Structural analysis of imperfectly assembled nanostructures using high-resolution solid-state NMR

使用高分辨率固态 NMR 对不完美组装的纳米结构进行结构分析

• 批准号: 18KK0397
• 负责人: 長尾 聡
• 金额: $ 9.98万
• 依托单位: University of Hyogo (2020-2022)Nara Institute of Science and Technology (2018-2019)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (A))
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019 至 2023
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18KK0397/
• 关键词: タンパク質; アミノ酸選択的同位体標識; 分子間相互作用解析; 固液界面; 和周波発生分光測定; ナノ構造体; 高分解能構造解析; 固体NMR; ナノディスク; 膜タンパク質; 脂質膜; タンパク質超分子; 不完全配列; 構造解析

生体内では、タンパク質が単分子として機能するだけでなく、多くはタンパク質同士や他の生体分子と結合・解離することで、離散と集合を繰り返して機能している。タンパク質の機能は極めて多様であることから、生体分子のダイナミックな複合体形成を高い構造分解能で観察し、それを化学的に制御出来れば、生命現象の理解のみならず単分子では見られない新規な機能性分子の創成に繋がる。近年、生体分子の複合体構造の解析手法としては、主にクライオ電子顕微鏡による複合体構造解析の高分解能化や、MD計算および機械学習を利用した構造予測を利用したアプローチなど新規な構造決定法の開発が進められている。本研究では、上述の方法と異なるアプローチとして、アミノ酸の同位体標識法、特にアミノ酸選択的な標識法を用いてNMRや和周波発生分光測定などにより生体分子が集合する際の不均一性や構造ゆらぎに起因する不完全な分子配列の解析を行っている。生体内における生体分子の複合体形成は溶液中だけでなく、溶液と溶液の仕切りとなる細胞膜を介して行われる。そこで本年度は昨年度に引き続き、米国ミシガン大学のZhan Chen研究室との共同研究を進展させ、アミノ酸を選択的に同位体標識したGB1 proteinに対して質量分析を主とした標識化の評価と、一連のアミノ酸標識されたGB1 proteinの和周波発生分光測定を行い、13C標識化に伴うNH振動の波数変化パターンを収集し、MDシミュレーション解析と併せた解析を行うことにより、GB1 proteinの表面アミノ酸と固体表面が相互作用する配向を決定した。本成果は投稿論文として受理され、国際会議において発表された。

In vivo, a molecule can be separated from another molecule, and its function can be separated from that of another molecule. The function of living molecules is extremely diverse, the formation of living molecules is highly structured and decomposed, the chemical control is controlled, the understanding of living phenomena is complex, and the creation of functional molecules is novel. In recent years, the analysis method of complex structure of biological molecules has been developed in the field of high resolution energy, MD calculation and mechanical learning. In this study, the methods described above are different from those described above, such as isotopic identification of acids, selective identification of acids, NMR and cyclic emission spectroscopy, and analysis of incomplete molecular alignment due to heterogeneity and structural differences between molecular aggregates. In vivo, molecular complexes are formed in solution, in solution and in cell membrane. This year, the Zhan Chen Laboratory of the University of Chicago, USA, conducted a joint study on the development, identification and quality analysis of GB1 protein in the presence of acid, identification and evaluation of GB1 protein and wavelength spectrum, and identification of 13C in the presence of NH vibration. MD analysis and analysis of GB1 protein surface interaction This paper is submitted to the International Conference for acceptance and presentation.

项目成果

Rational design of myoglobin dimers for ligand binding cooperativity

肌红蛋白二聚体配体结合协同性的合理设计

• 发表时间: 2022
• 作者: Satoshi Nagao;Chihiro Maruo;Masashi Yamada;Daichi Yamada,Minoru Kubo
• 通讯作者: Daichi Yamada,Minoru Kubo

Solution NMR study on structures and dynamic properties of cytochrome c bound to lipid bicelles

溶液核磁共振研究细胞色素c与脂质bicelles结合的结构和动态特性

• 发表时间: 2019
• 作者: Michikazu Kobayashi;Hiromitsu Takeuchi;Kenichi Kasamatsu;Yuichi Togashi;R. White et al.;Yosuke Minowa;Satoshi Nagao
• 通讯作者: Satoshi Nagao

Structural analyses of the animal-like cryptochrome from Chlamydomonas reinhardtii by small angle X-ray scattering

小角 X 射线散射对莱茵衣藻类动物隐花色素的结构分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Soma Matsuda;Satoshi Nagao;Daichi Yamada;Minoru Kubo
• 通讯作者: Minoru Kubo

Determination of Protein and Peptide Conformation and Orientation at Buried Interfaces in Situ in Real Time

实时测定蛋白质和肽在埋藏界面处的构象和方向

• 发表时间: 2022
• 作者: Wen Guo;Tieyi Lu;Ralph Crisci;Satoshi Nagao;Tao Wei; Zhan Chen
• 通讯作者: Zhan Chen

NMR characterization of dynamic properties of cytochrome c bound to membranes using lipid bicelles

使用脂质 bicelles 对与膜结合的细胞色素 c 的动态特性进行 NMR 表征

• 发表时间: 2019
• 作者: Satoshi Nagao;Hisashi Kobayashi;Shun Hirota
• 通讯作者: Shun Hirota