第1回ワークショップ

蛋白研セミナー生体系 NMR 法の最前線
基礎から学ぶ最新 NMR 解析法 – 構造解析の自動化
2020年11月5日,6日開催

プログラム
11月5日（木）
13:00-13:05　蛋白質研究所　所長挨拶
　中川　敦史（大阪大・蛋白質研究所）
13:05-13:10　本セミナーの趣旨説明
　宮ノ入　洋平（大阪大・蛋白質研究所）
13:10-14:10　講義：生体系NMR法の基礎
　宮ノ入　洋平（大阪大・蛋白質研究所）
14:30-17:00　MagRO 講習 ①
　小林　直宏（理研・放射光科学研究センター）

11月6日（金）
10:00-11:00　講演① 天然変性領域を含むタンパク質のNMR解析
　永田　崇　（京都大・エネルギー理工学研究所）
11:05-12:00　講演②　合理設計によるタンパク質配列空間の探索：NMRによる構造決定はその羅針盤
　古賀　信康　（分子研・構造分子科学）
13:00-14:00　講演③　生体系NMR実験データのPDB/BMRBへの登録と品質評価法の紹介
　横地　政志　（大阪大・蛋白質研究所）
14:00-16:00　MagRO 講習　②　＋　最新モジュール紹介
　小林　直宏（理研・放射光科学研究センタ―）
16:00-16:10　終わりに
　竹内　恒　（産総研・細胞分子）

講義映像・グループ演習結果(ワークショップ参加者のみ）

第2回ワークショップ

蛋白研セミナー・TIAかけはし共催
基礎から学ぶ最新 NMR 解析法 – リモートNMR測定
2021年3月15日,16日開催

プログラム
1日目
13:00-13:10　ご挨拶（阪大蛋白研・中川敦史先生）
13:10-14:00　イントロダクション（産総研・竹内恒）
14:15-15:15　測定担当者による共用NMR拠点の紹介
　北海道大学・先端生命科学研究院・久米田博之先生
　理化学研究所・放射光科学研究センター・長島敏雄先生
　横浜市立大学・生命医科学研究科・栗田順一先生
　大阪大学蛋白質研究所・高磁場NMR分光学研究室・宮ノ入洋平先生
　大阪大学・大学院理学研究科・分析機器測定室・稲角直也先生
15:30-16:30　リモート測定１―リモート測定による測定セットアップ
　サンプル提供：
　　Protein X　鴫直樹先生（産総研）
　　SARS-Cov2タンパク質　竹内（産総研）
　北大拠点担当：久米田博之先生（北大）・齋尾智英（徳島大）
　産総研担当：竹内　恒（産総研）
16:45-17:30　リモート測定２－参加者からの試料の測定のセットアップ
　サンプル提供：
　　30K二量体タンパク質　金村進吾先生（関西学院大）
　　25K タンパク質　恵守未歩先生（京都府大）　
　北大拠点担当：久米田博之先生（北海道大学）・齋尾智英（徳島大）
　阪大拠点担当：宮ノ入洋平（阪大）
　産総研拠点担当：竹内　恒（産総研）
　理研拠点担当：八木宏昌（理研）
19:00-21:00　オンライン懇親会

2日目
9:00-9:20　リモート測定３－測定結果の共有
　北大拠点担当：久米田博之先生（北海道大）・齋尾智英（徳島大）
　阪大拠点担当：宮ノ入洋平（阪大）
　産総研拠点担当：竹内　恒（産総研）
　理研拠点担当：八木宏昌（理研）
9:20-9:50　リモート測定4－アドバンス測定（InsightMRを用いた自動滴定実験）
　阪大拠点担当：宮ノ入洋平（阪大）
10:00-10:45　講演１： NMRによるタンパク質間相互作用の解析
　東京大学・大学院総合文化研究科・新井宗仁先生
10:45-11:30　講演2：多様な構造生物学を駆使したオートファジー研究
　微生物化学研究所・構造生物学研究部・野田展生先生
11:30-12:15　講演3：高エネ機構・構造生物学研究センターの自動化の現状と将来
　高エネルギー加速器研究機構・物質構造科学研究所・千田俊哉先生
12:30-12:45　リモート測定5－アドバンス測定結果　InsightMRを用いた自動滴定実験
　大阪大学蛋白質研究所・宮ノ入洋平先生
12:45-13:00　最後に
　大阪大学蛋白質研究所・宮ノ入洋平先生

