タンパク質結晶成長における分子会合と誘導結晶化

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07454068
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 佐藤 清隆 広島大学, 生物生産学部, 教授 (80034479)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 矢野 淳子 広島大学, 生物生産学部, 助手 (10253121) ; 上野 聡 広島大学, 生物生産学部, 講師 (50243605)
• Keywords: タンパク質 / 結晶成長 / 分子会合 / 動的光散乱

Research Abstract

一般に、タンパク質の結晶化速度は小分子に比べて小さい。そのために従来の実験は目視観察による結晶発生の確認か結晶化に伴う溶質量の減少すなわちタンパク質の濃度変化でとらえられていた。しかしながら前者の方法では検知可能な結晶サイズに限界があり、また溶質濃度変化に基づく方法では核形成と結晶成長を分離することができない。この難点を克服する試みとして、クロスニコル法による結晶化速度実験を行った。その原理は、クロスニコル条件にした2枚の偏光子の間に結晶化溶液を位置させ、結晶発生が可能な溶液全体に直線偏光をスキャンさせながら、光学的異方性を有するタンパク質結晶の発生を感知し、結晶化の待ち時間を算定するものである。本方法では感知可能な結晶サイズはミクロンレベルであり、核形成の初期段階を測定するには不十分であるが、あらかじめ測定された結晶成長速度を差し引くことによって、核形成過程を評価することができる。
本研究では、クロスニコル法により卵白リゾチームの結晶化待ち時間を様々な結晶誘導条件のもとで測定した。その条件とは、(1)溶解度から算出した過飽和度を変化させて、純粋溶液条件における核形成の待ち時間を計算し、結晶核の界面エネルギー(γ)を求めた。その結果、ハンギングドロップ法、ならびにシッテイングドロップ法のいずれにも共通な合理的な値をえることができた(γ=0.3erg/cm^2)。(2)マイクロシ-デイング法による誘導結晶化の速度論的な測定を行い、シ-デイング効果はシ-ド結晶のサイズと過飽和度に著しく依存することが判明した。また、タンパク質の分子会合と核形成の初期段階を微視的に解析するために、本研究で購入した分子コロイドレーザー解析システムを用いて卵白リゾチームの核形成の予備実験を行った。

Research Products

• [Publications] H. Takiguchi: "moleculan orieutation of vapor-deposited tclun of long-char molceules abserved with atomic force microscopy" J. Crptal growth. 146. 645-648 (1995)
• [Publications] T. Arishima: "A^<13>C CP/NAS-NHR Study of palymoycluc forms of POP" J. Am. lil Chem. Soc. 73(印刷中). (1996)