2000 Fiscal Year Annual Research Report
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11169205
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
豊島 近 東京大学, 分子細胞生物学研究所, 教授 (70172210)
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| Keywords | 能動輸送 / 蛋白質結晶 / 膜蛋白質 / イオンポンプ / 電子線結晶解析 / X線結晶解析 / ATPase |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、すでに得られていた超薄三次元結晶を用いて筋小胞体カルシウムATPaseの三次元構造を高分解能で解くことであった。結晶はごく薄い(10μm)ものであったことと、膜蛋白質の結晶であるから重原子置換が成功しないことも十分考えられたため、電子顕微鏡で実像を得ることで初期位相を求めることも考えた。実際、傾斜角30°までの電子顕微鏡像の撮影と電子線回折データの予備的収集を行った。その結果、結晶化条件は若干ことなるものの、格子定数は実験誤差範囲でX線結晶解析に用いたものと同一であり、実像の収集に特段の困難はないことも判った。しかし、結局のところ、結晶の厚さは、非常にうまくいった場合には30μm程度までになり、重原子置換体の作製にも成功したため、最終的には電子顕微鏡像からの位相を用いる必要はなかった。
しかし、(h,k,O)面一面だけの6Å分解能の位相ではあったが、最初から正しい位相を有していることは非常なメリットであった。重原子置換体の検索においても、差パターソン法を用いる必要はないため収集すべきデータを限定でき、時間の大幅な短縮が可能であった。また、差パターソン法では原理的に見つからない置換体も得られた。溶媒平滑化においては、効果の判定とパラメーターの最適化に大いに役立った。
結果として、カルシウムを結合した筋小胞体カルシウムATPase状態の構造を2.6Å分解能で決定でき、Nature誌上に発表した。P型ATPaseとしては初めての原子分解能での構造であり、非常に大きなインパクトを与えることが出来た。
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[Publications] C.Toyoshima: "Crystal structure of the calcium pump of sarcoplasmic reticulum at 2.6A resolution"Nature. 405. 647-655 (2000)
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[Publications] C.Toyoshima: "Structure determination of tubular crystals of membrane proteins.I.Indexing of diffraction patterns."Ultramicroscopy. 84. 1-14 (2000)
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[Publications] K.Yonekura: "Structure determination of tubular crystals of membrane proteins.II.Averaging of tubular crystals of different helical classes."Ultramicroscopy. 84. 15-28 (2000)
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[Publications] K.Yonekura: "Structure determination of tubular crystals of membrane proteins.III.Solvent flattening."Ultramicroscopy. 84. 29-45 (2000)
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[Publications] H.Ogawa: "Soluble P-type ATPase from an archaeon, Methanococcus jannaschii."FEBS letters. 471. 99-102 (2000)
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[Publications] A.Zhang: "Detailed characterization of the cooperative mechamism of Ca^<2+> binding and catalytic activation in the Ca^<2+> transport (SERCA) ATPase."Biochemistry. 39. 8758-8767 (2000)
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[Publications] S.Hua: "Distinct topologies of mono-and decavanadate binding and photooxidative cleavage in the sarcoplasmic reticulum ATPase"J.Biol.Chem.. 275. 30546-30550 (2000)
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[Publications] K.Hirose: "Structural comparison of dimeric Eg5, Neurospora kinesin (Nkin) and Ncd head-Nkin neck chimera with conventional kinesin."EM BO Journal. 19. 5308-5314 (2000)
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[Publications] 豊島近: "カルシウムポンプの結晶構造"細胞工学. 19. 1517-1519 (2000)
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[Publications] 豊島近: "膜タンパク質を見る"バイオサイエンスとインダストリー. 58. 9-10 (2000)
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[Publications] 江橋節郎: "カルシウムポンプの構造決定"パリティー. 15. 122-124 (2000)
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[Publications] 中迫雅由: "筋小胞体カルシウムポンプの結晶構造解析"日本結晶学会誌. 42. 478-485 (2000)
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[Publications] E.Carafoli and J.Krebs: ""Calcium Homeostasis(Topics in Biological Inorganic Chemistry Vol.3)"Springer-Verlag,Berlin. (2000)
