2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of innovative growth method of pure large protein crystal using strong magnetic field
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16K04946
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
山本 勲 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (40242383)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 磁場効果 / 結晶成長 / 液-液界面析出法 / タンパク質 / リゾチーム / ソーマチン / グリシン / 多形制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
タンパク質としてソーマチンとリゾチーム、アミノ酸のグリシンを種々の磁場環境下で結晶化させ、磁場効果を追求した。
ソーマチンについては、鉛直勾配磁場による結晶サイズの制御を追求した。常磁性塩化コバルトを結晶化剤に使用し、鉛直磁場の磁気力場を変化させて結晶を育成したところ、サイズに顕著な磁場効果を観測した。ソーマチン結晶が過重力となるBdB/dz = +583 T2/mの鉛直勾配磁場中で育成した結晶は、無磁場で育成した結晶の最大で90倍の体積に巨大化した。初期界面上下の2液の濃度変化を観察したところ、無磁場では均一化が徐々に進み6hでも変化が完了しなかった。一方、+583 T2/mの鉛直勾配磁場中では3hで濃度変化は安定し、しかも無磁場では見られなかった対流が磁場で誘発されたことを見出した。
リゾチームについては、結晶剤に常磁性塩の塩化コバルトまたは塩化ニッケルを用い、水平方向に勾配のある水平磁場中で結晶を育成し、サイズと質に対する磁場効果を追求した。結晶化剤溶液とタンパク溶液の磁化率が大きく異なるので、界面角度は無磁場中の水平から勾配磁場中では垂直に徐々に変化する。高磁気力場中で、常にタンパク質溶液中で結晶が成長する条件で結晶が数10倍に巨大化することを見出した。それらのX線構造解析を行ったところ、塩化コバルトの結晶化剤では巨大化に伴いR-merge とMosaicityがともに増大し品質の劣化した結晶が半数程度観測された。一方、塩化ニッケルでは品質を維持したまま巨大化することを明らかにした。
アミノ酸のグリシンの多形制御について、最も不安定なβ型結晶の収率は磁場による磁気力効果によって増大することを見出した。無磁場では15%であったが、減重力環境となる -583 T2/mの磁気力場では73%に増大させることに成功した。
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