蛋白質の多波長X線異常分散法による直接的な結晶構造解析システムの確立

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02402051
• Research Institution: University of Tokyo
• Principal Investigator: 佐藤 能雅 東京大学, 薬学部, 教授 (30150014)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中迫 雅由 東京大学, 薬学部, 助手 (30227764)
• Keywords: 蛋白質結晶学 / 多波長異常分散法 / X線結晶構造解析 / X線回折強度測定法 / 免疫グロブリン / Fvフラグメント / シンクロトロン放射光 / 異常分散効果

Research Abstract

シンクロトロン放射光X線によって測定した高精度のX線回折強度デ-タと、先に構築したX線管球の特性X線によるデ-タを処理し、蛋白質の結晶構造を高分解能で決定した。この解析を通じ、測定系と解析処理プログラムシステムの開発、評価および改良を行い、多波長異常分散法による結晶構造解析システムを確立した。
精密な回折強度の測定法の構築では、X線照射による結晶の損傷を防ぐための可搬式の結晶送風冷却装置を四軸ゴニオメ-タに組み込んだ。冷却によって、異常分散元素のヨウ素または臭素を含むハプテンと結合する免疫グロブリンFabフラグメントなどの測定が可能となった。また、測定中の試料方位の変動の補正法や検出器のデッドタイムの補正法等も開発した。多波長異常分散法の解析プログラムシステムとしては、四軸回折計による測定デ-タ処理プログラム、回折計を振動カメラとして測定とた回折像の処理プログラム、および異常分散原子の位置決定と位相決定のプログラムを開発した。さらに、得られた初期構造のモデルを高い分解能で精密化するためのグラフィクスシステム、結晶学的な最小二乗法による位相拡大と構造精密化のプログラムシステムをこの解析システムに組み合わせ、一貫した全解析システムを構築した。
本研究では、まずマウス免疫グロブリンFvフラグメントのネ-ティブ構造を2.5Å分解能で決定した。さらに、1.6A^^°までのデ-タを用いて精密化を行い、ダンシルリジンとの複合体についても1.5A^^°までのデ-タを得て解析を進めている。アミラ-ゼインヒビタ-とリボヌクレ-ア-ゼについては異常分散原子の位置を決定して電子密度を得ることができた。測定解析系を用いた評価においては、ス-パ-オキサイドディスム-タゼ活性を有する鉄錯体の高スピンと低スピンの両状態の結晶構造を解析することができた。

Research Products

• [Publications] 佐藤 能雅: "シンクロトロン放射光と蛋白質結晶解析" 蛋白質核酸酵素. 37. 567-579 (1992)
• [Publications] Yoshinori Satow: "Optimized anomalaus Dispersion Studies" Acta Crystallographica. A46. C-15 (1990)
• [Publications] Janet L.Smith: "Multiwavelength Anomalous Diffraction Analysis of a Large Protein" Proc.of Isomorphous Replacement and Anomalaus Scatlering.
• [Publications] Wei Yong: "Structure of Ribonuclease H Phased at 2A Resolution by MAD Analysis of Selenomethionyl Protein" Science. 249. 1398-1405 (1990)
• [Publications] 中迫 雅由: "Crystal Stracture of AntiーDansyllysine Immunoglobulin FvーFragment"
• [Publications] 佐藤 能雅: "タンパク質の活性,機能と進化の情報を与える立体構造" 現代化学. 245. 24-31 (1991)