【公開日：2025.08.01】【最終更新日：2025.07.24】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22MS0021

利用課題名 / Title

固体NMRによるクマムシ由来タンパク質SAHSの乾燥状態の構造解析

利用した実施機関 / Support Institute

自然科学研究機構 分子科学研究所 / IMS

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）マテリアルの高度循環のための技術/Advanced materials recycling technologies（副 / Sub）次世代バイオマテリアル/Next-generation biomaterials

キーワード / Keywords

クマムシ, 固体NMR, 乾燥耐性,核磁気共鳴/Nuclear magnetic resonance

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

矢木 真穂

所属名 / Affiliation

名古屋市立大学 大学院薬学研究科

共同利用者氏名 / Names of Collaborators Excluding Supporters in the Hub and Spoke Institutes

矢木 宏和

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Supporters in the Hub and Spoke Institutes

西村 勝之

利用形態 / Support Type

（主 / Main）共同研究/Joint Research（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

MS-232：高磁場NMR(600MHz固体)

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

　乾眠状態で数十年生き延びることができるクマムシは、特徴的な乾眠メカニズムを持つ。クマムシの固有の糖鎖やタンパク質が、乾眠に関与することが示唆されているが、乾眠過程に関わるメカニズムは依然不明である。近年、クマムシの中でもその構成タンパク質がよく研究されているのがヨコヅナクマムシである。ヨコヅナクマムシの生化学的および分子生物学的な研究を通じ、熱耐性が非常に高いタンパク質Secretory Abundant Heat Soluble (SAHS)が乾眠と密接に関係していることが明らかとなりつつある。SAHSの構造機能解析を実施することで、これらのタンパク質が乾眠に関わる分子メカニズムが明らかになることが期待される。そこで、本研究ではSAHSを対象として固体NMRを用いた構造解析を行う。

実験 / Experimental

　　¹⁵N標識およびアミノ酸選択的に安定同位体標識を施したSAHSタンパク質を発現・精製し、固体NMR計測に供した。特に、イソロイシン残基に着目し、アミノ酸残基内・残基間の相関情報が得られる二次元計測を実施した。さらに、イソロイシン残基をロイシン残基に置換した変異体を作製することで、NMR信号の帰属を行なった。その際、溶液NMRに供した試料をすぐさま固体NMR計測に供することで、溶液から固体への状態変化に伴う構造変化を捉えることを試みた。

結果と考察 / Results and Discussion

イソロイシン選択的に¹³Cおよび¹⁵Nラベルを施したSAHSの凍結乾燥サンプルに対してDARRスペクトルを測定した結果、SAHSの中に存在する6つのイソロイシン残基のうち、1つがαヘリックス構造を、1つがランダムコイル構造を、残り4つのイソロイシン残基がβシート構造を取ることを見出した。イソロイシン残基をアラニン残基に置換するとタンパク質が不安定化してしまったため、イソロイシン残基をロイシン残基に置換した変異体を調製することで問題を回避した。NMR信号の帰属を試みた結果、αヘリックス構造をとっているイソロイシン残基を同定することができた。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

本研究は、サンプルの調製および溶液NMR計測は矢木グループが行い、固体NMRの計測・解析については西村グループの協力のもと進めた。

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件