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2011 Fiscal Year Annual Research Report

天然変性タンパク質の動的構造解析

Planned Research

Project AreaTarget recognition and expression mechanism of intrinsically disordered protein
Project/Area Number 21113003
Research InstitutionYokohama City University

Principal Investigator

明石 知子  横浜市立大学, 生命ナノシステム科学研究科, 准教授 (10280728)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 水口 峰之  富山大学, 大学院・医学薬学研究部, 教授 (30332662)
菅瀬 謙治  公益財団法人サントリー生命科学財団, 生物有機科学研究所, 主席研究員 (00300822)
西村 善文  横浜市立大学, 生命ナノシステム科学研究科, 教授 (70107390)
Keywords蛋白質 / 生体分子 / NMR / 質量分析 / 天然変性
Research Abstract

・ヒストンH2A/H2B2量体、H3/H44量体についてイオンモビリティ質量分析(IM-MS)で分析した結果、観測された衝突断面積の分布と構造の多様性との関係についてMD simulationで解析した。また組換えメディエーターSwi5-sfr1の天然変性領域の振る舞いについて、IM-MSとX線小角散乱を組み合わせて解析したところ、Sfr1のN末端の天然変性領域は、気相で非常にコンパクトになることが示された。
・PQBP1の分子内相互作用を常磁性緩和促進効果によって調べた結果、天然変性蛋白質領域であるC末端ドメインは、遊離の状態で大きく揺らいでいるが、他のドメイン(WWドメイン)と相互作用していることがわかった。また、MKL1のRPEL1モチーフをNMRによって解析すると、RPEL1モチーフはフリーの状態でヘリックスを過渡的に形成する傾向を示した。
・NMR緩和分散実験から、Sox2 HMGドメインは、37℃ではDNA結合状態でも揺らいでいることが分かった。またDNA滴定実験から、Oct3/4POUホメオドメインのN端の天然変性領域は、他の領域よりも先にDNAに結合することが示唆された。これはfly-castingモデルと一致する。また、混みあったスペクトルから緩和分散を出す残基だけを抽出する新規解析法を開発し、網羅的なシミュレーションからその妥当性を検証した。
・組換えヒストンのH2A/H2B2量体中の各2次構造を同定した。ヌクレオソームコア中の構造と比較したところH2AでN末とC末のαヘリックスが2量体中では壊れていて、N末及びC末の各々30アミノ酸領域が天然変性状態であることを示した。またヒストンシャペロンのNAP1とNAP2の各C末の天然変性状態の酸性ドメインとの相互作用をNMRで解析した。NAP1の酸性ドメインとの相互作用が強くH2A/H2B上に相互作用部位をマップする事が出来た。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

NMRと質量分析により、単独、遭遇複合体、中間体、特異的複合体等の動的構造を解析し、認識機構の構造的な普遍性を解明することを目指した研究を進めている。論文および学会等でコンスタントに発表される研究成果が挙げられており、研究は概ね順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

引き続きNMRと質量分析により、真核生物の核内タンパク質を標的とした動的構造解析を行う。研究期間の最終年度の前年に当たることから、これまで以上に、成果を論文にまとめることを意識して研究を進める。

  • Research Products

    (24 results)

All 2012 2011

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 8 results) Presentation (15 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Function of homo- and hetero-oligomers of human nucleoplasmin/nucleophosmin family proteins NPM1, NPM2, and NPM3 during sperm chromatin remodeling2012

    • Author(s)
      Okuwaki, M., Sumi, A., Hisaoka, M., Saotome-Nakamura, A., Akashi, S., Nishimura, Y., Nagata, K.
    • Journal Title

      Nuleic Acid Res.

      Volume: (印刷中)

    • DOI

      doi:10.1093/nar/gks162

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Impact of Limited Oxidation on Protein Ion Mobility and Structure of Importance to Footprinting by Radical Probe Mass Spectrometry2012

    • Author(s)
      Downard, K.M., Maleknia, S.D., Akashi, S.
    • Journal Title

      Rapid Commun.Mass Spectrom.

      Volume: 26 Pages: 226-230

    • DOI

      doi:10.1002/rcm.5320

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Hydrogen-bond network and pH sensitivity in transthyretin : neutron crystal structure of human transthyretin2012

    • Author(s)
      Yokoyama, T., Mizuguchi, M., 他9名
    • Journal Title

      Journal of Structural Biology

      Volume: 177 Pages: 283-290

    • DOI

      10.1016/j.jsb.2011.12.022

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Elucidating slow binding kinetics of a protein without observable bound resonances by longitudinal relaxation NMR spectroscopy2011

    • Author(s)
      Sugase, K.
    • Journal Title

      J. Biomol. NMR

      Volume: 50 Pages: 219-227

    • DOI

      10.1007/s10858-011-9511-7

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fission yeast Swi5-Sfr1 complex, an activator of Rad51 recombinase, forms an extremely elongated Dogleg-shaped structure2011

    • Author(s)
      Kokabu, Y., Akashi, S., 他10名
    • Journal Title

      J.Biol.Chem.

      Volume: 286 Pages: 43569-43576

    • DOI

      doi:10.1074/jbc.M111.303339

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Homology Modelled Structure of the βB2B3-Crystallin Heterodimer Studied by Ion Mobility and Radical Probe Mass Spectrometry2011

    • Author(s)
      Downard, K.M., Kokabu, Y., Ikeguchi, M., Akashi, S.
    • Journal Title

      FEBS J.

