固体NMR法によるタンパク質の活性中心の電子構造に関する研究

利用固态NMR方法研究蛋白质活性中心的电子结构

• 批准号: 07750990
• 负责人: 浅川 直紀
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07750990/
• 关键词: 固体NMR; ペプチド; 化学シフト; 分子軌道法

タンパク質の機能はその立体構造と深く関わっているため、立体構造に関する情報をどのように得るかが重要になる。生体中においてタンパク質は結晶状態にはないため、従来のX線回折法を用いて分子構造解析を行うことが困難であった。生体内において、タンパク質は細胞膜に埋め込まれた状態や結合した状態で存在する場合が少なくなく、様々な生体機能の一部を担っている。このようなタンパク質は一般に擬固体状態と考えられ、溶液状態に比べ分子運動が著しく抑制されている。本研究では、固体核磁気共鳴(NMR)法を用いてこのような擬固体状態の分子構造や電子構造に関する情報を引き出す方法を開発することを目的として、安定同位体^<13>Cラベルした数種のペプチドを合成し、L-アラニン残基中のカルボニル・α・β炭素の化学シフトテンソル主値と水素結合構造や主鎖骨格構造との相関を調べた。試料のマジックアングルスピニング(MAS)によるサイドバンド強度からα・β炭素の化学シフトテンソル主値を決定するには、数百Hz程度の安定した低速MAS回転が必要となる。しかし、この低速回転は非常に実現するのが困難であり、しかも、低速回転のため^<13>C-^<14>Nの異種核双極子カップリングによる線幅の広がりの影響が無視できないため、他の方法の開発が必務となっていた。そこで本研究では、実際のMASの回転数の1/nの回転数であたかも試料回転を行っているかのようなスピニングサイドバンドパターンを再現することができるパルスシーケンスであるeXtended Chemical Shift modulation(XCS)法を開発した。この方法により、高分解能スペクトルを保持しつつ化学シフト異方性の小さな核の化学シフトテンソル主値の決定が可能となった。このXCS法により、立体構造が既知のL-アラニン残基を含むペプチドのα炭素の化学シフトテンソル主値を決定した。その実験結果とab initio分子軌道法による磁気遮蔽定数の計算結果から、α炭素の化学シフトは主鎖の骨格構造(φ,ψ)の違いのみならず、カルボニル基やアミド基が形成する水素結合の影響を受けることがわかった。特に、水素結合の影響は、C′-C_α結合の方向から30°それた方向に主軸をもつδ_<33>に現れることがわかった。これは、各ペプチドの水素結合構造の違いがC′-C_α結合長の違いをもたらし、そのために磁気遮蔽の反磁性寄与に差が生じたためであると考えられる。

The function of the three-dimensional structure is very important, and the three-dimensional structure is very important. The molecular structure analysis is difficult by X-ray reflection method in vivo. In vivo, the cell membrane is in a state of integration, and when it exists, it plays a part in the function of the organism. In general, the solid state is more stable than the solution state, which is more stable than the molecular motion. In this study, solid-state nuclear magnetic resonance (NMR) method was used to develop methods for extracting information about molecular and electronic structures in pseudo-solid states<13>. In order to determine the main value of the chemical properties of α·β carbon from the strength of the sample to the mechanical stability (MAS), a stable and low-speed MAS feedback of several hundred Hz is necessary. The low-speed cycling <13>is very difficult to achieve. The low-speed cycling is difficult to achieve. The low-speed <14>cycling In this study, the eXtended Chemical Shift Modulation(XCS) method was developed for the reproduction of MAS samples by 1/n of the number of MAS cycles. This method allows high decomposition energy to be maintained and chemical anisotropy to be determined. The XCS method is used to determine the chemical composition of known L-amino residues and α-carbon residues. The calculation results of magnetic shielding coefficient by ab initio molecular orbital method show that the chemical structure of α carbon is affected by the water binding of the main lock lattice structure (φ, φ). The effect of water element binding on the direction of C′-C α binding is from 30° to 30°<33>. The structure of C′-C α bond is different from that of C′-C α bond.

项目成果

Hirohiko Houjou: "Ab initio Study of the C12-C13 Conformation of 11-cis-retinal" Chemistry Letters. 1039-1040 (1995)

Hirohiko Houjou：“从头开始研究 11-顺式视黄醛的 C12-C13 构象”化学快报。