2018 Fiscal Year Annual Research Report
Visualisation of the lipid bilayer in the crystals of membrane proteins
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18H05367
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
豊島 近 東京大学, 定量生命科学研究所, 教授 (70172210)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
秋葉 俊彦 東京大学, 定量生命科学研究所, 特任研究員 (80291889)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | 膜蛋白質 / 結晶解析 / 脂質二重膜 / 結晶大型化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、第一に、膜蛋白質結晶中の脂質二重膜を可視化する技術を確立し、燐脂質と膜蛋白質との相互作用の詳細を明らかにすることを目指している。具体的には、脂質二重膜からの寄与が大きい分解能10 Åよりも低角の反射点の位相を決定する技術を確立することである。第二に、これまでに開発してきた溶媒コントラスト変調法を発展させることを目指し、前提となる膜蛋白質結晶の大型化技術の開発を目指している。
低角反射点の位相決定に関しては、重原子同型置換法の適用を目指し、実験手法の改善を図った。前提となるのは、結晶中での蛋白質の配置を変えることなく回折強度を十分変化させる重原子試薬である。その同定のために多数の重原子化合物とクラスターを実際の結晶に添加し、SPring-8で回折強度データを収集した。その結果、有望なものが複数同定された。そこで、位相付けを可能にする精度があるかを反射点ごとに検討するためのソフトウェアを開発し、まずは位相が0°か180°に限定される反射点を用いて予備的検討を行なった。
結晶の大型化に関しては、これまでに多くの経験を積んだカルシウムポンプ蛋白質を用い、基礎となる相図作製のための結晶化実験を行なった。種結晶を使う方法や、結晶中に組み込まれることによって減少する蛋白質を補填することなど種々の方法を試した。ある程度大きくできるものの、その効果は限定的であり、生理的状態によっては沈殿剤が無くても結晶化が起こる、微結晶の発生を抑えられないなどの問題点も明らかになった。
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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
適当な重原子クラスターが見つかるかが最初の関門であったが、複数の有用な化合物を見出すことができた。また、測定精度や位相の決まり具合をグラフィカルに検討できるソフトウェアも初期的なものの作製には成功し、期待を持てる結果が得られている。結晶の大型化に関して基礎となる相図の作成も遂行することができ、初年度としてはまずまずの結果と考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに開発してきた溶媒コントラスト法を適用できる新たな結晶が得られたが、これまでに対処していなかった結晶系に属するためソフトウェアを拡充する必要があることが判明した。結晶の大型化のためのアイデアは色々あるが、開発した技術は、脂質二重膜の可視化のためのみならず、通常の膜蛋白質構造決定のためにも極めて有用であった。そのために、本来の目標とはやや異なるが、微小結晶への適用も追及したい。
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