講義映像・グループ演習結果(ワークショップ参加者のみ）

第3回ワークショップ

蛋白研セミナー
基礎から学ぶ最新 NMR 解析法 – NMR試料の調製
2021年12月13日,14日開催

プログラム
2021年12月13日（月）司会：宮ノ入洋平（阪大・蛋白研）
13:00~13:05　蛋白研所長挨拶：中川敦史先生　（阪大・蛋白研）
13:05~13:30　今回の趣旨説明：八木宏昌先生 (理研・BDR)
13:30~14:15　プレナリーレクチャー：木川隆則先生 (理研・BDR)
14:15~14:30　休憩
14:30~17:00　無細胞発現ワークショップ
14:30~15:15　基礎講座：矢吹孝先生 (大陽日酸)
15:15~15:30　準備
15:30~17:00　実技指導：矢吹孝先生
　実演：松田夏子先生 (大陽日酸)

2021年12月14日（火）司会：齋尾智英（徳島大・先端酵素）
9:00~9:30　矢吹孝先生ワークショップ講評
9:30~9:35　難タンパク質発現の紹介：
　ハロロドプシン：宮ノ入洋平
　S蛋白：竹内恒（東大・薬）
9:35~9:40　結果写真撮影会
9:40~10:10　講演１：宮ノ入洋平先生
10:10~10:20　休憩
10:20~10:50　講演2：小橋川敬博先生（熊本大・生命科学）
10:50~11:20　講演3：坂倉正義先生　（横市大・総合文化）
11:20~11:50　講演4：幸福裕先生　(東大・薬)
11:50~12:00　講評：宮ノ入洋平

講義映像・グループ演習結果(ワークショップ参加者のみ）

第4回ワークショップ

創薬研究および産業研究におけるNMR
2022年5月19日,20日開催

プログラム
5/19　司会：齋尾智英
13:00~13:50　前回セミナーの振り返り・今回の趣旨説明・基礎講座：竹内
恒
13:50~14:35　講演1-1 食品の研究開発とＮＭＲ
　山口秀幸先生 [味の素株式会社　バイオ・ファイン研究所]
休憩
14:45~15:30　講演1-2 細胞表面受容体の分子認識と創薬に向けた取り組み
　前仲勝実先生 [北海道大学薬学研究院]
15:30~16:15　講演1-3創薬現場で17年間のNMR活動を通じて思うこと（仮）
　鳥澤拓也先生 [中外製薬株式会社]
[19:00~オンライン懇親会]

5/20　司会：齋尾智英
9:30~10:15　講演2-1 創薬をめざしたNMR法によるRNAと低分子化合物の相互作用解析
　河合剛太先生 [千葉工業先進工学研究科]
10:15~11:15　特別講演2-2 Leveraging the power of computational
methods for structure-based drug discovery.
　Prof. Haribabu Arthanari [Harvard Medical School]
11:15~11:30　講評：宮ノ入洋平

第5回ワークショップ

NMRハードウェア
2022年9月13日,14日開催

プログラム
9/13　司会：宮ノ入洋平
13:00~13:40　今回の趣旨説明、前回WSのfeedback : 八木宏昌
13:40~14:30　講演1 山本昭彦先生（ブルカージャパン㈱）
　　「NMR分光器の中はどうなっているの？」
14:30~14:40　休憩
14:40~17:40　体験型ワークショップ　武田和行先生（京都大）
18:00~　　　　懇親会

9/14　司会：宮ノ入洋平
9:00~9:50　講演2 朝倉克夫先生（日本電子㈱）
　　「NMRプローブの開発と利用」
9:50~10:00　休憩
10:00~10:50 講演3 松木陽先生（大阪大）
　　「高磁場・極低温DNP-MAS-NMRの装置と方法論ー失敗と成功の動的平衡ー」
10:50~11:40 講演4 仲村高志先生（理研）
　　「高温超伝導バルク磁石を用いたNMRの可能性」
11:40~11:50 講評: 齋尾智英

講義映像・スライド(ワークショップ参加者のみ）

第6回ワークショップ

統合型構造生物学研究
2023年3月16日,17日開催

プログラム
3/16　司会：宮ノ入洋平
13:00~13:10　開会あいさつ　原田慶恵先生（大阪大）
[蛋白研共同利用・共同研究のご案内]
13:10~13:30　前回のフィードバックと今回の趣旨説明　八木宏昌 (理化学研究所)昌
13:30~14:20　齋尾智英先生 (徳島大)　
14:20~14:30　休憩
14:30~15:20　北原亮先生　（立命大）
「高圧力NMR、ガス圧NMRのご紹介と、共同研究の重要性、面白さ」
18:10~　　　　懇親会

