Development of analytical platform for proteins in electric field and its application

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生物を専門とする申請者は、物理と装置開発が専門のUlrich Scheler博士(ドイツ)と試料に流れを発生させながらNMR測定ができるRheo-NMRの国際共同研究を行っている。現在までに世界最高感度のRheo-NMR装置を製作し、線維化していくタンパク質のリアルタイム計測などに成功した。この共同研究は昨年度まで受給した国際共同研究強化(B)のお陰で多方面に広がり、その１つに電場中のタンパク質の解析という新しい研究へ展開した。この背景には、申請者は神経細胞に発生する電場がタンパク質に及ぼす影響に興味を持っており、一方、Schelerは電場を印加しながら測定ができる電場NMRを所持している。しかし、同装置はタンパク質の解析には分解能が十分でない。そこで本研究では、Schelerと共同してタンパク質も解析できる高分解能電場NMR装置を開発し、さらにSchelerの電場NMRを用いた新規解析法や電場中の分子動力学計算法を開発し、電場中のタンパク質の挙動を詳細に研究する。昨年度は、Schelerの電場NMRを用いてαシヌクレインとATPとの弱い非特異的な相互作用を解析した。ATPは中性条件で-4の電荷を持つため、αシヌクレインにATPが結合するとより負に荷電するため電気泳動度が変わるであろう、というのがこの実験のアイデアである。0.28 mMのαシヌクレインに種々の濃度のATP（0 mM、0.56 mM、2.8 mM、10 mM）を添加した試料を準備し、電場NMRを用いて電気泳動度の測定ひいてはαシヌクレインの見かけの電荷を算出した。その結果、ATP濃度が高くなるにつれてαシヌクレインの見かけの電荷がより負に大きくなることが分かった。さらに興味深いことに、ATPがないαシヌクレイン溶液では測定後の試料が濁っていた。これは電場によってαシヌクレインが凝集したと考えられる。