2018 Fiscal Year Annual Research Report
Structural studies of a new cesium ion scavenger using a toxin having molecular switch ability
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16K14048
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| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
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Principal Investigator |
北所 健悟 京都工芸繊維大学, 分子化学系, 准教授 (60283587)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 毒素 / セシウム結合タンパク質 / X線構造解析 / XAFS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
放射性セシウムの効率的な除去は急務な課題である。タンパク質がセシウムイオンと結合する性質を利用した除去剤の開発例は未だにない。申請者が構造解析したウエルシュ菌毒素（CPE）の構造は、３量体の中心に２つの金属イオン結合部位を持つ。立体構造解明により、３量体の分子中央に負の電荷をもつグルタミン酸が３個ずつ集まってできたグルタミン酸クラスターが２つあることを見出した。このクラスターに金属イオンがそれぞれ配位することがわかった。本研究では、この毒素の特徴を利用して、セシウムイオンを捕捉する分子ピンセットの作製を目的とする。
今年度は数種類のウエルシュ菌毒素の作成を行い、精製結晶化を行った。また得られた結晶にセシウムイオンをソーキングしてセシウム複合体のX線構造解析に成功した。またX線吸収微細構造(XAFS)の手法を用いて、セシウムの吸収端である0.35オングストローム付近でのXAFSを測定した。SPring-8のBL41XU並びにBL44XUで構造決定を行った。データ測定の結果、いずれの変異体CPEにおいても約2.3Å分解能の回折データを収集出来た。今回、９種類の変異体帯を作成し、すべての変異体について結晶化を行い、構造決定し、構造精密化を行った。CPE-E94D(不活型含む)及びCPE-D48A-E110D(不活型のみ)については、結晶構造解析ならびにXAFS解析の両方でセシウムの結合を確認できた。XAFS解析のedge 部分を挟んで左のpeak側と右のremote側の両側の波長で、回折データ測定をした結果、peak側でセシウムの異常分散ピークを確認でき、remote側で異常分散ピークが消えていることから、結合しているものがセシウムであると確認できた。また、クラスター部分のアミノ酸が結合する金属イオンが、変異体の種類によって変化する可能性があることが示唆された。
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