、Ganchimeg Lkhmsuren, Javkhlantugs Namsrai, 渡邊ひかり、川村出、上田一義、内藤晶
    • 学会等名
      第14回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      ワークピア横浜/横浜産貿ホール マリネリア
    • 年月日
      2014-06-25 – 2014-06-27
  • [学会発表] in situ光照射固体NMRによるppR/pHtrII複合体の光反応中間体の定常状態観測 (ポスター)2014

    • 著者名/発表者名
      槙野義輝、友永雄也、柴藤祐介、日高徹郎、川村出、沖津貴志、和田昭盛、須藤雄気、加茂直樹、内藤晶
    • 学会等名
      第14回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      ワークピア横浜/横浜産貿ホール マリネリア
    • 年月日
      2014-06-25 – 2014-06-27
  • [学会発表] 光照射固体NMRによるバクテリオロドプシンの光励起過程と局所構造変化の解析 (ポスター)2014

    • 著者名/発表者名
      重田安里寿、宮佐亮太、堀籠美也子、川村出、沖津貴志、和田昭盛、辻暁、内藤晶
    • 学会等名
      第14回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      ワークピア横浜/横浜産貿ホール マリネリア
    • 年月日
      2014-06-25 – 2014-06-27
  • [学会発表] In-situ光照射-固体NMRによるバクテリオロドプシンY185F変異体の光サイクルとO様中間体の観測 (ポスター)2014

    • 著者名/発表者名
      大島恭介、重田安里寿、槙野義輝、川村出、沖津貴志、和田昭盛、辻暁、内藤晶
    • 学会等名
      第14回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      ワークピア横浜/横浜産貿ホール マリネリア
    • 年月日
      2014-06-25 – 2014-06-27
  • [学会発表] Bombina variegata由来の抗菌ペプチドBombinin H2およびH4の脂質二重膜との相互作用解析(ポスター発表)2014

    • 著者名/発表者名
      北橋由貴、川村出、内藤晶
    • 学会等名
      第14回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      ワークピア横浜/横浜産貿ホール マリネリア
    • 年月日
      2014-06-25 – 2014-06-27
  • [学会発表] 光照射固体NMRによるフォボロドプシンのC末端領域の運動性変化の解析 (ポスター)2014

    • 著者名/発表者名
      川村出、古里龍太郎、沖津貴志、和田昭盛、加茂直樹、内藤晶
    • 学会等名
      第14回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      ワークピア横浜/横浜産貿ホール マリネリア
    • 年月日
      2014-06-25 – 2014-06-27
  • [学会発表] 固体高分解能NMRによる細胞膜中での7本膜貫通型光受容膜タンパク質の構造決定 (口頭発表)2014

    • 著者名/発表者名
      川村 出
    • 学会等名
      第26回 日本生化学会関東支部例会
    • 発表場所
      茨城大学理学部インタビュースタジオ
    • 年月日
      2014-06-14 – 2014-06-14
  • [学会発表] 固体高分解能NMRを用いた細胞膜中で機能する光受容膜タンパク質の構造解析 (口頭・ポスター)2014

    • 著者名/発表者名
      川村 出
    • 学会等名
      新学術領域研究"柔らかな分子系" 第3回全体合宿会議
    • 発表場所
      八ヶ岳ロイヤルホテル
    • 年月日
      2014-06-03 – 2014-06-05
  • [学会発表] 固体NMRによる細胞膜中で機能する膜タンパク質の構造解析2014

    • 著者名/発表者名
      川村 出
    • 学会等名
      第55回 固体NMR材料フォーラム
    • 発表場所
      防衛大学校、横須賀
    • 年月日
      2014-05-15 – 2014-05-16
    • 招待講演
  • [学会発表] Solid-state NMR study of retinal-protein interactions in photoreceptor membrane protein.2014

    • 著者名/発表者名
      Izuru Kawamura
    • 学会等名
      Analytix 2014
    • 発表場所
      Dalian, China
    • 年月日
      2014-04-25 – 2014-04-28
    • 招待講演
  • [図書] Advances in Biological Solid-State NMR2014

    • 著者名/発表者名
      A. Naito & I. Kawamura (章著 Chap.20)
    • 総ページ数
      389-404
    • 出版者
      RSC
  • [備考] 横浜国立大学 研究者総覧

    • URL

      http://er-web.jmk.ynu.ac.jp/html/KAWAMURA_Izuru/ja.html

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公開日: 2016-06-01  

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