2012 Fiscal Year Annual Research Report
中性子散乱を用いたタンパク質の高次構造における動態解析法の開発
| Project/Area Number |
24310068
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
杉山 正明 京都大学, 原子炉実験所, 教授 (10253395)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加藤 晃一 機関法人自然科学研究機構, 岡崎統合バイオサイエンスセンター, 教授 (20211849)
藤井 紀子 京都大学, 原子炉実験所, 教授 (90199290)
佐藤 信浩 京都大学, 原子炉実験所, 助教 (10303918)
大場 洋次郎 京都大学, 原子炉実験所, 助教 (60566793)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
|
| Keywords | 中性子小角散乱 / コントラスト変調 / 重水素化 |
|---|
| Research Abstract |
タンパク質を試料とした溶液散乱の場合、中性子の散乱プローブとしての利点は、同位体効果と放射線損傷の低さである。特に、軽水素と重水素間の大きな散乱長の違いは、水素を多く含むタンパク質において非常に有用である。この相違を活用する手法は主として1)タンパク質複合体における特定ドメイン・サブユニットを重水素化し、その部分の構造を解明する。2)溶媒(二水)における軽水・重水の比率を変化させ、試料との散乱コントラストを変調すると言う2点である。両者を組み合わせる事で、溶液中のタンパク質複合体の機能発現時における構造変位などを解明できると期待されている。しかし、最適な測定条件や解析手法などは未確定な点が多い。本研究ではこの点を解決し、中性子小角散乱法をタンパク質複合体の構造解析手法として確立する事を目指している。
本年度は、タンパク質の代謝において重要であるプロテアソームシステムの中で、タンパク質分解酵素20S Proteasomeの活1生化因子であるProteasome Activator 28(PA28)の構造解析とその解析に必要な構造モデル構築および散乱シミュレーション手法の開発を進めた。PA28は、2種類のサブユニット(α・βサブユニット)が7つ会合したヘテロオリゴマーであるが、α/βサブユニットの比率、複合体中での2つのサブユニットの配置は不明である。そこで、αサブユニットを重水素化し、軽水素化βサブユニットとの複合体を調製し、重水・軽水比率を変えた溶媒を数点(100%D2O、80%D2O、40%D2O、0%D2O)用いて、中性子小角散乱を測定した。得られたデータを開発した散乱曲線シミュレーションを用いて解析した結果、α/βサブユニットの比率が3:4、2つのサブユニットはほぼ交互に配置されている事を初めて明らかにする事が出来た。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
日本国内のJ-PARC、海外ではILL(フランス)、ORNL(米国)で実験を行い。中性子小角散乱に重水素化試料及びコントラスト変調法を行うことができた。さらに、3次元構造モデル化、散乱関数シミュレーション手法の開発も進み、その成果は、PA28の構造解析に利用されている。以上より、おおむね順調に進展していると言える。
|
| Strategy for Future Research Activity |
これまでの手法をさらに発展させ、より一般化を目指すため、共同研究者と協力の王、一種刃の一興味あるたんぱく質複合系における重水素化試料を調製し、コントラスト変調法を用いた中性子小角散乱による構造解析を進めていく。その際に必要となる3次元構造モデル化手法・散乱関数シミュレーション法の汎用化も進める。
|
| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
PA28加え、βB2クリスタリン、ヌクレオソーム系にも注目して構造研究を進める。また、散乱関数シミュレーション法では、タンパク質周りの水の効果を適切に取り入れることを目指す.
|
