2019 Fiscal Year Research-status Report
量子ビーム相関解析法による生体高分子構造・ダイナミクスの探求
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19KK0071
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
井上 倫太郎 京都大学, 複合原子力科学研究所, 准教授 (80563840)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
杉山 正明 京都大学, 複合原子力科学研究所, 教授 (10253395)
守島 健 京都大学, 複合原子力科学研究所, 助教 (40812087)
奥田 綾 京都大学, 複合原子力科学研究所, 研究員 (80825646)
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| Project Period (FY) |
2019-10-07 – 2022-03-31
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| Keywords | 小角中性子散乱 / SAXS/SANS同時測定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2019年度は本研究課題の初年度であったので、特に2020年度以降の小角X線散乱・小角中性子散乱同時測定システム (SAXS/SANS)おいて十分に戦略的な実験を行うためのサンプル調製の高効率化及び予備的な小角中性子散乱測定を行った。以下に詳細を記す。
本研究を遂行するための一つのタンパク質である時計タンパク質の大量培養を、培地及び培養条件を最適化により旧来の数倍程度のタンパク質量を得られることに成功した。更に本培養条件を参考にすることでSAXS/SANS同時測定の鍵となる重水素化時計タンパク質の大量培養も可能となった。また、クロマトグラフィーシステムであるakta goの導入により短時間での高効率な精製が可能となった。その結果、それらの試料はラボ内のSAXS装置及び分析超遠心測定との相補的な利用により徹底的に品質管理を行うことでSAXS/SANS同時測定に適したサンプル精製条件の確立に繋がった。加えて、質量分析装置の利用により非常に短時間での重水素化率の検定が可能となったため、重水素化率の制御も定量的に行えるようになった。
上記の徹底した調製された重水素化及び非重水素化時計タンパク質を用いて、試験的な小角中性子散乱測定をオーストラリア中性子散乱施設であるANSTOにて行った。その結果、時計タンパク質の24時間周期の鍵となり得る構成タンパク質の非常に興味深い解離会合現象を世界で初めて観測した。2020年度以降に実施するSAXS/SANS同時測定を行う際の大きな指針となるデータを得ることが出来た。
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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
SAXS/SANS測定を実施する際の非常に高品質なタンパク質を高効率で精製するシステムの構築に成功したので、2020年度以降でのSAXS/SANS同時測定に向けたサンプル供給を安定的に行うことが可能となった。その一方で、3月に現地担当者が所属するILLで研究検討及びSAXS/SANS同時測定システムの高度化を行う予定であったがコロナウイルスの影響のため延期となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度に非常に順調に安定的にサンプル調製に成功した時計タンパク質を用いてSAXS/SANS同時測定をILLにて行う予定であるが、実施時期に関しては今年度の後半を現状では予定しているが、コロナウイルスの状況を鑑みて判断を行う。また、サンプル調製に関してはより高度な技術であるドメイン毎の"散乱的な"可視化・不可視化を実現するためのドメインライゲーション技術の実用化にも着手する。現状、本手法はNMRの分野では積極的に行われているがSANS測定に十分に適合した技術ではあるとは未だ言い難い。これまで報告されているドメインライゲーション技術を時計タンパク質やクリスタリンなどのマルチドメインタンパク質に適用しどの手法が適しているか否かを判断する。また、高効率化を実現するため新規のドメインライゲーション技術の開発にも着手する。
更に、SAXS/SANSで得られたデータをより有機的に解析を行うための計算機解析 (具体的には全原子動力学計算、粗視化動力学計算)の実用化を進めていく。
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| Causes of Carryover |
2020年3月に海外共同研究者との研究打ち合わせ及びSAXS/SANS同時測定システムの高度化のため共同研究者が在籍するフランスILLに渡航予定であったが、コロナウイルスの影響により渡航が中止となった。その結果、渡航費及び滞在費として計上していた1,129,843円を次年度に繰り越しとした。
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