XFEL-SFXによる化学反応解明を目指した「反応追跡結晶」の構築
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22H00347
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 37:Biomolecular chemistry and related fields
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
上野 隆史 東京工業大学, 生命理工学院, 教授 (70332179)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
庄司 光男 筑波大学, 計算科学研究センター, 教授 (00593550)
南後 恵理子 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (90376947)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥42,250,000 (Direct Cost: ¥32,500,000、Indirect Cost: ¥9,750,000)
Fiscal Year 2024: ¥10,010,000 (Direct Cost: ¥7,700,000、Indirect Cost: ¥2,310,000)
Fiscal Year 2023: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000)
Fiscal Year 2022: ¥13,520,000 (Direct Cost: ¥10,400,000、Indirect Cost: ¥3,120,000)
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| Keywords | タンパク質結晶 / XFEL / 自由電子レーザー / 結晶構造解析 / タンパク質ケージ / フェリチン / X線自由電子レーザー / シリアルフェムト秒結晶解析 |
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| Outline of Research at the Start |
近年の結晶構造解析技術の進歩により、天然タンパク質の反応過程を原子分解能で実時間追跡することが可能となってきた。しかし、その手法を様々な化学反応へと展開するには多くの課題が残されている。本研究では人工反応の高分解能実時間構造追跡に向けた汎用性の高い分子システムの確立に向け、タンパク質ケージであるフェリチンを用いた「反応観察結晶」の構築を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年の結晶構造解析技術の進歩により、天然タンパク質の反応過程を原子分解能で実時間追跡することが可能となってきた。しかし、その手法を様々な化学反応へと展開するには多くの課題が残されている。本研究では人工反応の高分解能実時間構造追跡に向けた汎用性の高い分子システムの確立に向け、タンパク質結晶を用いた「反応観察結晶」の構築を目指し、結晶中に標的分子を特異的に導入し、結晶内部に一分子反応の追跡を可能とする活性部位を構築した。エックス線自由電子レーザーシリアルフェムト秒結晶解析により、反応過程で刻々と変化する構造を原子レベルで追跡し、正確な中間構造を用いた理論計算によって真の反応の追跡を達成した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
配位結合反応：光トリガーにより金属ー配位子結合の開裂を生じるカルボニル（CO）錯体を固定し、サブピコーナノ秒で生じる反応を追跡し、マンガンから配位乖離の変化をナノ秒スケールで追跡する結晶鋳型の構築に成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
標的分子を活性化するタンパク質結晶の設計：研究代表者が中心となり、目的に掲げた反応観察結晶の合成に向け、タンパク質結晶への標的分子の内包を行う。タンパク質結晶内部細孔表面のアミノ酸置換によって標的分子の結合部位を構築し、溶液中で様々な反応を検討する。実験室系の回折装置で結晶構造を確認し、光トリガー（サブピコ-マイクロ秒反応）を主に各種反応開始法に最適な分子設計をおこなう。
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Report
(2 results)
Research Products
(42 results)
