量子ビーム相関解析法による生体高分子構造・ダイナミクスの探求
| Project/Area Number |
19KK0071
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| Research Category |
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 14:Plasma science and related fields
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
井上 倫太郎 京都大学, 複合原子力科学研究所, 准教授 (80563840)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
杉山 正明 京都大学, 複合原子力科学研究所, 教授 (10253395)
守島 健 京都大学, 複合原子力科学研究所, 助教 (40812087)
奥田 綾 京都大学, 複合原子力科学研究所, 助教 (80825646)
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| Project Period (FY) |
2019-10-07 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥18,330,000 (Direct Cost: ¥14,100,000、Indirect Cost: ¥4,230,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2019: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
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| Keywords | 中性子散乱 / マルチドメインタンパク質 / 重水素化 / 小角中性子散乱 / 部分重水素化 / SAXS/SANS同時測定 / X線・中性子小角散乱同時測定 |
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| Outline of Research at the Start |
フランスのラウエ・ランジュバン研究所の海外共同研究者が精力的に進めている世界で唯一且つ初のX線・中性子小角散乱同時測定装置の開発計画に参画し、特に同装置を用いて多段階に進行する生命現象の全貌を捉える測定手法の開発を共同で行う。その後、開発した手法を、シャペロン機能を有するアルファクリスタリンの外場応答と機能の相関関係・時計蛋白質の振動機構の解明を目的とした研究へ展開する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2021年度もCOVID-19の蔓延及びそれに伴う原子炉の再稼働の遅れにより、オンサイト(ILL,グルノーブル)で実験を行うことが出来なかったため、本プロジェクトの中心的な計測手法であるSAXS/SANS同時測定システムの運用及び高度化を行うことが出来なかった。そこで、本システムの最適条件の探索を目的として主に二つのプロジェクトに注目した。最初のプロジェクトとして、24時間周期を司る時計タンパク質の２者複合体であるKai-AC複合体に着目した。2021年度においては特に複合体中のKaiCの部分構造解析に注目したが、2022年度においては複合体中のKaiAの部分構造解析を国内の小角中性子散乱装置(SANS-U)を用いて、逆転コントラスト同調SANS測定(iCM-SANS)を行った。その結果、フリーのKaiAと比較して複合対中では僅かにKaiAのサイズが大きくなることを示唆するデータの取得に成功した。計算機シミュレーション及び他の測定手法と組み合わせてこの変化の起源を解明している。更に、二つ目の試料として、４つのドメインから構成されるマルチドメインタンパク質に対して一部のドメインを75%軽水素化、残りの三つのドメインを軽水素化したセグメント重水素化試料を作成した。本試料のiCM-SANS測定をオーストラリア中性子散乱施設で同時期にビームタイムを確保していたILLの研究者と共に行った。75%重水素化ドメインを導入する部位を変化させることでSANSプロファイルが変化することを実験的に示すことができた。こちらの結果に対しても、他測定手法と計算機シミュレーションを組み合わせた解析を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2022年度においても、COVID-19の蔓延及びそれに伴う原子炉の再稼働の遅れによりにより特に共同研究先(ILL,グルノーブル)での実地の小角中性子散乱実験が行えなかった。そのため、本プロジェクトの中心的な計測手法であるSAXS/SANS同時測定システムの運用及び高度化を行うことが出来なかった。一方、国内実験やオーストラリア中性子散乱施設でのSANS実験を効果的に利用することで研究のactivity自身は落とさずに進めることはできた。2023度においては、COVID-19に対する規制緩和及び原子炉が順調に再稼働したことを加味して、本研究課題に参画している若手研究者二名をILLに派遣し、SAXS/SANS同時測定システムの高度化を進めていく予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度においては、時計タンパク質の24時間周期における構造変化をSAXS/SANS同時測定行う予定である。更に、４つのドメインから構成されるマルチドメインタンパク質に対してセグメント重水素化ルチドメインタンパク質を作成し、その試料に対してiCM-SEC-SANS測定を行いドメイン選択的な散乱プロファイルを高品質で得ることを予定している。加えて、iCM-SEC-SANS測定と同期させたSAXS測定、即ちiCM-SEC-SANS-SAXS測定のシステム開発も現地スタッフとの協力の上進める予定である。
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Report
(4 results)
Research Products
(40 results)
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[Journal Article] C9orf72-derived arginine-rich poly-dipeptides impede phase modifiers2021
Author(s)
Nanaura Hitoki、Aiba Yuichiro、Nakanishi Mari、Shiota Tomo、Hibino Masaki、Kikuchi Sotaro、Nagata Riko、Morikawa Naritaka、Iguchi Naohiko、Kiriyama Takao、Nagamori Shushi、Sugie Kazuma、Saio Tomohide、Yoshizawa Takuya、Mori Eiichiro et al.
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 12
Issue: 1
Pages: 5301-5301
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Newly developed Laboratory-based Size exclusion chromatography Small-angle x-ray scattering System (La-SSS)2019
Author(s)
R. Inoue, T. Nakagawa, K. Morishima, N. Sato, A. Okuda, R. Urade, R. Yogo, S. Yanaka, M. Yagi-Utsumi, K. Kato, K. Omoto, K. Ito, M. Sugiyama
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 9
Issue: 1
Pages: 1-12
DOI
NAID
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Subunit dynamics in alpha-crystallin through deuteration-assisted small-angle neutron scattering2021
Author(s)
Inoue, Rintaro; Sakamaki, Yusuke; Takata, Takumi; Morishima, Ken; Wood, Kathleen; Sato, Nobuhiro; Okuda, Aya; Shimizu, Masahiro; Urade, Reiko; Fujii, Noriko; Sugiyama, Masaaki
Organizer
IUCr 2021
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