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; 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。

我们将开发先前研究的结果，以建立一种可以确定具有约250个残基的膜蛋白结构的方法。具体而言，针对脂质双层膜的同位素标记和重构已建立的ATP合酶亚基C和霍洛氨木蛋白是针对的。分别测量跨膜疏水区和外膜外义区域，并由于运动差异而简化了光谱。同样，进行氨基酸选择性同位素标记，以进一步简单。这些新方法与蛋白质内的核对间距离测量结果结合在一起，并组合了蛋白质和脂质分子之间的核对距离测量值，以确定双层膜中膜蛋白的结构。获取了一系列三维结构信息，并且还进行了以下信息以通过数据分析来确定结构。合并了从化学移位和从距离相关获得的信息获得的二面角，以确定结构。由于光谱分辨率的限制，分配距离相关并不容易。但是，作为部分的距离相关信息，将分配给旋转对，并同时执行结构确定，在收敛结构时，结构信息也用于将距离相关信息分配给旋转对。几乎确定蛋白质结构后，确定磷脂双层和水层与水的相对位置关系。此外，这决定了卤代汀的寡聚结构和亚基c的环状结构。关于亚基C，我们研究了提出的F0环旋转机理的模型，由于谷氨酸电荷而引起的结构变化，侧链结构的变化和其他结构。对于卤代汀，首次确定了脂质双层内的低聚状态的结构，并阐明了由于光异构化而作为泵的功能。