生物科学科生物科学科 (( 高分子機能学高分子機能学 ))

• 生体高分子解析学講座（第 3 ）スタッフ• 教授　新田勝利 • 助教授　出村誠• 助手　相沢智康

http://altair.sci.hokudai.ac.jp/

タンパク質工学：キーワード• タンパク質工学の利用分野　学術、工学、農学、医薬

• タンパク質工学とは　 遺伝子組換え技術、遺伝子化学合成技術、新しいタンパク質の人工合成

• ゲノム・遺伝子・タンパク質　 ゲノム遺伝子 >遺伝子

• DNA 分子の塩基配列とアミノ酸配列　 コドン、アミノ酸の一次配列

• タンパク質分子とアミノ酸配列　 ペプチド結合、ヘリックス、シート

• 立体構造解析と NMR　ノーベル化学賞 K.Wüthrich

Protein Engineering タンパク質工学の利用分野

学術：タンパク質の立体構造、生物進化

工学：安定化酵素、ナノテクノロジー

農学：遺伝子組換え作物、クローン家畜

医・薬：病気の治療、遺伝子診断 ( 遺伝病 )

立体構造のわずかな違いだけで機能が異なる場合もある！

立体構造と NMR立体構造と NMR

原子核の磁気的性質を非破壊で観測でき

る装置 (NMR) を用いて、生体高分子（タ

ンパク質、核酸、糖質など）の立体構造

が水溶液に溶けたままの状態で決定でき

るようになってきた。

NMR 分野のノーベル賞

Felix Bloch (1905 - 1983)Stanford UniversityUSA

Edward Mills Purcell(1912 - 1997)Harvard UniversityUSA

Richard R. Ernst(1933 - )ETH, Switzerland

　　　　　　物理学賞 (1952)for their development of new methods for nuclear magnetic precision measurements and discoveries in connection therewith.

化学賞 (1991)for his contributions to the development of the methodology of high resolution nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy.

化学賞 (2002)for his development of NMR spectroscopy for determining the three-dimensional structure of biological macromolecules in solution

Kurt Wuthrich(1938 - )ETH, SwitzerlandScripps Research Inst., USA

1952 1952 1991 2002

http://www.nobel.se/

NMR でわかる距離・角度情報

アミノ酸の一次配列から立体構造を決定するために、 NMR からわかる原子間距離、結合の回転角度が利用可能

すべての NMR 距離・角度情報を満たす構造 = 立体構造

ヒトとウシの正常型プリオンタンパク質 (23-230) の NMR 立体構造

(K. Wüthrich et al., )

Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97(1), 145-150 (2000). Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97(15), 8334-8339 (2000).

原子核固有の NMR 周波数

磁場強度： 9.4 テスラ　 1H 共鳴周波数 =400MHz磁場強度： 18.8 テスラ　 1H 共鳴周波数 =800MHz化学シフト（微細構造による共鳴周波数の変化）

1H:0 〜 10 ppm, 13C:0 〜 20 ppm, 31P:0 〜 600 ppm