in situ三次元磁場配向NMRによるセルロース-分解酵素複合体の構造解析

原位三维磁场定向核磁共振法分析纤维素降解酶复合物的结构

基本信息

批准号：
20H03043
负责人：
久住亮介
金额：
$ 10.9万
依托单位：
Forest Research and Management Organization (2022-2023)Kyoto University (2020-2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、液体中における微小な結晶の単結晶構造解析が可能なin situ三次元磁場配向NMRシステムを新たに構築し、結晶セルロース－染料複合体をモデルとして同システムによる構造・ダイナミクス解析手法を確立した上で、同手法による結晶セルロース－セルラーゼ複合体の結合部位における局所構造とその動態を解明することを目的としている。三年目となる2022年度は、当初の研究計画に基づき次の課題を遂行した。課題(A)：in situ三次元磁場配向NMRシステムの構築前2021年度では、試料管の変調回転軸とその軸の一時傾斜が可能な二軸可変型の磁場配向プローブについて設計を見直し、NMRプローブとしての性能と解析精度を向上させた。そこで2022年度においては、二次元測定の手法と組み合わせることで、複雑な化合物の解析に対応させた。相関スペクトル測定用のパルスシーケンスを試料管の変調回転に同期させることで、配向方位の異なる共鳴ピーク間の相関を二次元スペクトル上で検出することに成功した。以上により、開発した同NMRシステムは共鳴ピークが重複しがちなセルロースなどにも応用できることを示した。課題(B)：染料系をモデルとしたin situ三次元磁場配向NMRによる構造・動態解析手法の確立前年度に引き続き、酢酸菌の培養や酵素触媒重合などにより13Cラベル化セルロースの水懸濁液の調製を行った。また当該研究者の森林総合研究所への異動に伴い、所属先での当該課題の遂行のための実験・研究環境の整備を行った。

在这项研究中，我们构建了一种新的原位三维磁场定向核磁共振系统，可以分析液体中微晶的单晶结构，并使用该系统以结晶纤维素-染料复合物为模型来分析结构和动力学。一旦建立，目标是使用相同的方法来阐明结晶纤维素-纤维素酶复合物结合位点的局部结构和动力学。 2022年，即第三年，在原研究计划的基础上开展了以下工作。挑战（A）：在构建原位三维磁场定向NMR系统之前，在2021财年，我们将审查两轴可变磁场定向探头的设计，该探头允许调制样品管的旋转轴和该轴的临时倾斜已得到改善。因此，在2022年，我们将把它与二维测量方法结合起来，使其兼容复杂化合物的分析。通过将相关谱测量的脉冲序列与样品管的调制旋转同步，我们成功地检测了二维谱上不同方向的共振峰之间的相关性。上述结果表明，所开发的核磁共振系统可应用于纤维素等容易具有重叠共振峰的材料。挑战（B）：以染料体系为模型，建立使用原位三维磁场定向NMR的结构和动态分析方法继去年，我们通过培养乙酸开发了13C标记纤维素的水悬浮液细菌和酶催化聚合制备。此外，随着研究人员调往林业和林产研究所，我们创建了一个实验和研究环境，以便在他的附属机构开展该课题。