In-situ structural biology by NMR spectroscopy

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細胞内の分子クラウディング環境は，蛋白質の生物活性のみならず，その立体構造やダイナミクスにも影響を与える．本研究ではin-cell NMRを用いて，細胞中蛋白質動態の詳細な理解を目指す．真核細胞内での，(1)蛋白質の立体構造・ダイナミクス，(2)マルチドメイン蛋白質のドメイン間相互作用，(3)蛋白質間相互作用，を解析するためには，in-cell NMR測定の様々な要素技術の高度化が必須である．In-cell NMRによって得られた立体構造，ダイナミクス，フォールディング安定性，蛋白質間相互作用を解析することで，細胞内分子クラウディング環境の普遍的な理解に挑戦する．2022年の研究業績は以下の通り．(1)細胞内蛋白質の立体構造・ダイナミクスの解析については，引き続き開発研究を進め，情報科学を駆使した自動NMRデータ解析で進展があった．GTP結合型RASの動的構造多形に対する細胞内環境の影響についても解析を開始した．また，植物培養細胞を用いたin-cell NMR解析も行った．(2)細胞内マルチドメイン蛋白質のドメイン間相互作用の解析については，常磁性NMR情報を効率よく利用したPCS/PRE情報からの蛋白質立体構造計算手法の開発を進めた．モデル試料としてヒトユビキチンタンデム２量体を用い，ランタノイド結合タグによって常磁性中心を導入した．その後，HeLa細胞に導入し解析を行った．現在細胞内環境における構造アンサンブルの決定を行っている．(3)細胞内蛋白質間相互作用の解析」ついては，クラウディング環境下で蛋白質間相互作用をとらえるための方法論的研究を継続して進めた．2021年から始めたGRB2とSOS1蛋白質の系に加えて，ショウジョウバエDrkとSosの相互作用の系も含めて解析を行い，それぞれの相互作用によって形成される液液相分離（LLPS）について解析を行った．