異種物質基板上におけるタンパク質結晶の配向制御

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14655013
• Research Institution: Ritsumeikan University
• Principal Investigator: 中田 俊隆 立命館大学, 理工学部, 助教授 (20237308)
• Keywords: リゾチーム / ベヘン酸 / 結晶化 / 配向 / 原子間力顕微鏡(AFM) / 全反射型赤外分光法

Research Abstract

本年度は主として有機基板上へのタンパク結晶の成長とその配向評価を行った。また前年度から継続してタンパク質分子吸着過程の観察を行った。
まず、基板となる結晶として真空蒸着法により作製し、その構造を原子間力顕微鏡(AFM)で評価したベヘン酸薄膜上にリゾチームの結晶化を行ったところ、単層膜が存在するときのみ{110}面を薄膜に平行に向けた結晶が観察され、それ以外の条件ではこの配向をする結晶は生成しなかった。一方、他の方向を向いた結晶の数は膜の厚さ・構造によらず一定であった。さらに、詳細な検討をおこなったところ、{110}面に配向する結晶の個数は単に基板の構造のみならず溶液のpH、バッファ濃度などにも大きく影響を受けることが明らかとなった。
この配向のメカニズムを解明する上で重要なタンパク質の初期吸着過程をより詳細に解析するために全反射型赤外分光法(ATR/FT-IR)を用いてタンパク質吸着測定を行い、主要なノイズ成分である大気中の水蒸気並びにタンパク溶液中の水の吸収を取り除く方策について検討し、分子レベルでの吸着量の定量測牢とX線解析に匹敵する精度で二次構造の比率を決定する方法を確立した。
また、非結晶状態の有機基板としてポリウレタンを基板として検討した結果、タンパク質結晶の核形成・配向については系統的な結果は得られなかったが、この基板上ではタンパク結晶が安定に固定できるため、X線解析・AFM観察などに極めて有効であることが明らかとなった。
以上の結果の一部は、既に日本物理学会、日本結晶成長学会、国際会議(ISDSB2003)等で発表され、J.of Crystal GrowthならびにJJAPに投稿中である。さらに、来年度の結晶成長ならびにタンパク質結晶化の国際会議(ICCG、ICCBM)においても発表が予定されている。

Research Products

• [Publications] 中田俊隆, 久保貴資, 秋田雅弘: "有機薄膜上におけるタンパク質の吸着・結晶化過程"立命館大学理工学研究所紀要. 61. 1-6 (2002)
• [Publications] 本同宏成, 中田俊隆: "エッチングによるタンパク質結晶の欠陥密度測定"立命館大学理工学研究所紀要. 62(掲載決定). (2003)