3/17　司会：宮ノ入洋平
9:00~9:50　栗栖源嗣先生　 (大阪大)
9:50~10:40　杉田有治先生　 (理化学研究所)
10:40~10:50　休憩
10:50~11:40　杉山正明先生　 (京都大)
「Particle（or Molecular）Dynamics and System Dynamics
　　　　 investigated with integrated approach」
11:40~11:50　BINDS支援事業に関して　井上豪先生　（大阪大）
11:50~11:50　閉会あいさつ　　宮ノ入洋平

講義映像・スライド(ワークショップ参加者のみ）

第7回ワークショップ

タンパク質のダイナミクスと機能
2023年10月2日,3日開催

プログラム
10/2
13:00~13:05　開会の挨拶: 原田慶恵（大阪大）
13:05~13:30　前回の振り返りと今回の趣旨説明
13:30~15:00　基礎講義と講演1：竹内恒先生（東京大）
15:00~15:10　休憩
15:10~16:00　講演2: 中曽根祐介先生 (京都大)
「過渡回折格子法とNMRの融合によるタンパク質ダイナミクスの時空間分解計測」
16:00~16:50　講演3: 久保稔先生（兵庫県立大）
「時間分解振動分光による酵素中間体の化学構造解析」
　　　　　　　懇親会

10/3
9:00~9:50　講演4: 外山侑樹先生（理研）
「磁化交換実験によるタンパク質と核酸のダイナミクス解析」
9:50~10:40　講演5: 中川洋先生（JAEA）
「マルチドメイン蛋白質のドメイン運動と過渡的状態」
10:40~10:50　休憩
10:50~11:40　講演6: 菅瀬謙治先生（京都大）
「動的溶液環境下のタンパク質の動的構造」
11:40~11:50　閉会の挨拶

講義映像(ワークショップ参加者のみ）

ツールダウンロード

自動構造解析ソフト MagRO

ワークショップで使用する構造解析ソフトMagROはPDBj-BMRBのサイトからダウンロードできます。

サイトからダウンロード

NMR測定簡易マニュアル

大阪大学蛋白質研究所　NMR測定マニュアル

ダウンロード

北海道大学次世代物質生命科学研究センター　NMR測定室

サイトからダウンロード

皆さまからのご質問への回答

FAQコーナー

このコーナーでは、本HPに寄せられたご質問や、過去のワークショップのアンケートから頂いたご質問・ご要望に対しまして、ワーキンググループメンバーからの回答、提案を紹介しております。

NMR実験のセットアップに利用している便利なスクリプトを紹介、公開してほしい。

リモートNMR測定において、各拠点の先生方が、標準的なコマンド以外に、便利なスクリプトを利用していました。独自に作成されたスクリプトに関しましては、作成者に直接問い合わせていただくことになります。「NMR共同利用拠点のご紹介」ページにて、各拠点の管理担当者にお問い合わせください。

このことに関連しまして、北海道大学のNMR拠点管理者の久米田先生より、スクリプトに関する詳細なコメントやTipsの紹介などをまとめていただいております。ぜひ、下記のサイトをご参照ください。
http://protein.pharm.hokudai.ac.jp/nmr2021/index.php?page=short

また、バイオNMR実験用に作成されスクリプト集が一部公開されております。ご興味のある方は、下記URLをご参照ください。蛋白質主鎖・側鎖シグナル帰属用の実験セットアップやSOFAST/BEST NMR実験のセットアップが簡便にできるようなラインナップとなっております。

・スクリプトダウンロードサイト
https://www.ibs.fr/research/scientific-output/software/pulse-sequence-tools/article/nmrlib-2-0-ibs-pulse-sequence-tools-for-bruker-spectrometers-4279?lang=f

