異方的磁気相互作用を利用した膜結合生理活性ペプチド構造解析法の開発

利用各向异性磁相互作用开发膜结合生物活性肽的结构分析方法

• 批准号: 13024263
• 负责人: 内藤 晶
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Yokohama National University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-13024263/
• 关键词: 固体NMR; 生体膜; 生理活性ペプチド; 立体構造; 磁気異方的相互作用; ヘリックス; 等方化学シフト値; メリチン; オピオイドペプチド; リン脂質; 磁場配向; ダイノルフィン; α-helix; 光学顕微鏡

本年度は生体膜に結合した状態で生理活性機能を示す生理活性ペプチドの立体構造と運動性を固体NMRの手法によって観測できる磁気異方的相互作用を解析する方法の開発を行い、以下の成果を得た。化学シフト異方性を利用した構造解析法の開発 ペプチド結合を形成するカルボニル炭素の化学シフトテンソルのδ_<33>軸がペプチド面に垂直であること、およびδ_<22>軸がC=0軸に平行であることに注目して、膜と結合してヘリックスを形成するペプチドの膜結合構造解析法を開発した1人リックスを形成するペプチドがヘリックス軸のまわりで大きな振幅の運動を持つ場合には、カルボニル炭素の^<13>C NMR線形は軸対称粉末線形になり異方性が大きく減少することが分かった。さらに磁場に配向した状態でのカルボニル炭素の^<13>C化学シフト値とマジック角で回転したMAS法で得られる等方化学シフト値、さらに低温で測定して得られる固定した状態の異方的化学シフト値を組み合わせることで、ヘリックス軸の膜面に対する配向の角度およびペプチド面のねじれ角を精度よく決定できることが分かった。メリチンの膜結合構造の膜厚依存症 メリチンとリン脂質をモル比で1:10に混合して調製した2分子膜小胞は楕円形になり、磁場に自発的に配向することをすでに明らかにしている。今回はアシル鎖の長さの違うリン脂質、DLPC,DMPG,DPPCを用いてこれらの膜と結合したメリチンの構造を上に述べた解析法を用いて決定した。この結果、全てのリン脂質膜においてメリチンは膜に対して垂直にヘリックス軸が挿入した構造をとることが判明した。さらにN-末端とC-末端側のヘリックスの折れ曲がり角度はほぼ120度であり結晶を形成したときの角度によく一致することが判明した。しかし膜厚の厚いDPPC膜の場合ヘリックスは膜貫通する長さを持たないことが分かった。

This year, the development of a method for the analysis of magnetic interactions between biological membrane binding states, physiological activity functions, stereo structure, mobility, solid-state NMR techniques, and the following results were obtained. Chemical anisotropy is utilized in structural analysis to form a thin film bond. The δ_axis of the chemical solution of carbon is perpendicular to the plane. The δ<33>_<22>axis is parallel to the C=0 axis. The thin film bond structure analysis is utilized to form a thin film bond<13>. The <13>orientation of the magnetic field is determined by the MAS method, and the orientation of the carbon is determined by the MAS method. The film thickness dependence of membrane bonding structure is different from that of lipid. The ratio of lipid to lipid is 1:10. The mixture is modulated into two molecular membrane vesicles. The magnetic field is self-generated. In this paper, the length of lipid, DLPC,DMPG and DPPC are determined by the analytical method described above. As a result, the lipid membrane structure was identified. N-terminal and C-terminal side of the crystal are formed at an angle of 120 degrees. In the case of thick DPPC film, the film thickness is increased.

项目成果

A.Naito: "Dynorphin Induced Magnetic Ordering in Lipid Bilayers as Studied by ^<31>P NMR Spectroscopy"Biochem. Biophys. Acta. 1558. 34-44 (2002)

A.Naito：“通过 31 P NMR 光谱研究强啡肽诱导的脂质双层磁排序”Biochem。

S.Yamaguchi: "Cytoplasmic surface structure of bacteriorhodopsin consisting of interhelical loops and C-terminal α-helix, modified by a variety of environmental factors as studied by ^<13>C-NMR"Eur.J.Biochem.. 268. 2218-2228 (2001)

S. Yamaguchi：“由螺旋间环和 C 末端 α 螺旋组成的细菌视紫红质的细胞质表面结构，通过 13 C-NMR 研究受到多种环境因素的修饰”Eur.J.Biochem.. 268. 2218 -2228 (2001)

A.Naito: "Solid State NMR of Biomolecules in Handbook of Thin Film Materials"Academic Press. 773 (2002)

A.Naito：《薄膜材料手册中生物分子的固态核磁共振》学术出版社。

A.Naito: "Solis state NMR of biomolecules in Handbook of Thin film Materials"Academic Press. 773 (2002)

A.Naito：《薄膜材料手册中生物分子的固体核磁共振》学术出版社。

M.Kamihira: "Effect of Electrostatic Interaction on Fibril Formation of Human Calcitonin as Studied by High Resolution Solid-State ^<13>C NMR"J.Biol.Chem.. 278. 2859-2865 (2003)

M.Kamihira：“通过高分辨率固态^ 13 C NMR研究静电相互作用对人降钙素原纤维形成的影响”J.Biol.Chem.. 278. 2859-2865 (2003)