| Project/Area Number |
20J10837
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 27040:Biofunction and bioprocess engineering-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
橋本 翼 東北大学, 生命科学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2020: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | クライオ電子顕微鏡 / 単粒子解析 / タンパク質工学 / ゲストーホスト化学 / 構造生物学 |
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| Outline of Research at the Start |
クライオ電子顕微鏡単粒子解析は，X線結晶構造解析や溶液NMRに続く新たな蛋白質立体構造決定手法であり，試料の結晶化や同位体標識のような事前処理を必要とせず，少量の試料で高分解能構造を決定できるため，大きく注目されている．しかし，形に特徴のない小さな蛋白質の場合，顕微鏡写真中の蛋白質粒子がノイズに埋もれてしまい，解析が非常に困難になるという課題がある．故に，単粒子解析をより汎用的な技術とするためには，この課題を解決しなければならない．
本研究では，巨大な円筒状の構造を有するヘモシアニンという蛋白質の内部空間に，構造解析したい蛋白質を結合させ，ヘモシアニンごと単粒子解析を行う手法の確立を目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、大きく方針を変え、ヘモシアニンとは異なるＲＮＡ―タンパク質巨大分子複合体をスキャフォールドとして用いることを試みた。巨大分子中の複数箇所でゲスト分子との接続点となるＲＮＡ配列の挿入箇所を検討し、最適なスキャフォールド分子を設計した。また、設計したスキャフォールドには、複数のRNA結合タンパク質が結合することを生化学実験により明らかにした。これらの中から、３０ｋＤａ以下のクライオ電子顕微鏡単粒子解析で構造解析を行うには非常に小さいタンパク質をターゲットゲスト分子とし、実際に設計したスキャフォールド分子に結合させて単粒子解析を行った。収集したデータセットに対し、画像処理を試みたところ、通常の処理では結合点の柔軟性が課題となり、結合したゲスト分子を可視化することは叶わなかった。そこで、特定箇所に着目した画像処理を検討し、最終的に５－６オングストローム程度の分解能で、ゲスト分子の全体像を可視化したクライオ電顕マップを取得することに成功した。これは、決して高分解能での構造決定とは言えないものの、巨大なホスト分子と小さなゲスト分子とを接続するアプローチにより、クライオ電子顕微鏡単粒子解析による構造解析を可能にする可能性を十分に示す結果であると言える。今後は、今回得られた結果を基に、接続部位の改良・最適化を行うことで、より高分解能での構造解析を可能とするスキャフォールド分子の開発が期待される。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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