・スクリプトに関する論文　　
https://doi.org/10.5194/mr-2020-25

　今後、より多くのユーザーの皆様に簡便に最適な実験をセットアップできるよう、本ワーキンググループからも、装置メーカに要望などをお伝えしていきたいと思います。

¹H 90°パルスの決定方法

各種NMR実験を行う上で、1Hの90°パルス長の決定は重要なパラメータとなります。このパラメータの決定方法ですが、手動でパルス長を変えながら360°パルスや180°パルスを確認することになります。Brukerのソフトウェアにおいても“gs”モードで、パルス長を手動で変えながら線形の変化をみて決定したり、“paropt”コマンドで指定した範囲内でパルス長を自動的に変化させてプロファイルをみる方法など複数の手法があります。さらには“pulsecal”コマンドを使用すれば、自身でパルス長やパルスパワーを指定しなくても自動的に1H　90°パルスを決定することもできます。どの手法が最適なのか、一概に示すことはできませんが、それぞれの手法の特徴を知っておくことが重要かと思います。

“pulsecal”では、1H 90°パルスが自動で決定されるだけでなく、その値から水消し用のパルス等、対象の実験に必要なパルスパワー、パルス長が自動的に設定され、すぐに実験をスタートすることができます。一方で、ブラックボックス化されてしまっており、最適な条件を満たしているのか、わかりにくいです。“paropt”や“gs”では、実際にプロファイルや線形を確認しながら決定することができます。さらに1H　90°パルス以外の、様々なパラメータについても、実測しながら個別に決定することができます。しかし、目的の実験に適用する際は、手動で入力することになるので、入力ミスなどが生じることもあります。

例えば“pulsecal”で90°パルスを決定したのち、その値が妥当か否か、”paropt”や“gs”で実測して、確認する方法なども考えられます。これを機会に、自身で決定方法を工夫していただけるとよいかと思います。

COVID-19への取り組み

現在、世界的に猛威を奮っている新型コロナウイルス感染症に対し、様々なプロジェクトが進行している。関連蛋白質の構造解析は世界的に取り組まれており、2021年4月8日現在で、1,133個の立体構造情報がPDBに登録されている。

・COVID-19関連蛋白質の立体構造データベース
　
これら情報をもとに、治療薬の開発などが期待されている。NMRを利用した構造動態解析、相互作用解析も、新薬開発において注目されており、第2回ワークショップにおきましても、SARS-CoV-2蛋白質を対象としたNMRスペクトルの測定も行われました。現在、下記サイトにてSARS-CoV-2蛋白質のNMRスペクトルが公開されております。今後、これら情報をもとにした創薬研究への展開が期待されております。

・SARS-CoV-2蛋白質のNMRスペクトル

溶液NMR法の分子量限界

溶液NMR法は、動的な構造情報を原子分解能で観測することができるだけでなく、生体高分子が実際に働く細胞内での挙動も解析することができる優れた手法です。一方で、観測対象の分子量が大きくなると、シグナル感度が大幅に低減し、解析は困難を極めます。この問題を打破するために、超高磁場NMR装置や極低温プローブの開発やTROSY、CRINEPT法などが確立されてきました。さらに、試料に安定同位体標識技術についても、重水素化標識やメチル基特異的な安定同位体標識および立体整列同位体標識法などが開発されております。このほかにも常磁性金属を利用した構造情報、準安定構造情報の解析法など、様々な技術開発がなされてきました。現在、溶液NMR法による精密立体構造の解析という面では、実質的に分子量50-60kDaといったところが上限かもしれませんが、他の手法と組み合わせた構造情報の取得や、相互作用解析や動態解析といった研究に関しては、100 kDaを超えるような膜蛋白質や、600 kDaを超えるプロテアソーム、900 kDaのシャペロニン複合体などを対象とした例は、多数報告されております。

　1.2 GHz超高磁場NMR装置の開発や15N CRINEPT法、13C-19F TROSY法、動的核分極、超偏極NMR法など、今後のブレイクスルーに向けた技術も生まれており、今後さらなる高感度化や数MDaにおよぶ超分子複合体を対象としたNMR研究の発展が期待できます。次回以降のワークショップで、これらの展望など、皆様と議論できればと思います。

NMR利用拠点の情報

「NMRを活用してみたいが、研究室や部局内で利用できる装置がない。」、「自分の実験に活用する場合、どのようなNMR装置を使った実験が最適なのか、わからない」などなど、NMRを使いたくても、スタートするまでに、疑問や不明な点が多いかと思います。

ご不明なことがありましたら、本ホームページの「NMR実験ホットライン」まで、お気軽にご連絡ください。

メンバーより、おすすめの利用制度やNMR利用拠点の情報を提供いたします。

　下記に、共同利用等が可能なNMR利用拠点を紹介いたします。各拠点の紹介サイトなど、一度ご訪問いただけますと、共同利用のイメージが得られると思います。ぜひ、ご活用ください。