2021 Fiscal Year Annual Research Report
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20K20376
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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, 特任教授 (70172210)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
恒川 直樹 東京大学, 定量生命科学研究所, 特任研究員 (90638800)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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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た。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た。
低角反射点の位相決定に関しては、第一に重原子同型置換法の適用を目指し、カルシウムポンプ、ナトリウムポンプを用いて重原子クラスターの探索を行った。反応性も高く有効なクラスターを複数見出し、二つのポンプ蛋白質でのデータを収集した。また、溶媒コントラスト変調法に関しても、適用可能なポンプ蛋白質結晶を複数見出し、データ収集を行った。また、対応可能な空間群を拡大するようにソフトウェアを改変し、低角反射の強度情報の詳細な統計を得るプログラムを開発した。この結果、予備的ではあるが新たな結晶中の膜の可視化に成功した。一方で、重原子による低角位相と蛋白質由来の位相を結合することによって、これまで不可能であ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た。
結晶の大型化に関しては、まずカルシウムポンプ蛋白質結晶化の相図を作成し、それに基づき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、これまでの10倍程度の大きさの結晶を得ることはできたが、中性子回折にはまだ不十分であった。また、可溶性蛋白質で用いられる技術では微結晶の発生を抑えられず、蛋白質を補填する方法は上手くいかず、出発となる蛋白質溶液量を大きくする以外に有効な方法は見つからなかった。
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