B01-2：「生命金属動態解析を可能とするin-cell NMRによる金属タンパク質研究」
伊藤 隆（首都大学東京大学院 理学研究科）
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細胞内は多種多様な分子が高密度で存在する「分子クラウディング」環境にあります。金属結合タンパク質の動態についても、細胞内では、クラウディング環境特有の相互作用（排除体積効果・非特異的相互作用など）に加え、様々な「生命金属」イオンとの結合や、機能発現に関わる他の因子との特異的相互作用により強い影響を受けていると予想されます。生きている状態の細胞試料を溶液NMRの手法で直接測定するin-cell NMRは、細胞内生理的環境下のタンパク質の動態を原子分解能で解析可能な現存する唯一の手法です。本新学術研究領域における私たちの研究では、in-cell NMRを用いて、金属結合タンパク質が関与する多彩な生命現象のin situ（その場）解析を行うことを目的としています。具体的な研究テーマは以下の通りです。まず、in-cell NMR測定技術の高度化・汎用化とその実証、様々な培養細胞への適用を行い、金属結合タンパク質の細胞内動態を詳細に解析できるようにします。さらに、最先端の溶液NMR測定・解析手法、情報科学を用いたタンパク質の立体構造解析法などを他の研究者に鋭意提供していくことで、研究領域全体の解析の高度化に寄与していきたいと考えています。
【関連する代表的論文】
T. Tanaka, *T. Ikeya, H. Kamoshida, Y. Suemoto, M. Mishima, M. Shirakawa, P. Güntert, and *Y. Ito
“High-Resolution Protein 3D Structure Determination in Living Eukaryotic Cells”
Angewandte Chemie International Edition, 2019, 58, 7284-7288
doi: 10.1002/anie.201900840
*T. Ikeya, T. Hanashima, S. Hosoya, M. Shimazaki, S. Ikeda, M. Mishima, P. Güntert, and *Y. Ito
“Improved in-cell structure determination of proteins at near-physiological concentration”
Scientific Reports, 2016, 6, 38312
doi: 10.1038/srep38312
Y. Hikone, G. Hirai, M. Mishima, K. Inomata, T. Ikeya, S. Arai, M. Shirakawa, M. Sodeoka, and *Y. Ito
“A new carbamidemethyl-linked lanthanoid chelating tag for PCS NMR spectroscopy of proteins in living HeLa cells”
Journal of Biomolecular NMR, 2016, 66, 99-110
doi: 10.1007/s10858-016-0059-4
J. Hamatsu, D. O’Donovan, T. Tanaka, T. Shirai, Y. Hourai, T. Mikawa, T. Ikeya, M. Mishima, W. Boucher, B.O. Smith, E.D. Laue, M. Shirakawa, and *Y. Ito
“High-Resolution Heteronuclear Multidimensional NMR of Proteins in Living Insect Cells Using a Baculovirus Protein Expression System”
Journal of American Chemical Society, 2013, 135, 1688-1691
doi: 10.1021/ja310928u
D. Sakakibara, A. Sasaki, T. Ikeya, J. Hamatsu, T. Hanashima, M. Mishima, M. Yoshimasu, N. Hayashi, T. Mikawa, M. Wälchli, B.O. Smith, M. Shirakawa, P. Güntert, and *Y. Ito
“Protein structure determination in living cells by in-cell NMR spectroscopy”
Nature, 2009, 458, 102–105
doi: 10.1038/nature07814