脂質二重膜にある蛋白質ナノ複合体の固体NMRによる原子分解能構造解析

使用固态 NMR 对脂质双层膜中的蛋白质纳米复合物进行原子分辨率结构分析

• 批准号: 19042017
• 负责人: 藤原 敏道
• 金额: $ 3.97万
• 依托单位: Osaka 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: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19042017/
• 关键词: 生物物理; 蛋白質; 原子・分子物理; ナノバイオロジー; 生体分子; 核磁気共鳴; 膜蛋白質; 蛋白質立体構造; 固体 NMR

これまでの研究成果を発展させて、250残基程度の膜蛋白質の構造決定できる方法を確立する。具体的には、同位体標識法、脂質二重膜への再構成法が確立しているATP合成酵素サブユニットc及びハロロドプシンを対象にした。膜貫通している疎水領域と膜外にある親水領域は運動性の違いから、分別してスペクトルを単純化して測定した。また、さらに単純化するためにアミノ酸選択的同位体標識も行った。これらの新しい方法と蛋白質内の核間距離測定法と蛋白質と脂質分子間の距離測定法を組み合わせて、二重膜にある膜蛋白質の構造決定を行った。一連の立体構造情報を取得して、また、データ解析による構造決定として次のことを行った。化学シフトから得た二面角と距離相関から得た情報を組み合わせて構造決定を行った。距離相関の帰属は、スペクトル分解能の制約から容易ではない。しかい、部分的に行ったように、距離相関のスピン対への帰属と構造決定を同時に行う方法で、構造を収束させながら、その構造情報も利用して距離相関情報のスピン対への帰属を行った。蛋白質の構造をほぼ決めた後に、リン脂質二重膜や水層の水との相対的位置関係を決める。また、このことからハロロドプシンのオリゴマー構造やサブユニットcのリング状の構造を決定する。サブユニットcについては、F0リング回転機構について提案されているモデル、グルタミン酸の電荷による構造変化、側鎖構造の変化などを構造から検証した。ハロロドプシンについては、脂質二重膜内におけるオリゴマー状態を初めて構造決定することにより、その光異性化によるポンプとしての機能を解明した。

The を research results を have been developed させて, the structure of 250 residue degree <s:1> membrane protein <e:1> has been determined で る る る method を has been established する. Specific に は identification method, lipid, with a body double membrane へ の reconstitution method が establish し て い る ATP synthetase サ ブ ユ ニ ッ ト c and び ハ ロ ロ ド プ シ ン を like に seaborne し た. Transmembrane し て い る 疎 と membrane water field outside に あ る hydrophilic areas は motility の violations い か ら, respectively し て ス ペ ク ト ル を 単 purification し て determination し た. For the purification of また and さらに単, select the isoform of 択 to identify the <s:1> row った of ノ acid. こ れ ら の new し い protein in と の internuclear distance measurement と の distance measurement between proteins と lipid molecules を group み close わ せ て, double membrane に あ る の membrane protein structure decision を line っ た. For の three-dimensional structure intelligence を obtain し て, ま た, デ ー タ parsing に よ る structure decision と し て times の こ と を line っ た. Chemical シ フ ト か ら have た dihedral と distance phase masato か ら た intelligence group を み broken わ せ て tectonic line decision を っ た. Distance-related <s:1> 帰 belongs to スペ, スペ ト ト, <s:1> decomposition energy <s:1> constraines ら ら is easy to で な な な な. し か い, part of the line に っ た よ う に, distance masato の ス ピ ン へ seaborne の 帰 genus と structure decision を に line で う method at the same time, tectonic を 収 beam さ せ な が ら, そ の constructing intelligence も using し て distance phase masato intelligence の ス ピ ン へ seaborne の 帰 を rows っ た. The position of the <s:1> structure of a protein をほぼ is related to the に and リ lipid dimembrane や water layer <s:1> water と と after めた is を and める is める. ま た, こ の こ と か ら ハ ロ ロ ド プ シ ン の オ リ ゴ マ ー tectonic や サ ブ ユ ニ ッ ト c の リ ン グ shape の tectonic を decided す る. サ ブ ユ ニ ッ ト c に つ い て は, F0 リ ン グ back planning agencies に つ い て proposal さ れ て い る モ デ ル, グ ル タ ミ ン acid の charge に よ る structure variations, the side chain の variations change な ど を tectonic か ら 検 card し た. ハ ロ ロ ド プ シ ン に つ い て は, double membrane lipid に お け る オ リ ゴ マ ー state early を め て structure decision す る こ と に よ り, そ の light subjects に よ る ポ ン プ と し て の function を interpret し た.

项目成果

Structural Analysis of Pituitary Adenylate Cyclase-Activating Polypeptides Bound to Phospholipid Membranes by Magic Angle Spinning Solid-State NMR

通过魔角旋转固态核磁共振对与磷脂膜结合的垂体腺苷酸环化酶激活多肽进行结构分析

• 发表时间: 2007
• 期刊: Biochim.Biophys.Acta 1768
• 作者: N.;Komi
• 通讯作者: Komi

Chemistry, Physics, and Biology in Macromolecular Science

高分子科学中的化学、物理和生物学

• 发表时间: 2008
• 作者: T.;Kawata;Y.;Takabayashi;A.;Hashidzume;Y.;Morishima;T.;Sato;佐藤尚弘(編者)
• 通讯作者: 佐藤尚弘(編者)

A magic-angle-spinning NMR method for 1H-1H distance measurement using coherent polarization transfer in 13C-labeled organic solids.

一种利用 13C 标记有机固体中的相干偏振转移进行 1H-1H 距离测量的魔角旋转 NMR 方法。

• DOI: 10.1063/1.2993170
• 发表时间: 2008
• 期刊: The Journal of chemical physics
• 作者: Hiroki Takahashi;H. Akutsu;T. Fujiwara
• 通讯作者: T. Fujiwara

Spectral Fitting for Signal Assignment and Structural Analysis of Uniformly C^<13>-Labeled Solid Proteins by Simulated Annealing Based on Chemical Shifts and Spin Dynamics

基于化学位移和自旋动力学的模拟退火对均匀 C^<13> 标记的固体蛋白进行信号分配和结构分析的光谱拟合

• 发表时间: 2007
• 期刊: J. Biomol. NMR 38
• 作者: Y;Matsuki
• 通讯作者: Matsuki

多次元固体NMR法による膜蛋白質pHtr IIの構造解析

多维固态NMR法分析膜蛋白pHtr II的结构

• 发表时间: 2007
• 作者: Takeda;S.;江川 文子
• 通讯作者: 江川 文子