2019 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10Å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の発展を目指し、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、昨年度に同定された重原子化合物とクラスターを用い、カルシウムポンプ結晶のデータ収集を集中的に行った。また、溶媒コントラスト変調法に関しても、適用可能な膜蛋白質結晶を複数見出し、予備的データ収集を行うとともに、既存ソフトウェアが対応していなかった空間群を持つ結晶にも適用可能なようにソフトウェアの改変を行った。実際には、二つの手法の組み合わせが最も有効とも考えられるので、手法の検討を行っている。一方で、重原子の位相と蛋白質由来の位相を結合することによって、これまでは良く解像できなかった燐脂質や糖鎖のモデリングが可能になることも判明し、揺らぎの大きい構造のモデリングのためにも低角の位相は重要であることが明らかになった。
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、昨年度作成した相図に基づき結晶巨大化実験を行なった。種結晶を使う方法や、蛋白質を補填する方法など種々の方法を試したが、燐脂質や界面活性剤が存在するためか、いったん結晶が生成すると沈殿剤を無くしても、また、蛋白質濃度を下げても微結晶の発生を抑えられず、通常の可溶性蛋白質で用いられる技術ではまだ成功を見ていない。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
結晶の大型化に関して基礎となる相図は得られ、体積にしてこれまでの10倍ほどの結晶は得られるようになったが、中性子回折にはまだ小さい。微結晶の発生を抑えることがこれまでの方法では困難であり、膜蛋白質結晶独自の性質と考えらえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
溶媒コントラスト法に関しては、対応していなかった結晶系に属する結晶のためソフトウェアをさらに拡充する。また、多重同型置換法に関しては、重原子クラスターを正しく取り扱うためのソフトウェアの開発を行う。結晶の大型化のためには何が一番の問題であるかは理解されたので、その改善を試みる。アイデアは色々ある。
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