異方的磁気相互作用を利用した膜結合生理活性分子と生体膜との相互作用解析

使用各向异性磁相互作用分析膜结合的生理活性分子和生物膜之间的相互作用

• 批准号: 17048010
• 负责人: 内藤 晶
• 金额: $ 4.16万
• 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: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17048010/
• 关键词: 固体高分解能NMR; 化学シフト相互作用; 磁気双極子相互作用; バクテリオロドプシン; 膜タンパク質; 光走行性; 信号伝達機能; 光活性化; メリチン; ダイノルフィン; 脂質二重膜; 膜タンパク; 膜融合; 膜分断; 磁場配向

本年度は固体高分解能NMR分光法の手法を用いて化学シフト相互作用や磁気相極子相互作用などの異方的磁気相極子相互作用を利用して膜結合生体分子の立体構造や配向を精密に決定するための方法論の開発を行った。さらにこの方法を用いて膜タンパク質など膜結合生体分子の構造と機能の相関を分子レベルで明らかにする研究を行い以下の成果を得た。バクテリオロドプシン(bR)はHalobacterium salinarumの紫膜に存在する内在性膜タンパク質でありシッフ塩基結合によってレチナールはLys-216と共有結合している。bRは7本の膜貫通ヘリックスから構成されており、光駆動型プロトンポンプ活性をもっている。高速MAS条件下での圧力および光摂動によるバクテリオロドプシン(bR)におけるレチナールの異性化とタンパク質の構造変化の解析を行った。本研究では[ζ-^<15>N]Lys-bRの^<15>N CP-MAS-NMRスペクトルを観測して、圧力によるレチナールの異性化を観測した。この結果、暗順応状態ではall-transと13-cisが等量で存在し、圧力順応状態では13-cis状態が増加し、明順応状態ではall-trans状態が増加することが判明した。Pharaonis phobirodopsin(ppR)はtransducer(pHtrII)と複合体を形成しており、負の光走行性を示す信号伝達機能をもっている。このタンパク質複合体のC-末端およびループ部位についてDD-MAS-NMR法で観測し、膜貫通部位はCP-MAS-NMR法により観測した。この結果、暗順応状態では細胞質側のpHtrIIはppRのC-末端と相互作用をもっているが、光活性化状態であるD75Nとの複合体ではC-末端とpHtrIIとの相互作用は弱くなることが判明した。さらにpHtrIIの信号を観測したところ、光活性状態ではpHtrII同士で相互作用が起こり、相互作用のスイッチングの起こることが判明した。

This year, the methodology for precise determination of the stereostructure and alignment of membrane-bound biomolecules by using chemical and magnetic phase-electrode interactions and heterogeneous magnetic phase-electrode interactions in solid-state high resolution energy NMR spectroscopy has been developed. The following results have been obtained from the molecular research on the structure and function of membrane-bound organisms The intrinsic membrane structure of Halobacterium salinarum in the purple membrane is characterized by the presence of Lys-216 and Lys-216. bR is a 7-element film through which the film is formed, and a photodynamic film through which the film is formed The analysis of structural variation of high speed MAS under high pressure and light conditions In this study, we investigated the heterogenization of <15>Lys-bR <15>by CP-MAS-NMR. As a result, all trans and 13-cis exist equally in the dark, and all trans and 13-cis increase in the light. Pharaonis phobirodopsin(ppR) is a complex of transducer(pHtrII), negative photoconductivity, and signal transduction. The C-terminal and C-terminal sites of the complex were measured by DD-MAS-NMR, and the membrane penetration sites were measured by CP-MAS-NMR. As a result, in the dark state, the cytoplasmic pHtrII interaction with the C-terminal of the ppR is weak, and in the photoactive state, the D75N complex is weak. pHtrII signal detection, photoactive state, interaction, interaction, and initiation

项目成果

Remarkable reduction of rf power by ATANSEMA and DATANSEMA separated local field in solid-state NMR spectroscopy

ATANSEMA 和 DATANSEMA 分离固态 NMR 波谱中的局部场可显着降低射频功率

• 发表时间: 2006
• 期刊: Chem. Phys. Lett. 419
• 作者: 海津 正賢(Umitsu;Masataka);H.Saito;I.Kawamura;I.Kawamura;I.Kawamura;A.Naito;K.Nishimura
• 通讯作者: K.Nishimura

Solid-state NMR as a method to reveal structure and membrane-interaction of amyloidogenic proteins and peptides.

• DOI: 10.1016/j.bbamem.2007.03.025
• 发表时间: 2007-08
• 期刊: Biochimica et biophysica acta
• 作者: A. Naito;I. Kawamura

Interaction of bovine lactoferricine with acidic phospholipids bilayers and its antimicrobial activity as studied by solid state NMR

牛乳铁素与酸性磷脂双层的相互作用及其抗菌活性的固态核磁共振研究

• 发表时间: 2006
• 期刊: Biochim. Biophys. Acta 1758
• 作者: 海津 正賢(Umitsu;Masataka);H.Saito;I.Kawamura;I.Kawamura;I.Kawamura;A.Naito;K.Nishimura;K.Yamamoto;M.Umeyama
• 通讯作者: M.Umeyama

Solid state NMR spectroscopy for biopolymers : Principles and Applications

生物聚合物的固态核磁共振波谱：原理和应用

• 发表时间: 2006
• 作者: 海津 正賢(Umitsu;Masataka);H.Saito;I.Kawamura;I.Kawamura;I.Kawamura;A.Naito;K.Nishimura;K.Yamamoto;M.Umeyama;A.Naito;M.Kamihira;K.Nishimura;A.Naito;K.Yamamoto;K.Nishimura;T.Uezono;S.Toraya;H.Saito
• 通讯作者: H.Saito

Pressure‐induced Isomerization of Retinal on Bacteriorhodopsin as Disclosed by Fast Magic Angle Spinning NMR †

• DOI: 10.1562/2006-06-20-rc-941
• 发表时间: 2007-02
• 期刊: Photochemistry and Photobiology
• 影响因子: 3.3
• 作者: I. Kawamura;Y. Degawa;S. Yamaguchi;K. Nishimura;S. Tuzi;H. Saitô;A. Naito