      Volume: 278 Pages: 4044-4054

    • DOI

      doi:10.1111/j.1742-4658.2011.08309.x

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Boosting protein dynamics studies using quantitative nonuniform sampling NMR spectroscopy2011

    • Author(s)
      Matsuki Y, Konuma T, Fujiwara T, Sugase K
    • Journal Title

      J.Phys.Chem.B

      Volume: 115 Pages: 13740-13745

    • DOI

      10.1021/jp2081116

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Free-energy Landscape for Coupled Folding and Binding of an Intrinsically Disordered Protein in Explicit Solvent from Detailed All-atom Computations2011

    • Author(s)
      Junichi Higo, Yoshifumi Nishimura, Haruki Nakamura
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 133 Pages: 10448-10458

    • DOI

      DOI:10.1021/ja110338e

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] イオンモビリティ質量分析によるIDPの構造解析-Swi5-Sfr1の気相中での構造-2012

    • Author(s)
      七種和美、明石知子
    • Organizer
      新学術領域研究「天然変性タンパク質の分子認識機構と機能発現」第2回公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      吹田・千里ライフサイエンスセンター
    • Year and Date
      20120124-20120125
  • [Presentation] 質量分析で観測されるヒストンテイルの挙動2012

    • Author(s)
      七種和美、明石知子, 他6名
    • Organizer
      新学術領域研究「天然変性タンパク質の分子認識機構と機能発現」第2回公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      吹田・千里ライフサイエンスセンター
    • Year and Date
      20120124-20120125
  • [Presentation] ポリグルタミン結合タンパク質の構造生物学的研究2012

    • Author(s)
      水口峰之
    • Organizer
      日本薬学会第132年会
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      2012-03-29
  • [Presentation] Structural changes of the intrinsically disordered protein PQBP-12012

    • Author(s)
      Mizuguchi M.
    • Organizer
      9th Japan-Korea Bilateral Symposium on Biological NMR
    • Place of Presentation
      Hokkaido University
    • Year and Date
      2012-03-16
  • [Presentation] 揺らぎから機能をどのように見るか2012

    • Author(s)
      菅瀬謙治
    • Organizer
      よこはまNMR構造生物学研究会第43回ワークショップ
    • Place of Presentation
      理化学研究所横浜研究所交流棟ホール(神奈川)
    • Year and Date
      2012-02-06
  • [Presentation] Dynamic structural changes of the intrinsically disordered protein PQBP-12012

    • Author(s)
      Mizuguchi M.
    • Organizer
      4th Japan-Korea Seminar on Biomolecular Sciences, Experiments and Simulations
    • Place of Presentation
      Cultural Center of Todaiji-Temple
    • Year and Date
      2012-01-11
  • [Presentation] 機能するタンパク質の構造変化を質量分析で探る2011

    • Author(s)
      明石知子
    • Organizer
      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」
    • Place of Presentation
      横浜・横浜市立大学鶴見キャンパス(招待講演)
    • Year and Date
      20111017-20111018
  • [Presentation] イオンモビリティ質量分析とX線小角散乱による基本転写因子TFIIEの構造解析2011

    • Author(s)
      七種和美、小田隆、奥田昌彦、池口満徳、佐藤衛、西村善文、明石知子
    • Organizer
      第59回質量分析総合討論会(2011)
    • Place of Presentation
      吹田・阪急エキスポパークホテル
    • Year and Date
      20110913-20110915
  • [Presentation] Mass Spectrometry of Histone Multimers2011

    • Author(s)
      Satoko Akashi
    • Organizer
      The 2nd Asian Oceanic Mass Spectrometry Conference (2nd AOMSC)
    • Place of Presentation
      Busan・Busan Exhibition & Convention Center (BEXCO)(招待講演)
    • Year and Date
      20110817-20110819
  • [Presentation] Characterization of histone multimers by ESI-MS2011

    • Author(s)
      Shingo Shimoyama, Satoko Akashi, 他7名
    • Organizer
      The 59th ASMS Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics
    • Place of Presentation
      Denver, Colorado Convention Center
    • Year and Date
      20110605-20110609
  • [Presentation] 質量分析で観るタンパク質の姿2011

    • Author(s)
      明石知子
    • Organizer
      理研シンポジウム第12回分析・解析技術と化学の最先端
    • Place of Presentation
      和光・理化学研究所
    • Year and Date
      2011-12-12
  • [Presentation] 精神遅滞の原因タンパク質PQBP-1の構造と機能2011

    • Author(s)
      水口峰之
    • Organizer
      第21回WSフォーラム タンパク質・ペプチド研究の現状と展望
    • Place of Presentation
      九州大学
    • Year and Date
      2011-11-19
  • [Presentation] Boosting Protein Dynamics Studies using Quantitative Non-Uniform Sampling (NUS) NMR2011

    • Author(s)
      菅瀬謙治
    • Organizer
      第50回NMR討論会
    • Place of Presentation
      大さん橋ホール(神奈川)
    • Year and Date
      2011-11-16
  • [Presentation] 天然変性蛋白質PQBP-1の動的な構造変化2011

    • Author(s)
      水口峰之
    • Organizer
      物理学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2011-09-22
  • [Presentation] 動的構造解析による酵素ヘムオキシゲナーゼの機能発現メカニズムの解明2011

    • Author(s)
      菅瀬謙治
    • Organizer
      第17回創薬情報研究会
    • Place of Presentation
      新大阪丸ビル新館(大阪)
    • Year and Date
      2011-09-13
  • [Book] "翻訳後修飾のプロテオミクス-質量分析装置を中心とした分析法の原理-"、4章4.13.2質量分析法による脱イミノ化の検出(平野久、大野茂男編)2011

    • Author(s)
      明石知子
    • Total Pages
      171-174
    • Publisher
      講談社

URL: 

Published: 2013-06-26  

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