2013 Fiscal Year Annual Research Report
時間分解蛍光測定によるタンパク質内部運動と協奏する水和構造変化の解析
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22244054
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
中迫 雅由 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (30227764)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 蛋白質水和構造 / 水和構造解析 / ドメイン運動 / 非線形光学 / 溶媒応答 / トリプトファン蛍光 / Ｘ線結晶構造解析 / 分子動力学計算 |
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| Research Abstract |
本研究は、タンパク質が水中で作動する際の水和構造の役割や影響を理解するため、タンパク質のドメイン運動と水和構造が協奏的に再構成するというシナリオを検証する。リプトファン周辺での水和水集団運動を、ピコ秒時間分解和周波蛍光測定法によって観測するとともに、結晶構造解析に基づいた分子動力学シミュレーションによって得られる実験データの理解を促す。
前年度得たグルタミン酸脱水素酵素の分子動力学計算トラジェクトリーについて、水和構造解析を実施した。特に、活性クレフトを構成し、ドメインの運動に影響を及ぼすTrp89とArg186に着目し、再現された結晶構造のロタマー状態と、ドメイン開閉状態及び水和構造の相関を調べ、残基近傍の水和サイトの生成・消滅とドメイン運動の協奏性を認めた。その分子論的裏付けのために、既に構築した経験的水和分布関数を用いて、各スナップショットの水和構造を再現したが、三次元RISMは水和構造を全く再現できなかった。最近開発された分子 Ornstein-Zernike方程式の適用を検討している。
時間分解蛍光測定では、信号強度を向上のために高強度レーザーを濃厚タンパク質溶液に照射すると一瞬にして変性が発生する。一方、強度を反射鏡で減衰させた場合、既設楕円鏡では、蛍光発光が集光率が低い。特に、水平面内での集光効率向上に向けて、カセグレン光学系を用いて蛍光光を大きな立体角で集めることを検討した。
Trpを有し、その周辺において構造変化が誘起されそうなタンパク質として、青色光受容蛋白質phototropinを取り上げ、そのＸ線構造解析を試みた。実験室のＸ線回折装置を用いて4Å分解能まで回折斑点を与える結晶を得た。構造解析が完了すれば、本研究で提案したスキームでドメイン運動とTrp周辺の水和構造変化を追跡する。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Light-induced conformational changes of LOV (Light Oxygen Voltage-sensing domain) 1 and LOV2 relative to the kinase domain and regulation of kinase activity in Chlamydomonas phototropin2014
Author(s)
K. Okajima, Y. Aihara, Y. Takayama, M. Nakajima, S. Kashojiya, T. Hikima, T. Oroguchi, A. Kobayashi, Y. Sekiguchi, M. Yamamoto, T. Suzuki, A. Nagatani, M. Nakasako and S. Tokutomi
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Journal Title
Journal of Biological Chemistry
Volume: 289
Pages: 413-422
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Coherent X-ray diffraction imaging of non-crystalline particles with sub-micrometer dimensions
Author(s)
M. Nakasako, Y. Takayama, T. Oroguchi, Y. Sekiguchi, A. Kobayashi, K. Shirahama, M. Yamamoto, T. Hikima, K. Yonekura, S. Maki-Yonekura, Y. Kohmura, Y. Inubushi, Y. Takahashi, A. Suzuki, S. Matsunaga, Y. Inui, Y. Ichikawa, H. Kurumizaka, K. Tono, T. Kameshima, Y. Joti, T. Hoshi
Organizer
Modeling biomolecular systems in cellular environment
Place of Presentation
Kyoto, Japan
Invited
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