2001 Fiscal Year Annual Research Report
極低温下でのX線、中性子蛋白質結晶解析のための結晶冷却装置の研究開発
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11558086
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
中迫 雅由 東京大学, 分子細胞生物学研究所, 講師 (30227764)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
澤野 成民 理学電機株式会社, システム設計部・機械設計グループ, 技師補(研究職)
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| Keywords | 蛋白質 / 放射線損傷 / 低温結晶解析 / 大型放射光 / 低温冷却 / 低温蛋白質結晶学 / X線結晶構造解析 |
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| Research Abstract |
本年度は、昨年度初頭に完成した、試料を35K程度に冷却可能な低温ヘリウムガス吹き付け型結晶冷却装置について、(1)改善点などの検討と(2)同装置をスプリング8のビームライン40B2や41XUに設置して、のべ4日間にわたる極低温X線回折強度データ収集実験を行った。
(1)に関しては、ほぼ仕様通りの性能(目標温度範囲35K〜300K、温度精度0.5K)が発揮されること確認し、特に改善点等を挙げる必要は無かった。よって、同装置は完成し、将来は、簡便に35K付近での極低温X線回折実験が可能になるものと考えられる。この点については、Review of Scientific Instruments誌やRigaku Journal等において装置の性能に関する報告を行うことができた。また(2)については、光応答性にトリルヒドラターゼの室温下ピコ〜ナノ秒程度の時間領域で発生する一酸化窒素の光解離過程における構造の可視化、シタロン脱水酵素変異体の極低温下構造解析を行うとともに、ヒトリゾチームや蛋白質内部振動の温度依存性についても原子分解能での精度の高い測定を行った。特に、シタロン脱水酵素変異体の極低温下構造解析においては、極低温ヘリウムガスとシースとして使用している乾燥窒素ガスの相互作用によって試料付近での固体窒素形成を回避する方法を見出し、Acta Crystallographica誌等においてその回避の具体策を報告することができた。
本装置の完成は、蛋白質等の反応中間状態を凍結した構造解析や分光測定を容易に可能とし、35K〜80Kの温度範囲に相転移を有した物質の構造解析を含めた物性測定に威力を発揮するものと期待される。
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[Publications] M.Nakasako: "Structural characteristics in protein hydration investigated by cryogenic X-ray crystal structure analyses"Journal of Biologocal Physics. (in press). (2002)
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[Publications] 中迫雅由, 肥後順一: "水とタンパク質が織りなす生命活動の素過程"現代化学. (印刷中). (2002)
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[Publications] M.Nakasako, F.Tsuchiya, Y.Arata: "Roles of hydration water molecules in molecular packing of the killer toxin in its crystalline state investigated by cryogenic X-ray crystallography"Biophysical Chemistry. (in press). (2002)
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[Publications] 中迫雅由, 澤野成民, 河本正秀: "低温ヘリウムガス吹き付け型結晶冷却装置の開発"放射光. (印刷中). (2002)
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[Publications] J.Higo, M.Nakasako: "Hydration structure of human lysozyme investigated by molecular dynamics simulation and cryogenic X-ray crystal structure analyses"Journal of Computational Chemistry. (in press). (2002)
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[Publications] M.Nakasako, M.Sawano, M.Kawamoto: "An open-flow helium cryostat for cryogenic X-ray diffraction experiments"Review of Scientific Instruments. 73. 1318-1320 (2002)
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[Publications] T.Motoyama, M.Nakasako, I.Ymmaguchi: "Crystallization of scytalone dehydratase F162A mutant in the unligated state and a preliminary X-ray diffraction study at 37K"Acta Crystallographica Sect.D. 58. 148-150 (2002)
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[Publications] M.Nakasako, M.Sawano, M.Kawamoto: "Development of an open-flow cryostat utilizing helium gas"The Rigaku-Denki Journal. 18. 47-53 (2001)
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[Publications] 中迫雅由, 澤野成民, 河本正秀: "低温ヘリウムガス吹き付け型結晶冷却装置の開発"理学電機ジャーナル. 32. 8-15 (2001)
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[Publications] M.Nakasako: "Large-scale networks of hydration water molecules around proteins investigated by cryogenic X-rayc crystallography"Cellular and Molecular Biology. 47. 767-790 (2001)
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[Publications] I.Endo, M.Nojiri, M.Tsujimura, M.Nakasako, S.Nagashima, et al.: "Fe-type Nitrile Hydratase"Journal of Inorganic Biochemistry. 83. 247-253 (2001)
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[Publications] M.Nakasako, T.Fujisawa, S.Adachi, T.Kudo, S.Higuchi: "Large-scale domain movements and hydration structure changes in the active-site cleft in unliated glutamate dehydrogenase from Thermococcus profundus"Biochemistry. 40. 3069-3079 (2001)
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[Publications] 豊島近, 中迫雅由, 野村博美, 小川治夫: "筋小胞体カルシウムポンプの構造決定"蛋白質・核酸・酵素. 46. 1374-1380 (2001)
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[Publications] 豊島近, 中迫雅由, 野村博美, 小川治夫: "筋小胞体カルシウムポンプの構造決定"放射光. 14. 204-210 (2002)
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[Publications] M.Nakasako, H.Nomura, H.Ogawa, C.Toyoshima: "Clystal structure analyses of membrane proteins:a case study for calcium pump from sarcoplasmic reticulum"The Japanese Journal of Pharmacology. 85(Suppl. I, S1-1). (2001)
