Strutual anlysis of crystallin under crowding environment

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K06579
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 43040:Biophysics-related
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Inoue Rintaro 京都大学, 複合原子力科学研究所, 准教授 (80563840)
• 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)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 中性子散乱 / 重水素化 / クリスタリン

Outline of Final Research Achievements

In this work, we have studied the subunit exchange of alpha-crystallin under crowding environment through the complementary use of protein deuteration technique and small-angle neutron scattering. Making use of development of protein deuteration technique, we succeeded to prepare concentrated scatteringly invisible partially deuterated alpha-crystallin. With this prepared protein, we for the first time succeeded to track the subunit exchange of alpha-crystallin under crowding environment. Contrary to our expectation, it was revealed that the exchange rate under crowding environment was slower than those under dilute or semi-concenrated ones. Through the detailed numerical calculation, a dissociation of monomer from the alpha-crystallin oligomer was suppressed under crowding environment.

Free Research Field

生物物理

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまでのタンパク質研究は、単成分及び希薄濃度の所謂理想系で進められてきた。しかしながら、生体内は混雑環境であり理想系では無視できる排除体積効果や他の生体高分子との相互作用が顕著となる。そのため、生体内でのタンパク質の構造・ダイナミクスを理解するためには混雑環境を模倣した系での研究が望まれる。今回の研究において、中性子散乱と重水素化の技術により混雑環境下でのタンパク質の情報を引き出すことに成功した。この技術を更に発展させることで、より生体内を模倣した環境の再現が可能になり真のタンパク質の構造・ダイナミクスが明らかにできると強く期待できる。