重水素化支援中性子小角散乱と超遠心分析の複合解析による時計蛋白質複合体の構造解析
| Project/Area Number |
21K15051
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 43040:Biophysics-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
守島 健 京都大学, 複合原子力科学研究所, 助教 (40812087)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 時計タンパク質 / X線小角散乱 / 中性子小角散乱 / 超遠心分析 / AUC-SAS / 重水素化支援中性子小角散乱 / 時計蛋白質 |
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| Outline of Research at the Start |
シアノバクテリアの時計蛋白質KaiA・KaiB・KaiCによる生物時計機構を理解するためには、KaiCのリン酸化度に応じて形成される種々の複合体の構造の検討が必要であるが、なかでも解離会合平衡下で形成されるKaiA-KaiC（AC）複合体の構造は十分に解明されていない。本研究では、超遠心分析（AUC）と小角散乱（SAS）の複合解析手法「AUC-SAS法」を用いて、解離-会合平衡下の溶液のSASデータからAC複合体のみの寄与を選択的に導出して構造解析を行う。さらに、重水素化支援中性子小角散乱「DA-SANS」とAUC-SAS法を組み合わせ、AC複合体中のKaiCに注目した構造解析も行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
シアノバクテリアの時計蛋白質（KaiA, KaiB, KaiC）による概日振動の制御機構を理解するためには、これらの蛋白質が形成する複合体の構造と動態を明らかにする必要である。本研究では特にKaiCのリン酸化を促すKaiA-KaiC複合体（AC複合体）の形成挙動とその構造を解明することを目的とした。初年度（R3年度）には、超遠心分析（AUC）によって溶液中のKaiA-KaiC解離会合挙動を詳細に調べることで、KaiCのリン酸化状態に依存した結合挙動を解明した。溶液中では遊離KaiA、遊離KaiC、AC複合体、凝集体が共存する多成分系であることが判明した。そこで、AUCによって得られる各成分の存在比率を用いてX線及び中性子小角散乱（SAXS及びSANS、総称してSAS）の実験データを成分分離し、AC複合体の散乱プロファイルのみを抽出する戦略をとった。R4年度終了時点までに、AUC-SAXSによってAC複合体の全体構造に相当する散乱プロファイルを得ることに成功した。さらに詳細な溶液構造解析に向けて、重水素化ラベル試料を用いたコントラスト同調（CM）及びコントラスト変調（CV）-SANS実験の予備検討に着手していた。最終年度（R5年度）にはこの検討結果をもとに、東海村のJRR-3に設置のSANS-U, SANS-J及びフランスのラウエランジュバン研究所 (ILL)に設置のD22を用いてCM-SANS及びCV-SANSを行い、AC複合体中のKaiA及びKaiC部分構造に相当する散乱プロファイルを得た。得られた散乱プロファイルと計算機シミュレーションを組み合わせることで、溶液中のAC複合体におけるKaiAとKaiCの相対配置とそのゆらぎを評価することができた。
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Report
(3 results)
Research Products
(81 results)
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[Journal Article] 時計タンパク質複合体の構造解析を通して明らかとなった中性子小角散乱法の強み2022
Author(s)
柚木康弘, 松本淳, 守島健, Anne Martel, Lionel Porcar, 佐藤信浩, 與語理那, 富永大輝, 矢木真穂, 井上倫太郎, 河野秀俊, 矢木宏和, 加藤晃一, 杉山正明
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Journal Title
波紋
Volume: 32
Pages: 158-164
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[Presentation] Dynamics of multi-domain protein2023
Author(s)
R. Inoue, T. Oda, K. Morishima, T. Tominaga, H. Nakagawa, N. Aizawa, Y. Kawakita, M. Sato, M. Sugiyama
Organizer
8th International Symposium of Quantum Beam Science (ISQBS2023)
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[Presentation] Subunit dynamics in alpha-crystallin through deuteration-assisted small-angle neutron scattering2021
Author(s)
R. Inoue, Y. Sakamaki, T. Takata, K. Morishima, K. Wood, N. Sato, A. Okuda, M. Shimizu, R. Urade, N. Fujii, M. Sugiyama
Organizer
XXV General Assembly and Congress of the International Union of Crystallography - IUCr 2021
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