膜タンパク質の動態解析のための次世代固体ＮＭＲ測定技術の開発

本研究の目的は、固体NMRによるタンパク質動態解析に高速測定技術を導入し、膜タンパク質等の高難易度試料を実用的に解析可能な手法を開発することであった。動態解析において重要であるタンパク質立体構造について、平成26年度の研究により、常磁性緩和促進による構造情報と立体構造予測手法を組み合わせることで、従来法より少ない情報から効率的に決定できる手法を開発した。平成27年度では、構造計算に使用した構造制限が妥当性であることを、数値解析により示した。また、高速多次元スペクトル測定技術である圧縮センシングを、七回膜貫通型タンパク質であり、光遺伝学への応用が期待されているナトリウムイオンポンプ型ロドプシンの測定に適用した。その結果、3次元CANCO測定のサンプリング点を10分の1まで圧縮した場合においても、スペクトルの特徴を保持したまま再構成可能であることを明らかにした。平成26年度に行なった、常磁性緩和促進の応用による測定時間短縮の結果も踏まえると、トータルで測定時間を16分の1まで短縮することに成功した。また、これらの技術は動態解析の基盤であるため、大きな意義があると考えている。動態解析については、本研究開始と同時に納入された固体NMR装置の安定稼動まで時間を要したため、十分な成果は得られていない。しかし、上述の通り解析技術の基礎は構築できており、近いうちに動態解析についても進展を遂げられるだろう、と考えている。

本研究の目的は、固体NMRによるタンパク質動態解析に高速測定技術を導入し、膜タンパク質等の高難易度試料を実用的に解析可能な手法を開発することであった。動態解析において重要であるタンパク質立体構造について、平成26年度の研究により、常磁性緩和促進による構造情報と立体構造予測手法を組み合わせることで、従来法より少ない情報から効率的に決定できる手法を開発した。平成27年度では、構造計算に使用した構造制限が妥当性であることを、数値解析により示した。また、高速多次元スペクトル測定技術である圧縮センシングを、七回膜貫通型タンパク質であり、光遺伝学への応用が期待されているナトリウムイオンポンプ型ロドプシンの測定に適用した。その結果、3次元CANCO測定のサンプリング点を10分の1まで圧縮した場合においても、スペクトルの特徴を保持したまま再構成可能であることを明らかにした。平成26年度に行なった、常磁性緩和促進の応用による測定時間短縮の結果も踏まえると、トータルで測定時間を16分の1まで短縮することに成功した。また、これらの技術は動態解析の基盤であるため、大きな意義があると考えている。動態解析については、本研究開始と同時に納入された固体NMR装置の安定稼動まで時間を要したため、十分な成果は得られていない。しかし、上述の通り解析技術の基礎は構築できており、近いうちに動態解析についても進展を遂げられるだろう、と考えている。