2019 Fiscal Year Research-status Report
Crystallization and crystallography of proteins at in vivo salt concentrations
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18K04960
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
鈴木 良尚 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 准教授 (60325248)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 正英 金沢大学, 総合メディア基盤センター, 教授 (20306533)
佐崎 元 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (60261509)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | グルコースイソメラーゼ / 液液相分離 / 平均二乗偏差 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
鈴木は、グルコースイソメラーゼ結晶の沈殿剤フリー結晶化のデータを収集し、塩析結晶との構造の変化について、有意な構造変化があることをThe 19th International Conference on Crystal Growth and Epitaxyにおいて発表した。また、結晶品質評価についての論文も並行してまとめ、出版した。他にも関連データに関する論文を出している。さらに、佐藤は、関連データ、理論等に関する論文を出版している。
今年度は実験においてはGIに的を絞り、沈殿剤フリーでの遠心沈降濃縮による、液液相分離からの結晶化および放射光を用いた結晶構造解析に成功した。沈殿剤フリーの条件下で結晶化した結晶中の分子構造とProtein Data Bankに登録されている、高塩濃度条件下で結晶化した塩析結晶中の分子構造（PDB ID 1XIB）とを比較した結果、各構成原子の平均二乗偏差（rmsd）が0.257 オングストロームという値を示した。この値がどの程度の差異に相当するのかを確かめるため、２つの沈殿剤フリー結晶中の分子構造について、一つはIn-houseの回転対陰極型の単結晶回折装置（RAXISVII）、もう一つはSPring-8 BL44XUでのデータコレクションを行ったものという、解析条件や結晶サイズの異なるものから得られた分子構造を比較した。その結果、各構成原子の平均二乗偏差（rmsd）が0.075 オングストロームという大変小さな値になり、結晶成長時の塩濃度の違いが有意な構造変化をもたらすことがわかった。
粒子の集合体が、結合エネルギーの違いによって、どのような規則構造をとるかというモデルについての論文の続編も、佐藤によって論文化されている。これらは、今後、成長界面のステップモルフォロジーおよび、結晶多型条件を考察する際、強力な武器となる可能性を秘めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2019年度は、前年度のニワトリ卵白リゾチームの生理食塩水中での有意な分子構造変化の解明に続き、グルコースイソメラーゼにおいても、結晶化条件による同一分子の有意な構造変化を定量的に明らかにできた。生理食塩水中の分子構造の変化までには到達できていないが、沈殿剤フリー条件が成功していることから、あとは確認のみとなると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度は、GIの立体構造の結晶化条件による有意な変化について、Crystal Growth & Design誌など原著論文化まで到達できなかったのが残念であるが、rmsdを用いて定量的な構造変化を示した結果は出ている。したがって、2020年度は、各条件における解析数を増やし、かつ可能であれば生理食塩水中の分子構造まで明らかにして、2020年度の早い段階で論文化する予定である。
2020年度後半にαキモトリプシンへ移行できればと考えている。
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| Causes of Carryover |
2019年度の年度末の物理学会が中止になったことや、年度末の分担研究者プラスアルファの打ち合わせがやはり中止になったこと。さらに2020年度に海外での国際会議参加や国際共同研究用の予算を確保していることが重なり、比較的大きな額が繰り越しになった。
ただし、2020年度も、すでに国際会議が中止になったり、延期になったり、もしくは新年度の出張がキャンセルになったりと、当初予算からの変更の可能性は大いにありうる。
適正な計画の修正と使用を心がける予定である。
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[Journal Article] Highly purified glucose isomerase crystals under microgravity conditions grow as fast as those on the ground do2020
Author(s)
Yoshihisa Suzuki, Ai Ninomiya, Seijiro Fukuyama, Taro Shimaoka, Masae Nagai, Koji Inaka, Shin-ichiro Yanagiya, Takehiko Sone, Shingo Wachi, Yasutomo Arai, Katsuo Tsukamoto
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Journal Title
ChemRxiv.
Volume: preprint
Pages: 1 ~ 12
DOI
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